CN113607016A - 暗挖法地铁下穿既有线路硬岩静态爆破施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种暗挖法地铁下穿既有线路硬岩静态爆破施工方法，包括步骤：调查施爆区周边环境；设计爆破方案；配备专业施爆人员；放样、布孔和钻孔施工；装药及安装引爆器材；安全警戒，撤出施爆区域内相关人员至安全距离之外；起爆；清除盲炮；解除警戒。本方案采用静力爆破可将施工过程存在的安全隐患降到最低，相比较传统的微差爆破开挖方式，施工简单易操作，采用静力爆破施工可加快施工进度，提高施工安全性及环保性，实现环保施工。

Description

暗挖法地铁下穿既有线路硬岩静态爆破施工方法

技术领域

本发明涉及地铁施工技术领域，更具体地说，涉及一种暗挖法地铁下穿既有线路硬岩静态爆破施工方法。

背景技术

微差爆破，又称毫秒爆破，是一种延期时间间隔为几毫秒到几十毫秒的延期爆破。由于前后相邻段炮孔爆破时间间隔极短，致使各炮孔爆破产生的能量场相互影响，既可以提高爆破效果，又可以减少爆破地震效应、冲击波和飞石危害。

基坑内土石方大多采用微差爆破方式开挖。然而，由于受施工环境影响，例如，施工周边存在商业建筑、旅游景点及轻轨线路等，采用传统的微差爆破方式开挖，可能导致建构筑物破坏、既有轻轨线路停运等问题发生，存在极大的安全隐患。

发明内容

本发明提供一种暗挖法地铁下穿既有线路硬岩静态爆破施工方法，解决了上述技术问题。

本发明提供一种暗挖法地铁下穿既有线路硬岩静态爆破施工方法，包括步骤：

调查施爆区周边环境；

设计爆破方案，确定主炮孔采用浅孔松动控制爆破及覆盖措施，预留2m的保护层厚度，预先在保护层内钻凿至少一排防震孔，主炮区爆破开挖后，再对保护结构区域内采取以机械破碎为主，光面爆破为辅的方式开挖，确定开孔尺寸、装药量，确定爆破器材型号、爆破参数、爆破孔距和台阶高度；

配备专业施爆人员；

放样、布孔和钻孔施工；

装药及安装引爆器材；

安全警戒，撤出施爆区域内相关人员至安全距离之外；

起爆；

清除盲炮；

解除警戒。

优选的，所述步骤放样、布孔和钻孔施工，具体包括：

施工准备：爆破施工前，对不良地质进行探测并按施工处理方法处理到位，将实测出的开挖边界线在现场开挖断面上放样；

布孔和钻孔，根据设计要求放出开挖轮廓线，对各炮孔位标明孔深、倾斜角方向；装药前检查孔位、深度、倾角是否合规，孔内有无堵塞、孔壁是否有掉块以及孔内有无积水，钻孔结束后应封盖孔口或设立标志。

优选的，所述步骤安全警戒，具体包括：

在安全护栏外部设置警戒标点并发出预告信号：

预告信号，在起爆前10分钟发出，警示所有与爆破无关人员应立即撤到危险区以外或指定的安全地点，并向危险区派出警戒人员，起爆人员进行起爆网路的敷设、接线和检查工作；

起爆信号，警戒人员等全部撤离危险区，指挥人员得到各方面的汇报掌握全部情况之后，确认人员设备全部撤离危险区，发布起爆信号，负责起爆的人员进行起爆；

解除警报信号，爆破人员进入现场检查，要检查确认安全后，发出解除警报信号，未发出解除警报信号之前，岗哨应坚守岗位，除指挥长或由爆破工作领导人批准的检查人员外，任何人不准进入危险区。

