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摘要：随着城市轨道交通的不断发展，越来越多的设计因考虑地铁的城市功能和线路规划，将站址设在房屋、人群密集的地方。本文主要结合实例来对微震控制爆破技术方案的设计、爆破效果测试以及爆破安全控制技术进行了详细介绍。
关键词：城市地下车道；深基坑；微震控制爆破技術
中图分类号：TV551.4文献标识码：A
在建筑物密集且部分建筑物抗震性能差的城市繁华地带的地下，进行隧道爆破开挖施工，只有采用微(减)振控制爆破技术才能使地表建筑物免受爆破振动的危害，本文就以某市为例进行了详细的介绍。
一、工程概况
某市轨道交通五号线首期工程位于该市老城区中最繁华且交通流量较大的城市主干道环市西路北侧、该市火车站中广场与东广场之间。车站为东西走向，周边高楼密集，道路纵横。该市火车站位于该市某区单斜的东侧，地层呈北东向展布，倾向北西，倾角约45°。该市五号线火车站站位于广三断裂以北，广从断裂以西的构造区。
根据勘察揭露，本场地主要土层有人工填土层、冲洪积砂层、冲洪积土层、湖泊相淤泥质土层、残积土层，下伏基岩为泥质粉砂岩、砾岩、含砾泥质粉砂岩、含砾砂岩等各风化带组成。地下水水位埋藏较浅，稳定水位埋深为1.09～2.50m，平均埋深1.83 m，高程为6.00～7.49m，平均为6.74m。
本工程站台层为暗挖隧道，位于地下约20m处，隧道上方是车站广场和某大型商场，其中穿越该大型商场段距离该商场桩基础底部约6 m，西面接二号线站台，隧道长为128 m，爆破开挖直径约为11.3 m。
二、总体设计构思
针对本工程地处城市地段，所处地层围岩上软下硬，同一工作面分布不同围岩类别等特点，进行隧道微振控制爆破技术设计。设计中充分体现微振控制爆破技术研究成果。
隧道爆破采用微振控制爆破，通过控制炸药单耗实现降低爆破振动强度，减少爆破对施工区段建筑物的影响，拱部采用光面爆破，墙部采用预裂爆破，核心掏槽采用抛掷爆破的综合控制爆破技术，以尽可能减轻对围岩扰动，充分利用围岩自有强度维持隧道的稳定性，有效地控制地表沉降，控制隧道围岩的超欠挖，达到良好的轮廓成形。
三、爆破方案设计与试爆
1、爆破设计
1.1一区爆破设计
(1)掏槽爆破
为改善爆破效果，在远离建筑物处钻凿12～15炮眼，爆后形成矩形槽腔，为后续爆破创造临空面。
(2)浅眼台阶爆破
沿槽腔向四周采用分层台阶爆破。扩槽初期，台阶高度1m，待槽腔扩大至4～5m时，进行下层拉槽，将两个台阶合并为一个台阶时，台阶高度增加至1.0～1.8m，以加大爆破规模，加快施工进度。
(3)光面爆破
为保证基坑坡面平整，减少对基坑周围围岩的扰动，基坑周边采用光面爆破。每开挖两层进行一次光面爆破，炮眼眼底外插量0.1m，单孔或双孔微差起爆。
（4）合理的段间隔时差
实测资料表明：在软弱围岩中爆破振动频率比较低，一般在100HZ以下；振动持续时间纵向、横向振动持续时间大时，可达到200ms左右，垂直向可达100ms左右。为避免振动强度叠加作用，导爆管采取跳段使用，为尽量避免振动波形叠加，段间隔时差控制为100ms。
（5）循环进尺的选定
循环进尺根据地质条件及进度安排确定。结合本工程地质条件、工期要求及施工方法确定循环进尺为0.75m，采用浅眼爆破，不仅控制一次爆破总用药量，也控制了段用药量，可以达到减震仅对围岩扰动的控制。
1．2第二、三开挖区爆破设计
二区是在一区完工后进行施工，有两个临空面，三区是在一、二区完成后进行，有三个临空面。第二、三开挖区爆破参数见表。
1.3单孔装药量
采用体积公式计算单孔装药量，注意一段最大起爆药量应不超过按安全振动速度计算所得的最大起爆药量Qmax，否则应重新调整装药结构和起爆顺序。
2试验爆破
为取得合理的爆破参数，进行了3次掏槽爆破试验。通过爆破振动测试，确定出爆破振动在地层中的传播规律，以指导爆破施工。
2.1爆破振动测试结果分析
