暗挖隧道下穿超高压天然气管道施工控制实例
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摘要：隧道爆破施工对周围环境影响较大，为保证隧道施工的顺利进行，可采用各种有效措施减少爆破振速，保证各种建筑及既有管线的安全。
关键词：暗挖隧道，超高压管道，爆破施工
带压管道是地铁施工中容易遇到的一个问题，而钻爆法施工中的爆破震动对压力管道的安全影响较大[1]，如何控制爆破震动，保证既有压力管道的安全是隧道施工中的一个重点，本文以深圳地铁2号线东延线一工程实例为对象，对暗挖隧道下穿超高压管线的爆破控制技术进行了探讨。
工程概况：
深圳地铁2号线东延线土建2221标工程，侨深区间明挖段西侧有一根φ300高压天然气管道，该燃气管位于深康采石场填土区，埋深约1.5米左右， 左线位于隧道中心处里程ZDK17+856.8m；右线位于隧道中心处里程YDK17+862.3m。具体尺寸为：左线隧道中心距明挖段上坡面17.253m，距基坑底21m；右线隧道中心距明挖段上坡面11.753m，距基坑底15.5m。明挖区间西部端头设计为放坡开挖，东头已开挖至明挖段基坑底，西头长约10m为岩层及回填石，需进行爆破开挖，并且该天然气管道下部为侨深区间暗挖隧道，该隧道顶面距天然气管道约为8.5m，由于爆破位置距离天然气管道较近，经现场调查附近未发现管道阀门井。该天燃气管道为超高压管道，暗挖隧道通过该处天然气管道段地质为裂隙较为发育的微风化花岗岩，因此如何保证施工过程中天然气管道的安全是本工程施工的重点。
2爆破控制的基本原则
该区间隧道在该处穿越地层主要为微风化花岗岩，并且隧道顶面距天然气管道约为8.5m，距离较近，钻爆施工易对燃气管道造成震动影响，甚至破坏。因此为避免震动对天然气管道震动危害采用减震、光面爆破。爆破作业遵循浅孔密布的原则：少装药，短进尺，多循环、分台阶开挖。严格控制光爆层的厚度、炮眼间距和装药量，尽可能的减少对燃气管道及周边地层的扰动。主要采取以下方案：
3 爆破开挖的控制方法
3.1 台阶法开挖爆破 隧道开挖掌子面里程距天然气管道中心里程50m范围内，采用控制爆破技术，采用短台阶法开挖，开挖进尺控制在1m以内，台阶开挖完后及时支护封闭，上、下台阶的错开距离保持在5m 左右。上台阶采用松动爆破。开挖时，在开挖轮廓线外侧15cm处，用风钻打一排空眼（空眼间距为20cm），不装药。掏槽眼深度为1.5米,周边眼深度为1米,上台阶周边眼环向间距为40cm，周边眼采用间隔非耦合装药，炸药单耗量为1.2～1.6kg/m3。炸药材料采用乳化炸药。积极控制好单段药量，控制好爆破规模以达到控制质点振速的目的。为降低振速及保证成形质量，均采用预留光爆层实现光面爆破技术。
3.2 爆破技术措施
爆破震动强度主要与爆破器材、岩石波阻抗、地形地貌条件、爆破方式及爆心与震动测点的间距等因素有关[2]，为降低爆破震动，从以下几个方面采取措施：①选择合理的炸药品种。炸药品种与炸药的爆破震动速度有直接影响，根据工程地质和水文地质条件，本工程施工中采用在掏槽眼和辅助眼部位选用防水效果好的乳化炸药，在周边眼部位选用小直径低爆速的光爆炸药。
②选择合理的雷管起爆时差。设计爆破网络为孔内微差，孔外同段的非电微差起爆技术。导爆管一般跳段使用，使段间间隔时间大于50ms，防止地震波相叠加而产生较大的震动。
③选择合理的掏槽形式。掏槽是隧道爆破成败的关键，也是产生最大爆破震动速度的主要震源。为了达到减震的目的，选用楔形+密排监控眼混合掏槽法，即充分利用楔形掏槽的易抛掷和减震作用与贯通掏槽的贯通临空面来最大限度地减轻地震动。
④选择合理的钻爆参数。根据开挖断面的大小、部位、工程地质情况、周边环境条件等，选择合理的炮眼深度、间距、掏槽形式、装药量、起爆顺序等钻爆参数，炮眼采用线形布孔、线形起爆，注意提高装药质量和炮口堵塞质量，达到减震、提效的预期目的。⑤确定单段最大装药量 单段最大装药量根据爆破振速的大小确定。安照控制基准按设计要求规定允许值控制：2.5cm/s；
以燃气管道底部至爆源中心的距离为安全控制半径，并以质点振动速度限值作为控制标准，进行反算各部分所允许的单段用药量试验，确定合理单段最大用药量。单段最大装药量根据萨氏公式：
并根据施工经验、结合地层地质情况，选取适当K、α值。利用公式：
反算出所允许单段最大装药量Q，并在施工中不断根据监测结果及爆破效果来调整单段装药量。控制了掏槽眼爆破振速。在爆破震动监测信息反馈下可适当增减单段药量。 在萨氏公式中，由于α＞1，在K、α为常数，Q值一定的情况下，V∝1/ R ，故爆破设计时掏槽区应尽量位于底部，以加大掏槽区爆源距燃气管道的距离，降低爆破振速。掏槽眼采用分层装药结构以分散装药集中度，减轻震动。
⑥光爆技术。为了控制振速及保证成形质量，采用预留光爆层实现光面爆破技术。周边眼装药结构为空气间隔装药，采用专用光爆药卷。在软弱围岩或围岩破碎段，周边眼采用隔眼装药，以尽可能减少对周边围岩的扰动。
⑦起爆顺序。掏槽眼→掘进眼→内圈眼→上台眼→周边眼→底板眼。
3.3 爆破作业方法
①根据测量的中线、标高划出开挖轮廊线，并根据钻爆设计标出炮眼位置，在经检查符合设计要求后方可钻眼。
②爆破作业装药前应将炮眼内泥浆、石粉吹洗干净，经检查合格后方可装药。方法如下：
a周边眼采用不耦合装药，使爆力均匀分散炮孔壁，有利于保护围岩；其余炮眼采用集中装药。b起爆药包位置确定：置于孔底，雷管聚能穴朝孔口，即采用底部反向起爆。若岩体渗水或湿度大，孔底先置乳化炸药，倒数第二个药卷作为起爆药包。c堵塞长度：装药完毕炮眼堵塞长度不宜小于200mm，采用预裂爆破时，应从药包顶端起堵塞，不得只堵塞眼口。堵塞物为1:3配比的粘土与砂子混合而成的炮泥。
4结语
通过采取以上爆破控制措施，并在施工中对管线及其地表的爆破振动实时监测，测得最大爆破振速为2cm/s，该工程通过爆破控制并结合隧道施工中的各项支护及加固措施，安全的通过了该超高压燃气管线。得到了很好的施工效果。
参考文献:
[1]高压管线保护在施工中的应用.刘洋.宜春学院学报.2009年第二期
[2]城市地铁过轨区大跨隧道微震爆破技术.马天文，李兆平.西部探矿工程.2002年第5期
作者简介:
何刚(1973.11-),男,大学本科,工程师,从事地铁建设管理工作.
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