摘要：本文以某市地铁三号线一期工程某标段区间为例，介绍了爆破可能产生的破坏和扰动，主要探讨分析了爆破方案的选择方法及爆破设计中炮眼位置、装药量和振速等的计算方法，同时简要说明了爆破开挖设计和施工过程中的注意事项。
　　关键词：城市地铁；爆破施工；开挖
　　近年来，随着我国社会经济地迅猛发展及城市建设地快速增长，城市交通配套基础设施的建设规模日益扩大。具有高效、节能、环保、安全、舒适、抗震能力强、运行稳定且不受大雾、台风等气候变化影响等优点的地铁逐渐进入人们的视眼，并成为我国多个城市建设快速轨道交通的首选。目前，北京、上海、香港、广州、天津等地已相继建成地铁并投入运营，同时，南京、杭州、沈阳、成都、长春、青岛等地也相继开始地铁建设。城市地铁隧道一般都是修建在人口稠密区，该类区域具有地下管线复杂、周边建筑物多等特点，且开通的隧道线路相互交错、距离近，这些问题都给地铁施工中爆破施工带来了较大的困难。而施工中爆破开挖控制技术水平的高低是地铁工程成败的关键。本文结合笔者多年的实践经验，探讨分析了城市地铁施工爆破开挖控制方法，与同行共勉。
　　1、 工程背景
　　该标段区间总体结构标长186.97m，东西两端主体宽46m，中间端主体宽22m，呈哑铃型布置。区间东向车站主体建筑面积为11088m2，出入口通道、风道、风亭等附属结构建筑面积约为1496m2，其主体为现浇钢筋混凝土两层箱形框架结构，主体结构采用明挖顺做、分段施工，基坑开挖深度为18.5m，并采用∮1.2m人工孔桩作为基坑围护结构，将∮0.61m×0.015m钢管支撑体系设在基坑内。
　　该区间东西车站属于山前岗地地貌单元，其地层从上到下依次是杂、素填土→粉质粘土→混粘性土卵石层→残积土→泥岩、砂岩层。其中泥岩、砂岩层根据其风化程度可以分为中风化砂岩、微风化砂岩、强风化泥岩、中风化泥岩和微风化泥岩。中、微风化砂岩与微风化泥岩必须通过爆破开挖方式进行施工，一般开挖深度为8m，而中分化泥岩、强风化泥岩和土层可通过机械开挖的方式进行施工。该区域主要有孔隙潜水和基岩裂隙水两种水量中等的地下水，因而施工过程中的开挖过程几乎不受影响。
　　2、 爆破可能产生的破坏
　　爆破施工对隧道围岩的破坏主要有直接破坏和扰动两种。当爆破施工时，炸药的能量得到瞬时释放并对周围一定区域形成一种冲击波和高温高压的气体生成物，在这两种产生物的作用下，该区域会出现不等的碎圈和松动圈。同时，不远处的区域将在冲击波在介质中产生的应力波（空气冲击波）和地震波的作用下使围岩被扰动破坏，即出现松动现象。在实际爆破施工过程中，由爆破引起的爆破三害主要是爆破毒气、冲击波超压与爆破噪声、爆破地震效应三种，其中主要对周围建筑物、地下管道产生影响的爆破地震效应比另两种副效应的影响范围要更广。
　　3、 爆破技术应用
　　3.1确定爆破控制标准
　　在爆破施工过程中，爆破地震效应是不可避免的，但应有一个相对的控制范围（表1中是《爆破安全规程》中爆破振动的安全允许范围标准）。在实际施工过程中，各爆破工程应结合实际选择合适的频率，在本工程中，由于无法在施工前将车站基坑周边建筑物的详细资料获取到手，因而项目爆破震动安全控制峰值震动震速选为25mm/s。另外，爆破飞石飞散距离受岩体强度、炸药单耗、孔网参数、堵塞长度、最小抵抗线方向等影响，为了确保安全，本项目警戒要求决定按照《爆破安全规程》中的相关规定进行，即起爆的正面方向≥200m，侧面方向≥150m。
　　表1 爆破震动安全允许标准
　　序号 保护对象类别 安全允许振速（mm/s）
　　 ＜10Hz 10~50Hz 50~100Hz
　　1 土窖洞、土坯房、毛石房屋 5~10 7~12 11~15