优选的，在钻孔步骤中，钻孔直径为42mm，岩石钻孔深度为目标破碎体80％～90％，钻孔深度为4m，装药深度为孔深的100％。

优选的，在装药步骤中，具体包括：

药剂中加入重量比为22～32％的水，拌成流质状态，均匀后灌入向下和横向的眼孔内，倒满为止，每立方岩石用膨胀剂23.3kg；

水平方向和向下方向的钻孔，利用高强长纤维纸袋装入药剂，按一个操作循环需要的药卷数量，放在盆中倒入洁净水完全浸泡，在30～50s药卷充分湿润、完全不冒气泡时，取出药卷从孔底开始逐条装入并捣实装紧，密实地装填到孔口；

装药完成后3～5h为岩石开裂时间，裂泡为2～3cm宽；

采用多分灌装小组的方式，取药搅拌时，主灌装手取药分量和搅拌，副灌装手确保药剂捣实，完成后用旧麻袋覆盖孔口；

各灌装小组在取药、加水、拌药、灌装过程中动作保持同步。

优选的，还包括在浸泡药剂的拌和水中加入抑制剂，加入量为拌和水的5％～6％，冬季加入促发剂，拌和水温度不超过50℃，反映时间控制在30～60分钟。

优选的，所述步骤起爆后，还包括：

采用炮锤式挖掘机破碎到目标大小，利用挖掘机和自卸汽车配合，装运石方到目标地点。

本发明所提供的暗挖法地铁下穿既有线路硬岩静态爆破施工方法，具有如下技术优点：

1、静态爆破施工时不需要炸药，为非爆炸危险品，无需办理常规炸药所需的各种许可证，施工安全，易管理；

2、在施工过程中，无声、无振动、无飞石、无毒气、无粉尘，是国际流行的无公害环保方法，环保无污染；

3、该方法用水搅拌后灌入钻孔中即可，施工简单易操作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的暗挖法地铁下穿既有线路硬岩静态爆破施工方法的施工流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供一种暗挖法地铁下穿既有线路硬岩静态爆破施工方法，其特征在于，包括步骤：

S01、调查施爆区周边环境；

S02、设计爆破方案，确定主炮孔采用浅孔松动控制爆破及覆盖措施，预留2m的保护层厚度，预先在保护层内钻凿至少一排防震孔，主炮区爆破开挖后，再对保护结构区域内采取以机械破碎为主，光面爆破为辅的方式开挖，确定开孔尺寸、装药量，确定爆破器材型号、爆破参数、爆破孔距和台阶高度；

S03、配备专业施爆人员；

S04、放样、布孔和钻孔施工；

S05、装药及安装引爆器材；

S06、安全警戒，撤出施爆区域内相关人员至安全距离之外；

S07、起爆；

S08、清除盲炮；

S09、解除警戒。

在步骤S01中，调查施爆区周边环境：确定车站及区间周边场地为空旷区，建设条件较好，涉及到市政雨污水、通讯电力等管线均排迁至施工影响范围外。

在步骤S02中，依据《爆破安全规程》及有关爆破资料，结合工程经验，确定以浅孔爆破为主，重点控制地震波和土石飞散的危害距离，严格按设计药量、网路进行施工，确保不会对安全区以外的人员造成伤害，不会对地面建筑及地下管线设施造成损害；由专业分包单位编制专项施工方案并报审论证通过后实施。

主炮孔采取“浅孔松动控制爆破+覆盖措施”，临近初支结构位置炮孔，预留2m的保护层厚度，并预先在保护层内钻凿一排或两排密集防震孔，主炮区爆破开挖后，再对保护结构区域内采取以机械破碎为主，光面爆破为辅的方式开挖，多大孔，少装药，相结合的方式破碎开挖。为了保护已完成的初支结构不受爆破损坏，减弱爆破振动效应，在预留保护岩层内，预先钻凿一排或两排Φ44mm密集防震孔、可起到明显的减震效果，地震减弱强度为30％～50％。

