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【摘 要】 目前，我国很多城市都开始修建地铁作为新的交通要道.每个城市地质情况不同，故施工方法也存在差异，但基本都采用盾构法施工，部分复杂地质条件下采用矿山法施工。文章针对城市地铁在岩石地层情况下的施工，结合在中铁隧道股份有限公司武汉轨道交通三号线7标项目部的实际经验，对如何在城市中心地下采用矿山法爆破开挖施工进行了一些分析探讨。
【关键词】 岩石地层；矿山法；爆破；分析；探讨
1 现状调查
武汉轨道交通三号线7标项目工程是武汉市重点工程，是国内首条穿越汉江的地铁隧道，汉阳段部分隧道处于为全断面岩石层中，地质条件复杂，施工难度大，设计要求该隧道段采用矿山法爆破施工。根据矿山法隧道穿越地层的地质条件，为统一和美观，并利于节省投资及机械化施工，全隧均采用六段圆弧连拱的马蹄形断面。隧道净空5200mm，高5498mm。
2 矿山法爆破施工
2.1爆破施工总体方案
爆破开挖应坚持短进尺、弱爆破、强支护、早衬砌的原则，加强施工监控量测，确保施工安全。施工中如遇实际围岩类别与设计资料不符及时与监理、设计部门联系调整施工方案，确保开挖安全，顺利进行。爆破施工工艺流程见图1。
2.2岩石段爆破施工方法
若隧道范围内分布全部为岩石，开挖采用上下台阶爆破开挖的方法，爆破进尺为1.0～1.5米。
（1）爆破段施工组织
根据结构断面大小、爆破设计炮孔数量、装药量大小等，钻爆采用三班制，上下台阶开挖时台阶长度控制在5米范围内，上下部开挖每循环分别安排4把YT-28风钻，5个钻爆工，全面负责钻爆作业。
（2）爆破法设计
采用微振动爆破技术以上下台阶方式钻爆掘进。采用气腿凿岩机钻孔。为减小爆破对围岩的扰动，上部采用斜眼楔形掏槽法。上部的顶板眼和下部的帮眼按光面爆破进行设计。目的是减少对围岩的爆破扰动，保持岩体的稳定性。
本矿山法隧道爆破段炮眼设置分别为：掏槽眼（土石交界段不用设计）、二圈眼、周边眼、底板眼、排眼。炮眼布置左右对称设置，掏槽眼在上台阶设置，左右各设2排，辅助眼与周边眼间距为600mm，隧道开挖宽度约6300mm，高度为6648mm。
2.3隧道开挖爆破参数设计
由于隧道爆破只有一个狭小的自由面，岩石的夹制力较大，宜采用小孔径浅孔分段微差光面爆破法。
（1）炮孔布置形式
炮孔分为掏槽孔、辅助孔和周边孔（光爆孔）3类。掏槽孔的布置位于上台阶的下部，作为为辅助孔提供临空面的作用，掏槽孔的爆破关系到整个开挖进度与爆破质量。采用楔形掏槽法，即充分利用楔形掏槽的易抛掷来减轻地震动。6个孔，孔向隧道中心倾斜12°～18°。掏槽装药孔间距a=0.4m～0.5m。周边孔（光爆孔）均匀地分布在设计的轮廓上。除掏槽孔和周边孔外，其余均为辅助孔。在掏槽孔和光爆孔之间为辅助孔，辅助孔一般以直孔形式布置，辅助炮孔最小抵抗线W=（0.5～0.9）L，间距a=（0.8～2.0）W，排距b=（0.8～1.2）W确定，采用多排布置。
（2）炮孔直径
采用手持风钻钻孔，钻头直径40mm，炮孔直径d=42mm。
（3）炮孔深度
隧道爆破中，岩石夹制力大，炮孔深度L不宜过大，否则爆破地震大爆破效果不好，炮孔利用率低。一般炮孔深度L≤1.5m。其中掏槽孔可超深10-20cm，分层开挖时周边孔向外倾斜2°～3°。
（4）单位用药量系数
根据类似工程归纳类比，单位用药量系数（K）为K=500～1500g/m3。
（5）炮孔间距
隧道开挖爆破采用手持式气动凿岩机打孔，炮孔直径d=38～42mm，则a=（12～20）d，即a=50～80cm。
（6）单孔装药量
通常按装药量体积公式先求出每循环进尺所需用药量Q，即Q=KabH，再按工作面炮孔数N分配调整。一般情况下，掏槽孔装药量q?b多装20-25%，即q?b=（1.2-1.25）Q/N；周边孔装药量q?b少装10-15%，即qb=（0.85～0.9）Q/N。
