本发明涉及城际地铁隧道的挖掘领域，具体是一种在高架支墩下方进行隧道爆破的方法。
背景技术：
对城市地铁的隧道而言，往往开挖环境复杂，经常会有下穿中环高架桥、酒店及居民住房等情况。对于此类情况，对隧道内的爆破技术要求高，施工难度大，爆破开挖必须考虑爆破震动、爆破噪音、冲击波进行控制，确保周围保护性设施的稳定及人员的安全。尤其当隧道有左右双洞的情况下，难度更是成倍上升。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述缺陷，提出一种在高架支墩下方进行隧道爆破的方法。
为了达到上述目的，本发明是这样实现的：
一种在高架支墩下方进行隧道爆破的方法，包括
步骤1、爆破参数设计；
步骤1.1、设备配置及参数；
⑴成孔设备
隧道爆破炮孔采用yt-28手持风钻打设，成孔直径42mm；钻头直径32mm,钻杆长度1.5m；冲击频率hz≥35，转数r/min≥260，耗气量l/s≤58；
⑵炸材
2号乳化炸药主要成分为硝酸铵和硝酸钠的混合氧化剂，含少量乳化剂、添加剂和水等，具有良好的抗水性和爆破性，炸药爆速不小于3200m/s,作功能力不小于260ml,猛度不小于12mm，殉爆距离不小于3cm，药卷密度不小于0.95～1.30g/cm3,药卷直径32mm，长度300mm，重量200g,有效贮藏期为6个月；
步骤1.2、同段最大装药量
根据萨道夫斯基控制爆破震动速度公式，反向推导一次齐爆最大装药量公式：
qm＝r3(vm/k)3/a
式中：
qm—最大一段允许炸药量，kg；
vm—受影响设施的安全允许振速cm/s；
k、a—与地质地形有关的系数；
r—受影响设施与爆破点的距离（m）；
步骤1.3、最大震动速度vm和一次最大起爆药量qm的确定
爆破震动振速由于受岩石结构、节理、层理、裂隙发育、地下水等因素的影响，危险点的理论计算振速值v计与危险点实际监测的振速值v监有一定数据差异，这说明由于受上述因素的影响，v计与v监存在着一定本构关系v计∝v监；
根据以往的爆破施工监测数据和高程放大效应，v计与v监存在着v监=a·v计的关系，a为高程效应系数；在地下水丰富、顺着节理方向的危险点振速随着高程增加而增大，a﹥1；在岩层结构完整，节理不发育的地质情况下，危险点的振速随着高程增加反而减小，a﹤1；
各区在爆破时的位置与空腔的形成各不相同，距离r由最小的5.86m增加至11.5m，空腔由3m增加至7m，可根据萨道夫公式qm＝r3(vm/k)3/a反推一次最大单响药量，即近距离时qm=0.27kg，远距离时qm=2.0kg，根据空腔减震效应，可将最大单响药量提升1.3～1.5倍，可知临近桩基时最大单响药量0.4kg，远离桩基时最大单响药量为2.6kg；
为了避免对周边建筑物造成危害，在爆破施工作业前，必须采用试验法或试爆法确定实际的衰减系数a，以及空洞效应对振速的实际影响；试爆时v计取2.0cm/s，以低值进入的方法获得本标段岩层的高程效应系数a，然后再利用萨道夫斯基公式反算出低值v计所需要的最大段别的药量，通过现场试爆，得出危险点的v监值，然后通过多组试爆试验得出多组v计与v监的值，再利用线性回归的数学方法得出v计与v监之间的关系系数a；
后续爆破施工，利用监测振速数值v监严格控制每次爆破最大起爆药量；起到对周边建（构）筑物的保护作用；
步骤2、隧道断面开挖爆破参数；
步骤2.1、下穿中环路高架的断面爆破参数；
采用双侧壁导洞法施工，施工时将其分割为9部施工，1部、4部导洞由悬臂掘进机冷挖施工，形成作业面；其余两侧导洞均由机械冷挖3m，形成临空面，进行初期支护，预留核心土后进行控制爆破施工；中间3部导洞最后施工，施工时两侧空腔范围增大且距离桥墩较远，空腔能有效起到减震作用，采用控制爆破施工；
步骤3、装药结构；