从爆破振动的测试可以看出：
①质点振动速度随着距爆源距离的增加而衰减，且衰减规律较明显。
②振动速度与测点的边界条件有关，如该市地铁一号线底板上的测点，虽距爆源较近，而振动记录值却没有超标现象，究其原因是石方与地铁框构之间有一层破碎隔断层，该断层起到减震作用。
质点振动速度按萨道夫斯基公式进行计算，即
式中，V为质点振动速度(cm/s)；R为建筑物(测点)到爆源中心的安全距离(m)；Q为一点最大起爆药量(kg)。基坑爆破开挖施工时，该式作为控制爆破振动的计算依据。
2.2试爆效果
第一次试爆，长方形布眼，隔眼装药，空眼作为临空眼，爆后，只产生裂缝，未隆起，无法开挖。第二次试爆，采用五眼柱状掏槽，中眼装药，其余四眼位空眼，爆破效果较好，炸药单耗2.43kg/m3，爆破方量1.15m3。第三次试爆，掏槽方式同第二次试爆，爆破效果好，炸药单耗1.47kg/m3，爆破方量2.45m3，质点最大振速2.0cm/s。爆破效果如左图所示：
3、爆破实际效果
采用微震控爆技术, 周边轮廓尺寸符合设计要求，超欠挖控制在10cm以内,炮孔利用率达95%,平均炸药单耗小于0.98kg/ｍ3,虽然围岩软弱,但光爆半孔率仍达70%以上,地表测得的最大质点振速为0.949mm/s,洞内初期支护无开裂变形地下管线完好无损。顺利地完成该区段的隧道施工。
四、深基坑爆破开挖安全控制
深基坑爆破开挖的主要安全问题是：爆破安全、基坑稳定性及周边建筑物沉降量的控制等内容。
1、爆破安全控制
爆破施工引起的公害有振动、飞石等，南站厅深基坑开挖时主要采取了如下措施：
限制一段最大起爆药量：爆破参数设计时，以质点振动速度V=2.5cm/s作为振动控制标准，根据被保护对象，按以上公式确定最大起爆药量。
(2)用隔断振动波原理减震：隔断方法常利用自然破碎层(带)、人造预裂缝(带)或隔振槽来减少爆破对周围环境的影响，本工程利用建筑物底板混凝土与岩石之间破碎带进行隔断减震。
2、信息化施工
为保证施工安全，施工期间进行了现场监测，通过监测信息反馈指导施。其中爆破跟踪监25次，振动测试记录了75点次，其中除1点次质点振动速度超过2.5cm/s，其余均小于2.5cm/s。振动频率最小为43.2Hz，最大为390Hz，属对大型钢筋混凝土框架结构建筑物影响较小的高频振动波。在基坑第一开挖区施工时，各楼板和立柱沉降监测数据显示，绝大部分测点沉降在0～1.0mm之间，变化速率小于0.1mm/d，其中1根两面临基坑的承重立柱通过采取施打注浆锚管和地板下加强注浆措施，沉降控制在10mm以内。第三区开挖破除地板后第2托换梁沉降速率达1mm/d，由于及时对地板和临时基坑柱加固，最终沉降控制在10mm，周围建筑物倾斜度在0.5‰以内。监测表明，施工引起的周边建筑群变形控制在允许值范围内，爆破开挖对周围建筑群没有产生损坏和影响，所选的施工方案是合理的。
五、取得的成果及技术创新点
1、爆破振速与基坑的地质情况有很大的关系，首先各种地质参数的提供必须准确，以计算岩石跟炸药的匹配。一般情况下，岩石的介质性质系数比较好判定，但地震波衰减系数与地层情况关系很大，因此不能完全套用经验系数，必须在爆破时，按设计方案先装小药量进行试爆，再通过爆破振速测试，进行参数的调整。
3、爆破振速的控制主要决定于最近建筑物的要求，一般砖混及框架结构控制到1.5cm/s以内可以满足。但对于危房或行人集中且很近的爆破区域，控制振速标准根据建筑物状况有所不同，取1.0cm/s以下，同时在方案上必须采用浅孔、少药量分多次微差爆破，并采用减震措施，才能达到控制效果。
六、结束语
通过对该市地铁五号线该市火车站站暗挖站台层隧道爆破设计及施工，详细介绍微振控制爆破设计及施工，以及在施工存在的重大技术问题的解决方法。为今后在城市密集建筑群内进行地铁隧道爆破施工以及在类似工程中遇到的问题提供了经验。
参考文献
[1]冯叔瑜．城市控制爆破(第二版)[Μ]．北京：中国铁道出版社，1996．