（7）装药结构
光炮孔为间隙不耦合装药，一般分为3层，底部加大药量主要为了使光爆层更好地脱离岩体，中间均匀装药；上部装少量炸药，相当于解炮；最上面是堵塞段，不装药。辅助孔和掏槽孔均为耦合装药。
（8）微差起爆
微差起爆不但能创造更多的自由面，而且减少炸药爆炸产生的震动及空气冲击波的强度和爆音，所以本次起爆起用1段、3段、5段、7段、9段、11段等6个段别（非电微差毫秒雷管），采用孔内微差爆破。
（9）起爆网路
隧道开挖爆破工作面总有裂隙水或渗水，因此选用乳化炸药。采取孔外延期爆破网路。起爆网路采取复式联结（即每组传爆雷管均使用双雷管）防止拒爆。
（10）周边光面孔爆破孔网参数
周边孔的爆破参数包括：炮孔直径d、炮孔间距a、最小抵抗线w（即光面层厚度）、炮孔密集系数m，孔深H、倾角α。在周边光面孔孔网参数设计时应遵循如下原则：①合理布置周边炮孔，提高凿岩质量。②计算好单个药包用药量，确保护壁不破坏和基岩的稳定性。③要求足够小的装药集中度，采用不耦合装药。④周边炮孔起爆时间合理选择，保证爆破的光面效果。⑤控制好周边孔与相邻内圈孔之间的微差时间，使周边孔爆破具有良好的自由面。
（11）掏槽方式
根据在城市地下工程钻爆施工中所形成的减振降噪技术，选用楔形掏槽法，即充分利用楔形掏槽的易抛掷来减轻地震动。掏槽眼位于中心线上部0.7m处。
2.4爆破效果检查及爆破设计优化 爆破效果检查项目主要有：断面周边超欠挖检查；开挖轮廓圆顺度，开挖面平整检查；爆破进尺是否达到爆破设计要求；爆出石碴块是否适合装碴要求；
爆破设计优化：每次爆破后检查爆破效果，分析原因及时修正爆破参数，提高爆破效果，改善技术经济指标。
根据岩层节理裂隙发育、修正眼距，用药量，特别是周边眼。根据爆破后石碴的块度大小修正装药参数。根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度，使爆破眼底基本落在同一断面上。
2.5爆破安全措施
本工程隧洞爆破设计采用非电毫秒导爆管分段簇联雷管引爆系统，爆破作业由持有爆破证的爆破员操作，爆破作业规定如下：
（1）爆破作业，严格按国家《爆破安全规程》要求，编制爆破设计方案，制定相应技术措施。爆破作业必须统一指挥，统一布置。
（2）爆破人员持有“爆破工操作证”，禁止无证上岗；爆破作业人员，严禁穿摩擦产生静电的化纤衣服。
（3）爆破材料的领取，由爆破负责人按一次需用量填写领药凭证到库提取。当天没有用完的火工品必须登记退库，炸药和雷管严禁由一人同时搬走，炸药搬运人员与雷管领用人员同行时，两人之间的距离不得小于50m。
（4）装炮时使用木质炮棍装药，严禁火种。无关人员与机具等均撤至安全地点，同一爆区爆破作业不准边钻孔、边装药联网作业；
（5）加工起爆药包和爆药卷应在安全地点进行，无关人员一律不得在场，加工数量不应超过当班爆破作业需用量。
（6）爆破前必须发出音响和视觉信号，待所有人员及设备撤至安全区域方能点炮。起爆时要设警戒人员，警戒距离需经过计算决定。
（7）有下列情形之一者，禁止进行爆破工作：有冒顶或边坡滑落危险；通道不安全或通道堵塞；工作面有涌水危险或炮眼温度异常；危及设备安全，却无有效防护措施；工作面无良好照明，未做好准备工作。
（8）为防止点炮时发生照明中断，爆破工随身携带手电筒，严禁用明火照明。
（9）爆破后经过15min通风排烟后，检查人员方可进入工作面，检查有无“盲炮”及可疑现象；有无残余炸药或雷管；顶板两帮有无松动石块；支护有无损坏与变形。在妥善处理并确认无误后，其他工作人员才可进入工作面。
3、结论
通过总结本工程的经验教训，了解并掌握了城市地铁隧道矿山法爆破开挖的施工流程，积累了一些施工经验，为以后类似工程的施工提供了借鉴。
参考文献：
[1]冯叔瑜等.城市控制爆破（第2版）[M].北京：中国铁道出版社，1996.