　　2 一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物 20~25 23~28 27~30
　　3 钢筋混凝土框架房屋 30~40 35~45 42~50
　　注：1、表列频率为主频率，系指最大振幅所对应的频率
　　2、频率范围可根据类似工程或现场实测波形选取
　　3.2爆破施工
　　本项目区间开挖严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”的施工原则，做到随挖随支，现场加强监控量测，并及时反馈信息，根据实际情况修正设计参数，确保施工安全。
　　3.2.1布孔操作和孔位选择
　　布孔时应特别注意以下几点：1）在地形复杂的地区布孔时，为避免局部地方抵抗线过小引起的水平冲炮，进而使飞石飞散距离过远，应对钻孔整个长度上抵抗线的变化引起特别的注意；2）当在过缓坡面角布孔时，应加大超深该孔或者在坡脚处补钻浅孔；3）当在不平整的工作面开挖布孔时，为防止不平整的坡面因抵抗线过大而产生大块，应尽量选择凸坡或缓坡的位置。
　　3.2.2炮孔检查
　　逐一对炮孔进行检查是装药前必须完成的工序，若在检查时发现炮孔内有淤堵，应用炮棍和高压风进行清理并吹出。如果炮孔内某一关键部位的堵塞物不能被清理出来，为不影响爆破效果，应在该孔旁边重新钻孔。另外，施工方应特别注意以下几点，以防止淤堵现象的发生：1）钻孔时，为防止孔口岩渣和碎石掉进孔内应随时将它们清楚干净；2）不要孔口打成喇叭状；3）对于钻凿过程出现的岩石破碎现象应及时加泥浆，以固壁封缝防止塌孔；4）钻孔结束后及时吹尽岩粉；5）为防止雨天时泥土或岩粉被雨水冲入孔内钻孔完成后应及时将孔口封好；6）钻孔后尽快装药爆破。
　　3.2.3装药及填塞
　　装药时药量应符合相关规范及设计要求，且应用木头、竹竿等制成的炮棍装药，而当装药过程中孔位和抵抗线发生了变化，设计人员应及时将药量进行调整。为了保证装药顺畅，当发现炮孔孔壁岩石不平时应及时用炮棍对其进行清理。装药时应先在每一孔口根据设计药量放好药并标明起爆药包位置，装药时则应特别注意装药位置，并用炮棍经常性地进行轻捣，检查其是否到位或者中间有无空段，确保密实。一般药包都采用反向起爆的装药结构。另外，爆破时必须对孔口进行填塞，并可用细沙土、黏土或凿岩时的岩粉作为填塞物，保证填塞质量和长度。
　　3.2.4起爆网路
　　爆破网路采用塑料导爆管毫秒雷管，同时为了提高爆破质量、减少震动、改善爆破效果本项目中孔内外微差起爆网路，多排孔微差爆破，每排间爆破间隔时间为50ms，使用雷管分别为2、4、6、7、8、9段，并将一次起爆药量分为6响。
　　4、 结论
　　总之，在城市地铁施工爆破开挖施工中，应特别注意爆破地震规律及对各种建筑物的影响，以最大限度降低爆破对地表建筑物的危害。同时，为了有效控制爆破震动问题，在实际爆破施工中应特别注意以下几点：1）尽可能采用微差毫秒爆破技术，并减少一次齐爆药量；2）通过规划分段顺序，使建筑物侧向或背向爆源的一面；3）尽量采用低爆速、低密度的2号岩石乳化炸药；4）尽量选择最小抵抗线方向，使被保护的对象位于最低抵抗线的两侧位置；5）尽量选择不耦合装药结构，从而将初始爆压和作用于介质的冲击压力有效控制；6）加強爆破过程中的监控量测，并及时对爆破设计及参数进行调整。
　　参考文献：
　　1、 GB6722-2003.爆破安全规程.中国标准出版社.2002
　　2、 曹越.市政爆破施工与安全控制[J].隧道建设.2009
　　3、 关宝树.隧道施工要点集[M].人民交通出版社.2003
　　4、 杨朝阳.城市浅埋隧道爆破地震波的降振技术[J].福建建设科技.2009
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。