[2]孟吉复．爆破测试技术[M]．北京：冶金工业出版社，1992．
[3]娄德兰．导爆管起爆技术[M]．北京：中国铁道出版社，1995．
关键词：城市地下车道；深基坑；微震控制爆破技術
中图分类号：TV551.4文献标识码：A
在建筑物密集且部分建筑物抗震性能差的城市繁华地带的地下，进行隧道爆破开挖施工，只有采用微(减)振控制爆破技术才能使地表建筑物免受爆破振动的危害，本文就以某市为例进行了详细的介绍。
一、工程概况
某市轨道交通五号线首期工程位于该市老城区中最繁华且交通流量较大的城市主干道环市西路北侧、该市火车站中广场与东广场之间。车站为东西走向，周边高楼密集，道路纵横。该市火车站位于该市某区单斜的东侧，地层呈北东向展布，倾向北西，倾角约45°。该市五号线火车站站位于广三断裂以北，广从断裂以西的构造区。
根据勘察揭露，本场地主要土层有人工填土层、冲洪积砂层、冲洪积土层、湖泊相淤泥质土层、残积土层，下伏基岩为泥质粉砂岩、砾岩、含砾泥质粉砂岩、含砾砂岩等各风化带组成。地下水水位埋藏较浅，稳定水位埋深为1.09～2.50m，平均埋深1.83 m，高程为6.00～7.49m，平均为6.74m。
本工程站台层为暗挖隧道，位于地下约20m处，隧道上方是车站广场和某大型商场，其中穿越该大型商场段距离该商场桩基础底部约6 m，西面接二号线站台，隧道长为128 m，爆破开挖直径约为11.3 m。
二、总体设计构思
针对本工程地处城市地段，所处地层围岩上软下硬，同一工作面分布不同围岩类别等特点，进行隧道微振控制爆破技术设计。设计中充分体现微振控制爆破技术研究成果。
隧道爆破采用微振控制爆破，通过控制炸药单耗实现降低爆破振动强度，减少爆破对施工区段建筑物的影响，拱部采用光面爆破，墙部采用预裂爆破，核心掏槽采用抛掷爆破的综合控制爆破技术，以尽可能减轻对围岩扰动，充分利用围岩自有强度维持隧道的稳定性，有效地控制地表沉降，控制隧道围岩的超欠挖，达到良好的轮廓成形。
三、爆破方案设计与试爆
1、爆破设计
1.1一区爆破设计
(1)掏槽爆破
为改善爆破效果，在远离建筑物处钻凿12～15炮眼，爆后形成矩形槽腔，为后续爆破创造临空面。
(2)浅眼台阶爆破
沿槽腔向四周采用分层台阶爆破。扩槽初期，台阶高度1m，待槽腔扩大至4～5m时，进行下层拉槽，将两个台阶合并为一个台阶时，台阶高度增加至1.0～1.8m，以加大爆破规模，加快施工进度。
(3)光面爆破
为保证基坑坡面平整，减少对基坑周围围岩的扰动，基坑周边采用光面爆破。每开挖两层进行一次光面爆破，炮眼眼底外插量0.1m，单孔或双孔微差起爆。
（4）合理的段间隔时差
实测资料表明：在软弱围岩中爆破振动频率比较低，一般在100HZ以下；振动持续时间纵向、横向振动持续时间大时，可达到200ms左右，垂直向可达100ms左右。为避免振动强度叠加作用，导爆管采取跳段使用，为尽量避免振动波形叠加，段间隔时差控制为100ms。
（5）循环进尺的选定
循环进尺根据地质条件及进度安排确定。结合本工程地质条件、工期要求及施工方法确定循环进尺为0.75m，采用浅眼爆破，不仅控制一次爆破总用药量，也控制了段用药量，可以达到减震仅对围岩扰动的控制。
1．2第二、三开挖区爆破设计
二区是在一区完工后进行施工，有两个临空面，三区是在一、二区完成后进行，有三个临空面。第二、三开挖区爆破参数见表。
1.3单孔装药量
采用体积公式计算单孔装药量，注意一段最大起爆药量应不超过按安全振动速度计算所得的最大起爆药量Qmax，否则应重新调整装药结构和起爆顺序。
2试验爆破
为取得合理的爆破参数，进行了3次掏槽爆破试验。通过爆破振动测试，确定出爆破振动在地层中的传播规律，以指导爆破施工。
2.1爆破振动测试结果分析
从爆破振动的测试可以看出：
①质点振动速度随着距爆源距离的增加而衰减，且衰减规律较明显。