在爆破器材的选择上，炮孔应采用湿式风动凿岩机进行钻孔，钻头直径Φ34mm，成孔直径Φ36mm；钻头直径Φ42mm，成孔直径Φ44mm。

炸药应采用Φ32mm乳化炸药；雷管采用毫秒导爆管雷管。

其他需要器材：起爆器和竹片、导爆管、放炮炸线、岩粉、炮被等。

在爆破参数的选择上，浅孔爆破台阶高度不宜超过2m，孔径在50mm以内为宜，底盘抵抗线为30～40倍的孔径为宜，炮孔间距宜为底盘抵抗线1.0～1.25倍；第2条浅孔爆破堵塞长度宜为炮孔最小抵抗线的0.8～1.0倍。

另外，松动爆破施工钻头直径Φ34mm，成孔直径Φ36mm；钻进深度为2m，超深0.2m；前排孔采取垂直钻孔，α＝90°；布孔形式梅花形。

浅孔松动爆破孔(排)距a、b可按下式确定：

a、b＝(1.0-1.25)W，本工程取1m。

确定台阶高度：随导洞开挖，基岩开挖上下分台阶协调推进，台阶高取2m，台阶推进与导洞开挖及支护施工相协调，减震孔超前浅孔松动炮区后排眼距离不小于3m。

在步骤S03中，配备专业的分包单位、人员进行爆破作业，分包单位资质及人员配备，满足行业主管部门要求。

此后，即进入爆破施工阶段。

①施工准备阶段

爆破施工前，在全面熟悉设计文件和设计交底的基础上，对不良地质，进行探测并按设计处理方法处理到位，将实测出的开挖边界线在现场开挖断面上放样。

②向爆破作业影响范围所涉及的居民通报爆破施工概况及可能造成的影响，并征询有关部门的意见，确保施工顺利进行。

在步骤S04中的布孔阶段：应根据设计要求放出开挖轮廓线，对各炮孔位标明孔深、倾斜角方向；

在步骤S04中的钻孔阶段：钻孔是爆破质量好坏的重要一环，应严格按照爆破设计的位置、方向、角度进行钻孔，先慢后快。钻孔过程中，必须仔细操作，严防卡钻、超钻、漏钻和错钻；装药前必须检查孔位、深度、倾角是否符合设计要求，孔内有无堵塞、孔壁是否有掉块以及孔内有无积水。尤其是炮孔内有溶洞、较大裂隙或泥夹层等情况时，应及时将孔号和孔内位置进行详细记录，并与现场工程技术人员或爆破员进行交接，以作为装药的依据。钻孔结束后应封盖孔口或设立标志。

在步骤S05的装药阶段，应严格按设计的炸药品种、规格及数量进行装药，不得出现欠装、超装现象，从而影响爆破效果。按照设计安装起爆装置，光爆炮孔内连续不耦合装药，其余炮孔采用连续集中装药。

炮孔填塞材料采用钻孔炮泥填塞应采用分层捣实法进行，不得有空隙或间断。各炮孔应填塞足够长度，不得小于1m；光爆孔填塞不小于0.4m。

炮孔填塞的目的是保证炸药充分反应，使之产生最大热量，防止炸药不完全爆轰；防止高温高压的爆轰气体过早地从炮孔或导洞中逸出，使爆炸产生的能量更多地转换成破碎岩体的机械功，提高炸药能量的有效利用率。

以上工作全部完成后，由有经验的爆破员联网，经反复检查无误后开始派出警戒。

在步骤S06中，设置安全警戒。

每次起爆由项目部组织实施，安全质量部落实人员执行，由项目部组织安全质量部组织安全护栏外部警戒，护栏外侧设警戒警示标志，共布置6个警戒点，护栏外共设置3个警戒点，场地内部3个警戒点，在各警戒点设置“爆破施工马上开始，请行人注意”的醒目标识牌；人行道两端拉警戒线，禁止车辆和行人通过。