装药结构采用连续柱装药结构，连续柱装药结构是将设计计算炸药量连续装入炮孔内，直接将条状炸药和雷管装入即可，雷管装在药柱的1/3处；
步骤4、堵塞；
堵塞的目的是防止个别飞石和冲炮，保证爆破效果，堵塞要求必须认真严格的堵塞，堵塞材料采用粘泥或软泥，要求不能过稀，可搓成条即可，也可直接将粘泥散粒装入孔内用木质或竹杆炮棍捣密实即可；堵塞长度因满足l≥1.2w；
步骤5、起爆及网络；
步骤5.1、爆破网路为孔内微差非电起爆和电子数码雷管起爆网络两种；非电采取簇联法联接，导爆管一般前9段跳段使用，使段间隔时间不小于50ms，避免振速峰值地震波相叠加而加大爆破振动；为了使爆破达到最佳效果，采用炮孔反向起爆，即将雷管置于炮眼最底层药卷上进行引爆；
步骤5.2、电子起爆网络连接：孔间延时按10~20ms设置，网络采用簇连法连接，连接时将电子雷管卡口连在起爆线上，使用电子雷管起爆器起爆；
步骤6、爆破振动控制：为确保其安全，浅孔爆破主频率40hz～100hz，周边受保护建筑物按一般工商业、民用砌块建筑物来考虑比较合理，本区间振速取2.5cm/s；
根据爆破震动速度公式：
式中：r——爆破振动安全允许距离；
q——炸药量，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大单段药量；
v——保护对象所在地安全允许质点振速，2cm/s；
k,
施工过程中，为有效减震，确保周边环境安全，针对通过中环路高架的区间进行了详细的区域划分，并通过机械冷挖的方式尽可能的创造临空面，做为爆破时的缓冲空腔；
步骤7、浅孔爆破飞石验算
根据浅孔爆破飞石距离经验公式：
rf=20×n2×w×k
式中：n---爆破作用指数，标准抛掷，取1；
w---最小抵抗线,取0.6m；
k---安全系数，取1.5；其中：
rf——个别飞石飞散距离，m
计算得rf＝18m,符合距离要求。爆破施工时，必须清理隧道内人员、机械设备，确定安全后才能起爆；
步骤8爆破空气冲击波验算
因隧道掘进段均采用城镇浅孔爆破法施工，属钻孔松动控制爆破，爆破过程中空气冲击波的衰减较快，影响范围小，故空气冲击波的影响可以忽略不计；
步骤9、爆破施工作业
步骤9.1、爆破设计及审批；
步骤9.2、配备专业施爆人员；
步骤9.3、清除施工区覆盖层和强风化岩石；
步骤9.4、钻孔；
步骤9.5、炮孔检查与验收；
步骤9.6、爆破器材检查与试验；
步骤9.7、布置安全警戒岗；
步骤9.8、装药并安装起爆药；
步骤9.9、炮孔堵塞；
步骤9.10网路联结及复核；
步骤9.11、清场及实施爆破警戒；
步骤9.12、起爆；
步骤9.13、炮后检查；
步骤9.14、解除警戒；
步骤9.15、爆破总结；
步骤9.16、进入下一个循环作业。
本发明所采用的炸药用量计算充分，能够应对区间隧道开挖环境复杂，下穿中环高架桥、酒店及居民住房等的情况，尤其适用于隧道施工区域与生活设施、建筑、道路较近的情况。因此，本发明所指出的爆破方法具有用量精确、可靠能够有效确保周围保护性设施的稳定及人员的安全。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明。
一种在高架支墩下方进行隧道爆破的方法，包括
步骤1、爆破参数设计；
步骤1.1、设备配置及参数；
⑴成孔设备
隧道爆破炮孔采用yt-28手持风钻打设，成孔直径42mm；钻头直径32mm,钻杆长度1.5m；冲击频率hz≥35，转数r/min≥260，耗气量l/s≤58；
⑵炸材
2号乳化炸药主要成分为硝酸铵和硝酸钠的混合氧化剂，含少量乳化剂、添加剂和水等，具有良好的抗水性和爆破性，炸药爆速不小于3200m/s,作功能力不小于260ml,猛度不小于12mm，殉爆距离不小于3cm，药卷密度不小于0.95～1.30g/cm3,药卷直径32mm，长度300mm，重量200g,有效贮藏期为6个月；
