(重庆市轨道交通(集团)有限公司 重庆 401147)

暗挖隧道节能环保水压爆破技术实例

李修竺

(重庆市轨道交通(集团)有限公司重庆401147)

为研究节能环保水压爆破对城市轨道暗挖隧道的影响，以某城市小区为研究对象，在掌子面正上方进行现场试验。结果表明：地面有轻微震动，声音可接受范围内(约为50分贝)，有一定持续时间，但不影响隧道整体稳定性，体现了节能环保水压爆破技术超强的环保性。本研究可为节能环保水压爆破对城市轨道暗挖隧道推广使用提供借鉴和参考。

节能；环保；水压爆破

轨道交通线路通常设在地下隧道内，也有的在城市中心以外地区从地下转到地面或高架桥上。自1965年7月北京建立我国第一条地下铁道以来，至2016年底，我国内陆已有30座城市133条城市轨道交通运营线路，总长达到4152.8公里；规划发展城市轨道交通的城市总数已达到58个，总规划里程总长7305.3公里。我国城市轨道交通工程建设方兴未艾，形势喜人。修建城市轨道交通项目，在修建过程中建设单位加强社会责任感，控制施工期震速、噪声和粉尘对施工场地周边的社会影响就更为急迫。

一、重庆轨道交通建设概况

重庆是典型的山地组团式城市，山地(中山和低山)面积占重庆幅员面积的75.8%，丘陵面积占18.2%，剩余台地和平坝面积为6%。由于地形限制，公共交通线形在主城区沿山区地形敷设，往往坡度较陡，同时交通沿线的桥梁架设和城市山体隧道多。随着城市郊区化程度的增加，社会经济的发展和人民生活质量的不断提高，居民对出行的质量要求越来越高，尤其是山地组团式城市由于其独特的地形地貌，地面公共交通拥堵问题更为突出，相对的，城市轨道交通在施工期间的扰民问题也日益突出。为了解决这一问题，同时满足未来居民的出行需求和质量要求，更有必要在城市修建城市轨道交通项目中控制施工期的震速、噪声和粉尘。

为了解决城市轨道交通施工中震速、噪声和粉尘等扰民问题，重庆轨道集团进一步优化施工组织，改进施工工艺，如自2014年10月在轨道交通在建线路中推广应用暗挖隧道节能环保水压爆破技术，经过推广应用，暗挖隧道的参建施工单位/标段施工单位接受度、使用率高。在此基础上，重庆轨道集团进行了积极的技术探索和经验总结。

二、节能环保水压爆破技术在重庆轨道交通的应用

因城市轨道交通线路建设周期长，从立项到运营需要5年以上时间，加上城市郊区化现象越来越突出，郊区变为主城核心已经快于了轨道交通的建设速度。城市轨道交通在建线路地下穿越气象观测中心、居民小区、政府机关、高校、中小学校及文物保护单位等地面建(构)筑物，施工期间工艺的采用也显得分外重要，而暗挖隧道节能环保水压爆破技术在震速、噪声和粉尘等因素上效果显著。

暗挖隧道节能环保水压爆破技术的主要特点是：利用在水中传播的爆破应力波对水的不可压缩性，使爆炸能量经过水传递到炮眼围岩中几乎无损失，同时，水在爆炸气体膨胀作用下产生的“水楔”效应有利于岩石进一步破碎。炮眼中有水也可以起到雾化降尘作用，大大降低粉尘对环境的污染。水压爆破周边眼装药结构示意图(如图1、图2)

图1 水压爆破掏槽眼、辅助眼、底板眼装药结构示意图

图2 水压爆破周边眼装药结构示意图

通过现场各项监测指标显示(见图3、图4)，其震速监测值均在设计及规范(1.5cm/s)允许范围内，即是爆破振动速度控制在1cm/s以下。经过图3和图4的对比可知，水压爆破较常规爆破震速、震动声音明显减小，在穿越高速公路及周边建筑施工过程中，减小了爆破对周边围岩、建、构筑及居民的影响。同时，由于水袋作用，粉尘浓度降低70%以上；从而达到减震降尘效果。

图3 常规爆破(TC-4850高精度爆破测振仪测爆破振速1.38cm/s)

图4 水压爆破(TC-4850高精度爆破测振仪测爆破振速0.56cm/s)

减小震速的显著意义在于：采用该技术最终对周边重要建构筑物无安全影响，也提高轨道建设环境保护水平和保护施工人员及市民的健康水平。

在实施过程中，在参建单位的见证下，在某小区内暗挖隧道的掌子面正上方进行现场试验，震速最大测试值为0.37CM/S(见下图),第三方监控量测进行见证。地面有轻微震动，声音可接受范围内(约为50分贝)，有一定持续时间。

图5 2015年4月17-4月29日施工位置图

图6 隧道与建筑物桩基的关系图

图7 现场测试

图8 现场测试数据

再以某工程施工在水压爆破施工过程中经统计可知，与常规爆破相比，水压爆破粉尘浓度大大降低，施工通风所需时间减少。具体来说：

1.洞口距掌子面100m范围内，水压爆破通风时间缩短约15min/循环；常规爆破需通风20min左右方可进入掌子面作业，采取水压爆破施工后通风约5min左右即可进入掌子面作业；

2.洞口距掌子面100m～200m范围内，水压爆破通风时间缩短约18min/循环；常规爆破需通风25min左右方可进入掌子面作业，采取水压爆破施工后通风约7min左右即可进入掌子面作业；

3.洞口距掌子面200m～500m范围内，水压爆破通风时间缩短约20min/循环；常规爆破需通风30min左右方可进入掌子面作业，采取水压爆破施工后通风约10min左右即可进入掌子面作业。

三、节能环保水压爆破技术在重庆轨道交通的整体应用的结论

节能环保水压爆破技术是从山区隧道爆破掘进而研发的，经过改进提高，现在这项技术移植到城市地铁暗挖爆破掘进。经分析研究认为可以，该技术能适应城市地铁暗挖隧道的特点，即必须达到“六个有效控制”：有效控制爆破振动在安全范围内，确保高楼大厦等建筑设施无损；有效控制爆破冲击波强度，避免市民担惊受怕，影响市民正常生活；有效控制爆破后粉尘浓度，避免污染环境；有效控制岩石爆破后的块度，解决城市地铁暗挖隧道出碴难、出碴慢的问题；有效控制爆破后掌子面前的温度，只能降温而不可升温，这对夏季尤其在重庆很有意义；有效保护拱顶围岩稳定性，光爆效果好，减小后期渗漏水隐患。而这已在工程实践中得到了很好的证实和推广。

[1]何广沂等著.节能环保工程爆破[M].2007年6月

李修竺(1995.9-)，女，汉，四川成都，高级工程师，本科，重庆市轨道交通(集团)有限公司，工程管理。