②振动速度与测点的边界条件有关，如该市地铁一号线底板上的测点，虽距爆源较近，而振动记录值却没有超标现象，究其原因是石方与地铁框构之间有一层破碎隔断层，该断层起到减震作用。
质点振动速度按萨道夫斯基公式进行计算，即
式中，V为质点振动速度(cm/s)；R为建筑物(测点)到爆源中心的安全距离(m)；Q为一点最大起爆药量(kg)。基坑爆破开挖施工时，该式作为控制爆破振动的计算依据。
2.2试爆效果
第一次试爆，长方形布眼，隔眼装药，空眼作为临空眼，爆后，只产生裂缝，未隆起，无法开挖。第二次试爆，采用五眼柱状掏槽，中眼装药，其余四眼位空眼，爆破效果较好，炸药单耗2.43kg/m3，爆破方量1.15m3。第三次试爆，掏槽方式同第二次试爆，爆破效果好，炸药单耗1.47kg/m3，爆破方量2.45m3，质点最大振速2.0cm/s。爆破效果如左图所示：
3、爆破实际效果
采用微震控爆技术, 周边轮廓尺寸符合设计要求，超欠挖控制在10cm以内,炮孔利用率达95%,平均炸药单耗小于0.98kg/ｍ3,虽然围岩软弱,但光爆半孔率仍达70%以上,地表测得的最大质点振速为0.949mm/s,洞内初期支护无开裂变形地下管线完好无损。顺利地完成该区段的隧道施工。
四、深基坑爆破开挖安全控制
深基坑爆破开挖的主要安全问题是：爆破安全、基坑稳定性及周边建筑物沉降量的控制等内容。
1、爆破安全控制
爆破施工引起的公害有振动、飞石等，南站厅深基坑开挖时主要采取了如下措施：
限制一段最大起爆药量：爆破参数设计时，以质点振动速度V=2.5cm/s作为振动控制标准，根据被保护对象，按以上公式确定最大起爆药量。
(2)用隔断振动波原理减震：隔断方法常利用自然破碎层(带)、人造预裂缝(带)或隔振槽来减少爆破对周围环境的影响，本工程利用建筑物底板混凝土与岩石之间破碎带进行隔断减震。
2、信息化施工
为保证施工安全，施工期间进行了现场监测，通过监测信息反馈指导施。其中爆破跟踪监25次，振动测试记录了75点次，其中除1点次质点振动速度超过2.5cm/s，其余均小于2.5cm/s。振动频率最小为43.2Hz，最大为390Hz，属对大型钢筋混凝土框架结构建筑物影响较小的高频振动波。在基坑第一开挖区施工时，各楼板和立柱沉降监测数据显示，绝大部分测点沉降在0～1.0mm之间，变化速率小于0.1mm/d，其中1根两面临基坑的承重立柱通过采取施打注浆锚管和地板下加强注浆措施，沉降控制在10mm以内。第三区开挖破除地板后第2托换梁沉降速率达1mm/d，由于及时对地板和临时基坑柱加固，最终沉降控制在10mm，周围建筑物倾斜度在0.5‰以内。监测表明，施工引起的周边建筑群变形控制在允许值范围内，爆破开挖对周围建筑群没有产生损坏和影响，所选的施工方案是合理的。
五、取得的成果及技术创新点
1、爆破振速与基坑的地质情况有很大的关系，首先各种地质参数的提供必须准确，以计算岩石跟炸药的匹配。一般情况下，岩石的介质性质系数比较好判定，但地震波衰减系数与地层情况关系很大，因此不能完全套用经验系数，必须在爆破时，按设计方案先装小药量进行试爆，再通过爆破振速测试，进行参数的调整。
3、爆破振速的控制主要决定于最近建筑物的要求，一般砖混及框架结构控制到1.5cm/s以内可以满足。但对于危房或行人集中且很近的爆破区域，控制振速标准根据建筑物状况有所不同，取1.0cm/s以下，同时在方案上必须采用浅孔、少药量分多次微差爆破，并采用减震措施，才能达到控制效果。
六、结束语
通过对该市地铁五号线该市火车站站暗挖站台层隧道爆破设计及施工，详细介绍微振控制爆破设计及施工，以及在施工存在的重大技术问题的解决方法。为今后在城市密集建筑群内进行地铁隧道爆破施工以及在类似工程中遇到的问题提供了经验。
参考文献
[1]冯叔瑜．城市控制爆破(第二版)[Μ]．北京：中国铁道出版社，1996．
[2]孟吉复．爆破测试技术[M]．北京：冶金工业出版社，1992．
[3]娄德兰．导爆管起爆技术[M]．北京：中国铁道出版社，1995．