步骤1.2、同段最大装药量
根据萨道夫斯基控制爆破震动速度公式，反向推导一次齐爆最大装药量公式：
qm＝r3(vm/k)3/a
式中：
qm—最大一段允许炸药量，kg；
vm—受影响设施的安全允许振速cm/s；
k、a—与地质地形有关的系数；
r—受影响设施与爆破点的距离（m）；
步骤1.3、最大震动速度vm和一次最大起爆药量qm的确定
爆破震动振速由于受岩石结构、节理、层理、裂隙发育、地下水等因素的影响，危险点的理论计算振速值v计与危险点实际监测的振速值v监有一定数据差异，这说明由于受上述因素的影响，v计与v监存在着一定本构关系v计∝v监；
根据以往的爆破施工监测数据和高程放大效应，v计与v监存在着v监=a·v计的关系，a为高程效应系数；在地下水丰富、顺着节理方向的危险点振速随着高程增加而增大，a﹥1；在岩层结构完整，节理不发育的地质情况下，危险点的振速随着高程增加反而减小，a﹤1；
各区在爆破时的位置与空腔的形成各不相同，距离r由最小的5.86m增加至11.5m，空腔由3m增加至7m，可根据萨道夫公式qm＝r3(vm/k)3/a反推一次最大单响药量，即近距离时qm=0.27kg，远距离时qm=2.0kg，根据空腔减震效应，可将最大单响药量提升1.3～1.5倍，可知临近桩基时最大单响药量0.4kg，远离桩基时最大单响药量为2.6kg；
为了避免对周边建筑物造成危害，在爆破施工作业前，必须采用试验法或试爆法确定实际的衰减系数a，以及空洞效应对振速的实际影响；试爆时v计取2.0cm/s，以低值进入的方法获得本标段岩层的高程效应系数a，然后再利用萨道夫斯基公式反算出低值v计所需要的最大段别的药量，通过现场试爆，得出危险点的v监值，然后通过多组试爆试验得出多组v计与v监的值，再利用线性回归的数学方法得出v计与v监之间的关系系数a；
后续爆破施工，利用监测振速数值v监严格控制每次爆破最大起爆药量；起到对周边建（构）筑物的保护作用；
步骤2、隧道断面开挖爆破参数；
步骤2.1、下穿中环路高架的断面爆破参数；
采用双侧壁导洞法施工，施工时将其分割为9部施工，1部、4部导洞由悬臂掘进机冷挖施工，形成作业面；其余两侧导洞均由机械冷挖3m，形成临空面，进行初期支护，预留核心土后进行控制爆破施工；中间3部导洞最后施工，施工时两侧空腔范围增大且距离桥墩较远，空腔能有效起到减震作用，采用控制爆破施工；
步骤3、装药结构；
装药结构采用连续柱装药结构，连续柱装药结构是将设计计算炸药量连续装入炮孔内，直接将条状炸药和雷管装入即可，雷管装在药柱的1/3处；
步骤4、堵塞；
堵塞的目的是防止个别飞石和冲炮，保证爆破效果，堵塞要求必须认真严格的堵塞，堵塞材料采用粘泥或软泥，要求不能过稀，可搓成条即可，也可直接将粘泥散粒装入孔内用木质或竹杆炮棍捣密实即可；堵塞长度因满足l≥1.2w；
步骤5、起爆及网络；
步骤5.1、爆破网路为孔内微差非电起爆和电子数码雷管起爆网络两种；非电采取簇联法联接，导爆管一般前9段跳段使用，使段间隔时间不小于50ms，避免振速峰值地震波相叠加而加大爆破振动；为了使爆破达到最佳效果，采用炮孔反向起爆，即将雷管置于炮眼最底层药卷上进行引爆；
步骤5.2、电子起爆网络连接：孔间延时按10~20ms设置，网络采用簇连法连接，连接时将电子雷管卡口连在起爆线上，使用电子雷管起爆器起爆；
步骤6、爆破振动控制：为确保其安全，浅孔爆破主频率40hz～100hz，周边受保护建筑物按一般工商业、民用砌块建筑物来考虑比较合理，本区间振速取2.5cm/s；
根据爆破震动速度公式：
式中：r——爆破振动安全允许距离；
q——炸药量，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大单段药量；