[2]王海亮.铁路工程爆破[M].北京：中国铁道出版社，2001.
[3]齐景岳.隧道控制爆破技术[J].铁道标准设计，2006.
[4]张志呈.爆破原理与设计[M].重庆：重庆大学出版社，1992.
【关键词】 岩石地层；矿山法；爆破；分析；探讨
1 现状调查
武汉轨道交通三号线7标项目工程是武汉市重点工程，是国内首条穿越汉江的地铁隧道，汉阳段部分隧道处于为全断面岩石层中，地质条件复杂，施工难度大，设计要求该隧道段采用矿山法爆破施工。根据矿山法隧道穿越地层的地质条件，为统一和美观，并利于节省投资及机械化施工，全隧均采用六段圆弧连拱的马蹄形断面。隧道净空5200mm，高5498mm。
2 矿山法爆破施工
2.1爆破施工总体方案
爆破开挖应坚持短进尺、弱爆破、强支护、早衬砌的原则，加强施工监控量测，确保施工安全。施工中如遇实际围岩类别与设计资料不符及时与监理、设计部门联系调整施工方案，确保开挖安全，顺利进行。爆破施工工艺流程见图1。
2.2岩石段爆破施工方法
若隧道范围内分布全部为岩石，开挖采用上下台阶爆破开挖的方法，爆破进尺为1.0～1.5米。
（1）爆破段施工组织
根据结构断面大小、爆破设计炮孔数量、装药量大小等，钻爆采用三班制，上下台阶开挖时台阶长度控制在5米范围内，上下部开挖每循环分别安排4把YT-28风钻，5个钻爆工，全面负责钻爆作业。
（2）爆破法设计
采用微振动爆破技术以上下台阶方式钻爆掘进。采用气腿凿岩机钻孔。为减小爆破对围岩的扰动，上部采用斜眼楔形掏槽法。上部的顶板眼和下部的帮眼按光面爆破进行设计。目的是减少对围岩的爆破扰动，保持岩体的稳定性。
本矿山法隧道爆破段炮眼设置分别为：掏槽眼（土石交界段不用设计）、二圈眼、周边眼、底板眼、排眼。炮眼布置左右对称设置，掏槽眼在上台阶设置，左右各设2排，辅助眼与周边眼间距为600mm，隧道开挖宽度约6300mm，高度为6648mm。
2.3隧道开挖爆破参数设计
由于隧道爆破只有一个狭小的自由面，岩石的夹制力较大，宜采用小孔径浅孔分段微差光面爆破法。
（1）炮孔布置形式
炮孔分为掏槽孔、辅助孔和周边孔（光爆孔）3类。掏槽孔的布置位于上台阶的下部，作为为辅助孔提供临空面的作用，掏槽孔的爆破关系到整个开挖进度与爆破质量。采用楔形掏槽法，即充分利用楔形掏槽的易抛掷来减轻地震动。6个孔，孔向隧道中心倾斜12°～18°。掏槽装药孔间距a=0.4m～0.5m。周边孔（光爆孔）均匀地分布在设计的轮廓上。除掏槽孔和周边孔外，其余均为辅助孔。在掏槽孔和光爆孔之间为辅助孔，辅助孔一般以直孔形式布置，辅助炮孔最小抵抗线W=（0.5～0.9）L，间距a=（0.8～2.0）W，排距b=（0.8～1.2）W确定，采用多排布置。
（2）炮孔直径
采用手持风钻钻孔，钻头直径40mm，炮孔直径d=42mm。
（3）炮孔深度
隧道爆破中，岩石夹制力大，炮孔深度L不宜过大，否则爆破地震大爆破效果不好，炮孔利用率低。一般炮孔深度L≤1.5m。其中掏槽孔可超深10-20cm，分层开挖时周边孔向外倾斜2°～3°。
（4）单位用药量系数
根据类似工程归纳类比，单位用药量系数（K）为K=500～1500g/m3。
（5）炮孔间距
隧道开挖爆破采用手持式气动凿岩机打孔，炮孔直径d=38～42mm，则a=（12～20）d，即a=50～80cm。
（6）单孔装药量
通常按装药量体积公式先求出每循环进尺所需用药量Q，即Q=KabH，再按工作面炮孔数N分配调整。一般情况下，掏槽孔装药量q?b多装20-25%，即q?b=（1.2-1.25）Q/N；周边孔装药量q?b少装10-15%，即qb=（0.85～0.9）Q/N。
（7）装药结构
光炮孔为间隙不耦合装药，一般分为3层，底部加大药量主要为了使光爆层更好地脱离岩体，中间均匀装药；上部装少量炸药，相当于解炮；最上面是堵塞段，不装药。辅助孔和掏槽孔均为耦合装药。
