北京地铁16号线竖井岩石爆破控制技术
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摘要：北京地铁16号线西马区间风井为坚硬砂岩，需要采用爆破方法开挖。文章详细介绍了该风井采取的控制爆破方案。通过采取合理的爆破参数和严格的安全控制措施，获得了理想的爆破效果，为同类爆破工程提供了良好的借鉴经验。
关键词：地铁；控制爆破；爆破振动；安全措施
中图分类号： U231 文献标识码： A
1工程概况
北京地铁16号线北起海淀区六环外北安河，沿北清路自西向东，之后转入永丰路，经圆明园西路至西苑，沿万泉河路向东南转入颐和园路，沿苏州街穿过海淀桥后至地铁10号线的苏州街站。其中西马区间风井（里程点K14+320.000）为坚硬砂岩，机械开挖十分困难，需要采用爆破方法开挖。竖井长15.3m，宽10.7m，深17m。
待爆岩体为砂岩，中等风化，钙质～硅质胶结，岩质新鲜，坚硬，完整性较好，岩芯较破碎，节理裂隙发育，饱和极限抗压强度162.89～217.30MPa，无明显地质构造和地下水。
待爆竖井位于永丰路旁，沿线车流量较大，爆破环境较复杂。距竖井80m处有一关帝庙，距竖井90m处有西山壹号院建筑群。线路所经过区域埋设有大量管线，主要有雨水、污水、通讯、电力、燃气、上水等管线，各条管线与竖井的距离大于50m。爆破时必须严格控制爆破振动，减小对关帝庙、西山壹号院建筑群和上部敷设的各种管道的安全。
2爆破方案及参数
将竖井分为A、B两个区，第一次爆破A区，孔径42mm，采用楔形掏槽方式，中间钻四排掏槽孔，周边采用光面爆破。炮孔布置见图1，参数设计见表1，采用导爆管起爆网路，雷管段别设计见图1。
图1 炮孔布置及雷管布设示意图
表1竖井爆破参数设计
第二次爆破B区。以A区方向为最小抵抗线方向，垂直钻孔，排间顺序起爆，孔距1.0m，排距0.8m，孔深1.6m，炸药单耗0.35kg/m3，单孔装药量0.5kg，堵塞1.1m ,采用导爆管起爆网路，周边采用光面爆破，孔距0.5m，单孔装药量0.2kg。
3爆破振动校核
我国爆破安全规程采用保护对象所在地质点峰值振动速度作为爆破振动判据的主要物理量指标，按下式计算爆破时产生的地面质点峰值振动速度：
式中：V――地面质点峰值振动速度，cm/s；
Q――炸药量，kg；齐发爆破为总药量；延迟爆破为最大一段药量；
R―一观测（计算）点到爆源的距离，m；
K、α――与爆破点至计算点间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数，可按表2选取，也可通过类似工程选取或现场试验确定。
表2爆区不同岩性的K、a值与岩性的关系
本工程中所爆岩石较为坚硬，且岩石顶部为土层，振动衰减较快，因此取K=150，α=1.7。
我国爆破安全规程(GB6722-2003)规定：地面建筑物的爆破振动判据，采用保护对象所在地质点峰值振动速度和主振频率；水工隧道、交通隧道、矿山巷道、电站（厂）中心控制室设备、新浇大体积混凝土的爆破振动判据，采用保护对象所在地质点峰值振动速度。安全允许标准如表3。
表3爆破振动安全允许标准
注1：表列频率为主振动频率，系指最大振幅所对应波的频率。
注2：频率范围可根据类似工程或现场实测波形选取。选取频率时亦可参照下列数据：洞室爆破＜20 Hz；深孔爆破10～60 Hz；浅孔爆破40～100 Hz。
a．选取建筑物安全允许振速时，应综合考虑建筑物的重要性、建筑质量、新旧程度、自振频率、
地基条件等因素。
b．省级以上（含省级）重点保护古建筑与古迹的安全允许振速，应经专家论证选取，并报相应文
物管理部门批准。
c．选取隧道、巷道安全允许振速时，应综合考虑构筑物的重要性、围岩状况、断面大小、埋深大
小、爆源方向、地震振动频率等因素。
d．非挡水新浇大体积混凝土的安全允许振速，可按本表给出的上限值选取。
爆区周边需要保护的建（构）筑物主要有关帝庙、西山壹号院及地下管线。其中，关帝庙和西山壹号院属于钢筋混凝土结构房屋，考虑其有居民，故按0.5cm/s进行控制；地下管线表中没有相关规定，但考虑其重要性，按1.0cm/s进行控制。
（1）关帝庙
关帝庙距爆区最近距离为80m，最大单响药量为14.4kg，则该处的爆破振动速度为：
该值小于0.5cm/s。
（2）西山壹号院
西山壹号院距爆区最近距离为90cm，最大单响药量为14.4kg，则该处的爆破振动速度为：
该值小于0.5cm/s。
（3）地下管线
燃气管道、雨水管道、典型地段热力管线，距离隧道断面最小距离50m，最大单响药量为14.4kg，则该处的爆破振动速度为：
该值小于1.0cm/s。
爆破时需要在关帝庙、西山壹号院等地设立监测点，对爆破振动进行监测，根据监测结果及时调整爆破参数。
4爆破飞石防护措施
本工程中关键要防止竖井爆破时的飞石。飞石主要为掏槽爆破飞石，而且有着很强的方向性，会沿着竖井轴线向上呈一定角度飞出。爆破时可采取如下措施进行防护。
（1）装药前应认真校核各个炮孔的深度，如有变化，必须修正装药量，不准超量装药。
（2）保证堵塞密度和堵塞段的摩擦阻力，在保证堵塞长度的条件下，可避免冲孔发生。
（3）井口用铁板和工字钢焊成钢架进行覆盖防护，爆破孔口采用砂袋、草垫等材料进行防护。
5爆破效果
经过数次爆破，竖井已经开挖完毕。采用该爆破方案和爆破参数，爆后岩体破碎块度小且均匀，爆堆隆起，便于铲斗挖装，爆破效果良好。
爆破过程中没有飞石冲出井口，爆破安全可靠；在爆破过程中对关帝庙和西山壹号院处进行了爆破振动监测，爆破振速峰值均在0.5cm/s以内，符合《爆破安全规程》规定的允许值，爆破振动对附件建筑物没有造成危害。
参考文献
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[2]于亚伦.工程爆破理论与技术.冶金工业出版社，2004
[3]刘运通，高文学，刘宏刚.现代公路工程爆破.人民交通出版社，2006
[4]史雅语，金骥良，顾毅成.工程爆破实践.中国科学技术大学出版社，2002
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