v——保护对象所在地安全允许质点振速，2cm/s；
k,
施工过程中，为有效减震，确保周边环境安全，针对通过中环路高架的区间进行了详细的区域划分，并通过机械冷挖的方式尽可能的创造临空面，做为爆破时的缓冲空腔；
步骤7、浅孔爆破飞石验算
根据浅孔爆破飞石距离经验公式：
rf=20×n2×w×k
式中：n---爆破作用指数，标准抛掷，取1；
w---最小抵抗线,取0.6m；
k---安全系数，取1.5；其中：
rf——个别飞石飞散距离，m
计算得rf＝18m,符合距离要求。爆破施工时，必须清理隧道内人员、机械设备，确定安全后才能起爆；
步骤8爆破空气冲击波验算
因隧道掘进段均采用城镇浅孔爆破法施工，属钻孔松动控制爆破，爆破过程中空气冲击波的衰减较快，影响范围小，故空气冲击波的影响可以忽略不计；
步骤9、爆破施工作业
步骤9.1、爆破设计及审批；
步骤9.2、配备专业施爆人员；
步骤9.3、清除施工区覆盖层和强风化岩石；
步骤9.4、钻孔；
步骤9.5、炮孔检查与验收；
步骤9.6、爆破器材检查与试验；
步骤9.7、布置安全警戒岗；
步骤9.8、装药并安装起爆药；
步骤9.9、炮孔堵塞；
步骤9.10网路联结及复核；
步骤9.11、清场及实施爆破警戒；
步骤9.12、起爆；
步骤9.13、炮后检查；
步骤9.14、解除警戒；
步骤9.15、爆破总结；
步骤9.16、进入下一个循环作业。
本发明所采用的炸药用量计算充分，能够应对区间隧道开挖环境复杂，下穿中环高架桥、酒店及居民住房等的情况，尤其适用于隧道施工区域与生活设施、建筑、道路较近的情况。因此，本发明所指出的爆破方法具有用量精确、可靠能够有效确保周围保护性设施的稳定及人员的安全。
1.一种在高架支墩下方进行隧道爆破的方法，其特征是：包括
步骤1、爆破参数设计；
步骤1.1、设备配置及参数；
⑴成孔设备
隧道爆破炮孔采用yt-28手持风钻打设，成孔直径42mm；钻头直径32mm,钻杆长度1.5m；冲击频率hz≥35，转数r/min≥260，耗气量l/s≤58；
⑵炸材
2号乳化炸药主要成分为硝酸铵和硝酸钠的混合氧化剂，含少量乳化剂、添加剂和水等，具有良好的抗水性和爆破性，炸药爆速不小于3200m/s,作功能力不小于260ml,猛度不小于12mm，殉爆距离不小于3cm，药卷密度不小于0.95～1.30g/cm3,药卷直径32mm，长度300mm，重量200g,有效贮藏期为6个月；
步骤1.2、同段最大装药量
根据萨道夫斯基控制爆破震动速度公式，反向推导一次齐爆最大装药量公式：
qm＝r3(vm/k)3/a
式中：
qm—最大一段允许炸药量，kg；
vm—受影响设施的安全允许振速cm/s；
k、a—与地质地形有关的系数；
r—受影响设施与爆破点的距离（m）；
步骤1.3、最大震动速度vm和一次最大起爆药量qm的确定
爆破震动振速由于受岩石结构、节理、层理、裂隙发育、地下水等因素的影响，危险点的理论计算振速值v计与危险点实际监测的振速值v监有一定数据差异，这说明由于受上述因素的影响，v计与v监存在着一定本构关系v计∝v监；
根据以往的爆破施工监测数据和高程放大效应，v计与v监存在着v监=a·v计的关系，a为高程效应系数；在地下水丰富、顺着节理方向的危险点振速随着高程增加而增大，a﹥1；在岩层结构完整，节理不发育的地质情况下，危险点的振速随着高程增加反而减小，a﹤1；
各区在爆破时的位置与空腔的形成各不相同，距离r由最小的5.86m增加至11.5m，空腔由3m增加至7m，可根据萨道夫公式qm＝r3(vm/k)3/a反推一次最大单响药量，即近距离时qm=0.27kg，远距离时qm=2.0kg，根据空腔减震效应，可将最大单响药量提升1.3～1.5倍，可知临近桩基时最大单响药量0.4kg，远离桩基时最大单响药量为2.6kg；