（8）微差起爆
微差起爆不但能创造更多的自由面，而且减少炸药爆炸产生的震动及空气冲击波的强度和爆音，所以本次起爆起用1段、3段、5段、7段、9段、11段等6个段别（非电微差毫秒雷管），采用孔内微差爆破。
（9）起爆网路
隧道开挖爆破工作面总有裂隙水或渗水，因此选用乳化炸药。采取孔外延期爆破网路。起爆网路采取复式联结（即每组传爆雷管均使用双雷管）防止拒爆。
（10）周边光面孔爆破孔网参数
周边孔的爆破参数包括：炮孔直径d、炮孔间距a、最小抵抗线w（即光面层厚度）、炮孔密集系数m，孔深H、倾角α。在周边光面孔孔网参数设计时应遵循如下原则：①合理布置周边炮孔，提高凿岩质量。②计算好单个药包用药量，确保护壁不破坏和基岩的稳定性。③要求足够小的装药集中度，采用不耦合装药。④周边炮孔起爆时间合理选择，保证爆破的光面效果。⑤控制好周边孔与相邻内圈孔之间的微差时间，使周边孔爆破具有良好的自由面。
（11）掏槽方式
根据在城市地下工程钻爆施工中所形成的减振降噪技术，选用楔形掏槽法，即充分利用楔形掏槽的易抛掷来减轻地震动。掏槽眼位于中心线上部0.7m处。
2.4爆破效果检查及爆破设计优化 爆破效果检查项目主要有：断面周边超欠挖检查；开挖轮廓圆顺度，开挖面平整检查；爆破进尺是否达到爆破设计要求；爆出石碴块是否适合装碴要求；
爆破设计优化：每次爆破后检查爆破效果，分析原因及时修正爆破参数，提高爆破效果，改善技术经济指标。
根据岩层节理裂隙发育、修正眼距，用药量，特别是周边眼。根据爆破后石碴的块度大小修正装药参数。根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度，使爆破眼底基本落在同一断面上。
2.5爆破安全措施
本工程隧洞爆破设计采用非电毫秒导爆管分段簇联雷管引爆系统，爆破作业由持有爆破证的爆破员操作，爆破作业规定如下：
（1）爆破作业，严格按国家《爆破安全规程》要求，编制爆破设计方案，制定相应技术措施。爆破作业必须统一指挥，统一布置。
（2）爆破人员持有“爆破工操作证”，禁止无证上岗；爆破作业人员，严禁穿摩擦产生静电的化纤衣服。
（3）爆破材料的领取，由爆破负责人按一次需用量填写领药凭证到库提取。当天没有用完的火工品必须登记退库，炸药和雷管严禁由一人同时搬走，炸药搬运人员与雷管领用人员同行时，两人之间的距离不得小于50m。
（4）装炮时使用木质炮棍装药，严禁火种。无关人员与机具等均撤至安全地点，同一爆区爆破作业不准边钻孔、边装药联网作业；
（5）加工起爆药包和爆药卷应在安全地点进行，无关人员一律不得在场，加工数量不应超过当班爆破作业需用量。
（6）爆破前必须发出音响和视觉信号，待所有人员及设备撤至安全区域方能点炮。起爆时要设警戒人员，警戒距离需经过计算决定。
（7）有下列情形之一者，禁止进行爆破工作：有冒顶或边坡滑落危险；通道不安全或通道堵塞；工作面有涌水危险或炮眼温度异常；危及设备安全，却无有效防护措施；工作面无良好照明，未做好准备工作。
（8）为防止点炮时发生照明中断，爆破工随身携带手电筒，严禁用明火照明。
（9）爆破后经过15min通风排烟后，检查人员方可进入工作面，检查有无“盲炮”及可疑现象；有无残余炸药或雷管；顶板两帮有无松动石块；支护有无损坏与变形。在妥善处理并确认无误后，其他工作人员才可进入工作面。
3、结论
通过总结本工程的经验教训，了解并掌握了城市地铁隧道矿山法爆破开挖的施工流程，积累了一些施工经验，为以后类似工程的施工提供了借鉴。
参考文献：
[1]冯叔瑜等.城市控制爆破（第2版）[M].北京：中国铁道出版社，1996.
[2]王海亮.铁路工程爆破[M].北京：中国铁道出版社，2001.
[3]齐景岳.隧道控制爆破技术[J].铁道标准设计，2006.
[4]张志呈.爆破原理与设计[M].重庆：重庆大学出版社，1992.