步骤S07的起爆阶段：当所有的警戒员报告警戒完成后，爆破总指挥方能下达起爆指令。起爆后，首先由爆破员检查爆破结果，当确认无盲炮时，方能解除爆破警戒。

步骤S08的盲炮处理阶段：当爆破网络出现故障或其它原因而出现盲炮时，需进行盲炮的处理，处理盲炮时应由爆破工程技术人员或爆破员来实施，其它人员一律不得进入控制区域，并且，在处理盲炮时，爆破警戒不得解除。

起爆后遇有瞎炮时，由专人负责处理。首先根据未爆部位判断瞎炮区域，并对导爆管逐根进行检查。如导爆管未爆，则根据临空面情况决定是否再次引爆。若导爆管已爆轰完毕，或引爆失败，则必须进行掏孔作业。首先掏出炮泥，然后用高压风和水冲出炸药，取出雷管。

爆破完毕，并且盲炮清除完毕后，解除警戒，经技术人员检查现场无误后，由爆破班长下达解除警戒命令。

再进行爆后出渣：装渣过程专人监督，防止有未爆的雷管随出渣流失。

本申请采用静力爆破技术，依靠其膨胀力使岩石产生裂隙、裂缝，从而达到破碎目的，其操作简单，不需堵炮孔，不用雷管，不需点炮等操作，开挖过程中对于周边土体的扰动较小，大大降低对周边环境的干扰。

在上述步骤放样、布孔和钻孔施工中的施工准备、布孔和钻孔中，依次执行如下操作：

确定当地气温、药剂温度、拌合水温度、岩石温度、容器温度是否与要求相符合；检查药剂包装是否破损。操作前确定以下材料物品准备齐全：药剂、洁净拌和水、盛水桶、拌和盆和水瓢、桶棍(水平灌装)，防护眼镜、橡胶手套、备用洁净水和毛巾。

在此过程中，钻孔内的余水和余渣应该用高压风吹洗干净，孔口旁应干净无土石渣。

爆破施工前，对不良地质进行探测并按施工处理方法处理到位，将实测出的开挖边界线在现场开挖断面上放样。

在设计布眼阶段，布眼前首先要确定至少有一个以上临空面，钻孔方向尽可能做到与临空面平行；横向分布孔距30cm，纵向间距30cm布置成平排炮孔，排距以30cm左右为宜，必须采取逐排作业，不得多排同时作业，钻眼深根据现场石方状态而定，一般以1.2～2m为宜，单次爆破深度1～1.8m。

钻孔的直径与破碎效果有直接关系，钻孔过小，不利于药剂充分发挥效力；钻孔太大，易冲孔，因此，根据实际地形采用合适的钻孔尺寸。

在安全警戒设置步骤中，爆破警戒必须设在危险区的边界处，并设置明显的标志，地面岗哨应设在危险区的范围以外，使所有通向爆破区的通路处于监视范围之内。

起爆前必须同时发出音响和视觉信号，使危险区内的人员都能清楚地听到或看到。

第一次信号——预告信号：在起爆前10分钟发出，所有与爆破无关人员应立即撤到危险区以外或指定的安全地点，并向危险区派出警戒人员。起爆人员进行起爆网路的最后敷设、接线和检查工作；

第二次信号——起爆信号：当起爆人员完成最后接线工作，警戒人员等全部撤离危险区，指挥人员得到各方面的汇报掌握全部情况之后，确认人员设备全部撤离危险区，方可发布起爆信号，负责起爆的人员才能进行起爆；

第三次信号——解除警报信号：爆破人员进入现场检查，要检查确认安全后，发出第三次信号。未发出解除警报信号之前，岗哨应坚守岗位，除指挥长(或爆破工作领导人)批准的检查人员外，任何人不准进入危险区。

在上述钻孔步骤中，岩石钻孔深度为目标破碎体80％～90％；钻孔深度可达到4m左右，大体积需要分步破碎的岩石，钻孔深度可根据施工要求选择，一般在2m较好。装药深度为孔深的100％。