为了避免对周边建筑物造成危害，在爆破施工作业前，必须采用试验法或试爆法确定实际的衰减系数a，以及空洞效应对振速的实际影响；试爆时v计取2.0cm/s，以低值进入的方法获得本标段岩层的高程效应系数a，然后再利用萨道夫斯基公式反算出低值v计所需要的最大段别的药量，通过现场试爆，得出危险点的v监值，然后通过多组试爆试验得出多组v计与v监的值，再利用线性回归的数学方法得出v计与v监之间的关系系数a；
后续爆破施工，利用监测振速数值v监严格控制每次爆破最大起爆药量；起到对周边建筑物的保护作用；
步骤2、隧道断面开挖爆破参数；
步骤2.1、下穿中环路高架的断面爆破参数；
采用双侧壁导洞法施工，施工时将其分割为9部施工，1部、4部导洞由悬臂掘进机冷挖施工，形成作业面；其余两侧导洞均由机械冷挖3m，形成临空面，进行初期支护，预留核心土后进行控制爆破施工；中间3部导洞最后施工，施工时两侧空腔范围增大且距离桥墩较远，空腔能有效起到减震作用，采用控制爆破施工；
步骤3、装药结构；
装药结构采用连续柱装药结构，连续柱装药结构是将设计计算炸药量连续装入炮孔内，直接将条状炸药和雷管装入即可，雷管装在药柱的1/3处；
步骤4、堵塞；
堵塞的目的是防止个别飞石和冲炮，保证爆破效果，堵塞要求必须认真严格的堵塞，堵塞材料采用粘泥或软泥，要求不能过稀，可搓成条即可，也可直接将粘泥散粒装入孔内用木质或竹杆炮棍捣密实即可；堵塞长度因满足l≥1.2w；
步骤5、起爆及网络；
步骤5.1、爆破网路为孔内微差非电起爆和电子数码雷管起爆网络两种；非电采取簇联法联接，导爆管一般前9段跳段使用，使段间隔时间不小于50ms，避免振速峰值地震波相叠加而加大爆破振动；为了使爆破达到最佳效果，采用炮孔反向起爆，即将雷管置于炮眼最底层药卷上进行引爆；
步骤5.2、电子起爆网络连接：孔间延时按10~20ms设置，网络采用簇连法连接，连接时将电子雷管卡口连在起爆线上，使用电子雷管起爆器起爆；
步骤6、爆破振动控制：为确保其安全，浅孔爆破主频率40hz～100hz，周边受保护建筑物按一般工商业、民用砌块建筑物来考虑比较合理，本区间振速取2.5cm/s；
根据爆破震动速度公式：
式中：r——爆破振动安全允许距离；
q——炸药量，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大单段药量；
v——保护对象所在地安全允许质点振速，2cm/s；
k,
施工过程中，为有效减震，确保周边环境安全，针对通过中环路高架的区间进行了详细的区域划分，并通过机械冷挖的方式尽可能的创造临空面，做为爆破时的缓冲空腔；
步骤7、浅孔爆破飞石验算
根据浅孔爆破飞石距离经验公式：
rf=20×n2×w×k
式中：n---爆破作用指数，标准抛掷，取1；
w---最小抵抗线,取0.6m；
k---安全系数，取1.5；其中：
rf——个别飞石飞散距离，m
计算得rf＝18m,符合距离要求；
爆破施工时，必须清理隧道内人员、机械设备，确定安全后才能起爆；
步骤8爆破空气冲击波验算
因隧道掘进段均采用城镇浅孔爆破法施工，属钻孔松动控制爆破，爆破过程中空气冲击波的衰减较快，影响范围小，故空气冲击波的影响可以忽略不计；
步骤9、爆破施工作业
步骤9.1、爆破设计及审批；
步骤9.2、配备专业施爆人员；
步骤9.3、清除施工区覆盖层和强风化岩石；
步骤9.4、钻孔；
步骤9.5、炮孔检查与验收；
步骤9.6、爆破器材检查与试验；
步骤9.7、布置安全警戒岗；
步骤9.8、装药并安装起爆药；
步骤9.9、炮孔堵塞；
步骤9.10网路联结及复核；
步骤9.11、清场及实施爆破警戒；
步骤9.12、起爆；
步骤9.13、炮后检查；
步骤9.14、解除警戒；
步骤9.15、爆破总结；
步骤9.16、进入下一个循环作业。
技术总结