何 闯，闫鸿浩，王小红，李晓杰
（大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室，辽宁 大连 116024）
摘 要：为保证隧道爆破成型质量，最大限度地减少隧道超欠挖[1]，本文对微差爆破中周边眼布孔方式、炮孔间距、所用雷管段位、单孔装药量等爆破参数进行探讨，并在青岛地铁延安路站车站主体Ⅰ部和Ⅳ部爆破开挖中现场应用。结果表明：周边眼采用“长短眼”方式布孔，长短眼单孔装药量按照辅助眼单孔装药量计算方法，可使隧道基本无欠挖，平均线性超挖量控制在120 mm，隧道爆破成型良好，同时，周边眼爆破振速可降低10%以上。
关键词：超欠挖；周边眼；爆破成型；地铁隧道
0 引 言
受施工设备和工人钻眼水平限制，钻爆法[2]开挖的隧道超欠挖较为严重[3-6]。由于周边眼的爆破参数直接决定隧道成型质量，故如何优化周边眼爆破参数控制超欠挖显得尤为重要。目前，隧道超欠挖控制措施多从周边眼的定位精度和装药结构上进行优化，但是，地铁隧道要求早封闭，初期支护的格栅拱架距掌子面近，施工机械受初期支护限制，钻头无法在设计的位置上即设计开挖轮廓线上钻凿周边眼，因此很难从根本上减少隧道超欠挖。同时，浅埋暗挖地铁隧道[7]围岩较为软弱或爆破振动要求严格，光面爆破或预裂爆破很少采用，周边眼常采用不同段别的雷管分次起爆，故不能采用光面爆破的措施对周边眼进行调整。如何就现有凿岩设备与施工水平控制普通爆破开挖下的隧道超欠挖，仍是要深入研究的难题。本文通过理论研究与实践应用相结合，优化了微差爆破中周边眼布孔方式、炮孔间距、所用雷管段位、单孔装药量等爆破参数，较好地解决了隧道超欠挖问题，同时，降低了周边眼的爆破振速。
1 周边眼爆破参数研究
1.1 超欠挖原因分析
地铁隧道要求早封闭，尤其当围岩软弱时，初期支护的格栅拱架距掌子面小于两榀格栅拱架的支护间距。而施工现场采用的气腿式凿岩机受初期支护的限制，无法在设计的位置钻凿炮眼，为减少欠挖，只能增大外插角钻凿周边眼，由此造成实际钻眼轮廓更加偏移设计开挖轮廓，故实际造成得超挖量增大且周边眼眼口存在欠挖。设计开挖轮廓、设计钻眼轮廓及实际钻眼轮廓的关系图见图1。
1.2 优化周边眼爆破参数
周边眼采用“长短眼”方式布孔有助于解决以上问题。“长眼”是指深度较大的周边眼即将原爆破设计中的周边眼向设计开挖轮廓线内偏移一定距离，炮孔倾角应满足使长眼眼底落在设计开挖轮廓线上，一般在5°~8°范围。长眼炮孔间距同辅助眼炮孔间距。“短眼”是指深度较小的周边眼，即在长眼间向外新增设的一圈周边眼。短眼眼口应尽可能靠近设计开挖轮廓线，炮孔倾角应满足使短眼眼底落在设计开挖轮廓线外一定距离但不超过100 mm，一般在10°~20°范围。当围岩等级为Ⅴ级或更软弱时，短眼眼底落在设计开挖轮廓线上即可。短眼炮孔深度应满足长眼与短眼爆破产生的裂隙区叠加，即满足长眼与短眼中所装炸药的距离小于裂隙区的直径。短眼炮孔深度一般为长眼炮孔深度的1/2~1/4。“长短眼”布置示意见图2。
2 “长短眼”爆破技术应用
青岛地铁2号线延安路站总体为暗挖单拱双层结构[8]，全长166 m，采用双侧壁导坑法施工。车站主体Ⅰ部及Ⅳ部采用上下台阶法开挖，围岩等级Ⅳ~Ⅴ级，采用YT-28型气腿式凿岩机钻眼。火工品使用第1系列毫秒延期塑料导爆管雷管（所用段别为1，3～20共19个段别）和2号岩石乳化炸药。初期支护采用格栅拱架，支护间隔为500 mm。周边眼变成“长短眼”布置。长眼眼口距离设计开挖轮廓线150 mm，炮孔深度为1600 mm，为使眼底落在设计开挖轮廓线上，炮孔倾角约取5°。单孔装药量0.3 kg，长眼间距为650 mm。短眼炮孔倾角15°，短眼眼口尽量靠近设计开挖轮廓线，短眼位于两个长眼之间，距离长眼300 mm，单孔装药量0.15 kg。长短眼所用雷管段别相同。经测量，现场实际钻凿的长眼眼口基本上全部位于处置轮廓线上，炮孔倾角7°~10°，单孔装药量0.3 kg；短眼眼口距离设计开挖轮廓线90 mm~120 mm，炮孔倾角15°~20°，单孔装药量0.15 kg，长短眼所装雷管段别相同。爆破效果：经过20个爆破循环，辅助眼爆破效果较好，炮孔利用率达90%。平均线性超挖量20 mm，满足设计要求。图3为现场爆破效果图。
3 结 论
本文对微差爆破中周边眼布孔方式、炮孔间距、所用雷管段位、单孔装药量等爆破参数进行探讨，并在青岛地铁延安路站车站主体Ⅰ部和Ⅳ部爆破开挖中现场应用。结果表明：周边眼采用“长短眼”方式布孔，短眼所用雷管段别不小于长眼所用雷管段别，长短眼单孔装药量按照辅助眼单孔装药量计算方法，可使隧道基本无欠挖，平均线性超挖量控制在120 mm，隧道爆破成型良好，同时，周边眼爆破振速可降低10%以上。
参考文献：
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