在上述装药步骤中，具体执行如下步骤：

①可在药剂中加入22～32％(重量比)的水(具体加水量由颗科大小决定)拌成流质状态(糊状)，均匀后灌入向下和横向的眼孔内，倒满为止，每米直径42mm的孔需要膨胀剂2.1kg，即每立方岩石用膨胀剂23.3kg。用药卷装填钻孔时，应逐条捅实。粗颗粒药剂水灰比调节到0.22～0.25时静态破碎剂的流动性较好，细粉未药剂水灰比在32％附近时流动性较好，也可以不通过捅实过程。向下灌装捣产较方便，根据本工地的具体情况，该工地拟采用“由上至下，分层破碎”的施工方式，方便人工操作。

②水平方向和向下方向的钻孔，可利用地钻孔直径略小的高强长纤维纸袋装入药剂，按一个操作循环需要的药卷数量，放在盆中倒入洁净水完全浸泡，在30～50s左右药卷充分湿润、完全不冒气泡时，取出药卷从孔底开始逐条装入并捣实装紧，密实地装填到孔口。即“集中浸泡，充分浸透，逐条装入，分条捣实”。也可将药剂拌和后用灰浆泵压入，孔口留5cm用黄泥封堵保证水分药剂不流出。

③装药完成后3～5h为岩石开裂时间，裂泡大约为2～3cm宽左右。岩石刚开裂后，可向裂缝加水后支持药剂持续完全反映，可获得更好效果。

④本工程进行岩石破碎施工，操作人员的协调配合很重要。应采用多分灌装小组的方式。每小组由主副两名灌装手组成。取药搅拌时，主灌装手负责取药分量和搅拌，副灌装手负责确保药剂捣实，完成后用旧麻袋覆盖孔口。各小组采用“同步操作，小拌勤装”的动作操作。

每组施工工人在操作前必须穿戴好劳保用品，每次操作循环过程中负责装孔的孔数不能过多。每次拌药量不能超过实际能够完成的工作量。各灌装小组在取药、加水、拌药、灌装过程中应基本保持同步和保持相对距离进行(以免相互影响和冲孔发生安全事故)，可以每孔内药剂的最大膨胀基本保持同期出现，有利于岩石的破碎。

⑤每次装填过程中，已经开始发生化学反映的药剂(表现开始冒气和温度快速上升)不允许装孔内。从药剂加入拌和水到灌装结束，这个过程的时间不超过5分钟。

⑥药剂反映时间的控制

药剂反映的快慢与温度有直接关系，温度越高，反映时间越快，反之则慢。实际操作中控制药剂反映时间太快有两种，一种是在拌和水中加入抑制剂，另一种方法是控制拌和水、干粉剂和岩石的温度。夏季气温较高，破碎前应对被破碎物遮挡，药剂存放低温处避免爆晒。将拌和水温控制在15度以下。

进一步地，为了防止药剂(卷)反映时间过快易发生冲孔伤人事故，可用延缓反映时间的抑制剂。抑制剂放入浸泡药剂(卷)的拌和水中。加入量为拌和水的5％～6％。冬季加入促发剂和提高拌和水温度。拌和水温度不可超过50度。反映时间一般控制在30～60分钟较好，条件较好的施工现场可根据实际情况缩短反映时间，以利于施工。

一次静态爆破完成后，爆破产生的一些相对较大的石块，采用炮锤式挖掘机破碎到需要的大小，然后用挖掘机和自卸汽车配合，装运石方到指定地点。

以上对本发明所提供的暗挖法地铁下穿既有线路硬岩静态爆破施工方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种暗挖法地铁下穿既有线路硬岩静态爆破施工方法，其特征在于，包括步骤：

调查施爆区周边环境；

设计爆破方案，确定主炮孔采用浅孔松动控制爆破及覆盖措施，预留2m的保护层厚度，预先在保护层内钻凿至少一排防震孔，主炮区爆破开挖后，再对保护结构区域内采取以机械破碎为主，光面爆破为辅的方式开挖，确定开孔尺寸、装药量，确定爆破器材型号、爆破参数、爆破孔距和台阶高度；

配备专业施爆人员；

放样、布孔和钻孔施工；

装药及安装引爆器材；

安全警戒，撤出施爆区域内相关人员至安全距离之外；

起爆；

清除盲炮；

解除警戒。

2.根据权利要求1所述的暗挖法地铁下穿既有线路硬岩静态爆破施工方法，其特征在于，所述步骤放样、布孔和钻孔施工，具体包括：

施工准备：爆破施工前，对不良地质进行探测并按施工处理方法处理到位，将实测出的开挖边界线在现场开挖断面上放样；

布孔和钻孔，根据设计要求放出开挖轮廓线，对各炮孔位标明孔深、倾斜角方向；装药前检查孔位、深度、倾角是否合规，孔内有无堵塞、孔壁是否有掉块以及孔内有无积水，钻孔结束后应封盖孔口或设立标志。

3.根据权利要求1所述的暗挖法地铁下穿既有线路硬岩静态爆破施工方法，其特征在于，所述步骤安全警戒，具体包括：

在安全护栏外部设置警戒标点并发出预告信号：

预告信号，在起爆前10分钟发出，警示所有与爆破无关人员应立即撤到危险区以外或指定的安全地点，并向危险区派出警戒人员，起爆人员进行起爆网路的敷设、接线和检查工作；

起爆信号，警戒人员全部撤离危险区，指挥人员得到各方面的汇报掌握全部情况之后，确认人员设备全部撤离危险区，发布起爆信号，负责起爆的人员进行起爆；

解除警报信号，爆破人员进入现场检查，要检查确认安全后，发出解除警报信号，未发出解除警报信号之前，岗哨应坚守岗位，除指挥长或由爆破工作领导人批准的检查人员外，任何人不准进入危险区。

4.根据权利要求2所述的暗挖法地铁下穿既有线路硬岩静态爆破施工方法，其特征在于，在钻孔步骤中，钻孔直径为42mm，岩石钻孔深度为目标破碎体80％～90％，钻孔深度为4m，装药深度为孔深的100％。

5.根据权利要求1所述的暗挖法地铁下穿既有线路硬岩静态爆破施工方法，其特征在于，在装药步骤中，具体包括：

药剂中加入重量比为22～32％的水，拌成流质状态，均匀后灌入向下和横向的眼孔内，倒满为止，每立方岩石用膨胀剂23.3kg；

水平方向和向下方向的钻孔，利用高强长纤维纸袋装入药剂，按一个操作循环需要的药卷数量，放在盆中倒入洁净水完全浸泡，在30～50s药卷充分湿润、完全不冒气泡时，取出药卷从孔底开始逐条装入并捣实装紧，密实地装填到孔口；

装药完成后3～5h为岩石开裂时间，裂泡为2～3cm宽；

采用多分灌装小组的方式，取药搅拌时，主灌装手取药分量和搅拌，副灌装手确保药剂捣实，完成后用旧麻袋覆盖孔口；

各灌装小组在取药、加水、拌药、灌装过程中动作保持同步。

6.根据权利要求5所述的暗挖法地铁下穿既有线路硬岩静态爆破施工方法，其特征在于，还包括在浸泡药剂的拌和水中加入抑制剂，加入量为拌和水的5％～6％，冬季加入促发剂，拌和水温度不超过50℃，反映时间控制在30～60分钟。

7.根据权利要求1所述的暗挖法地铁下穿既有线路硬岩静态爆破施工方法，其特征在于，所述步骤起爆后，还包括：

采用炮锤式挖掘机破碎到目标大小，利用挖掘机和自卸汽车配合，装运石方到目标地点。

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