地鐵及爆破施工方法
一、地鐵施工方法及其使用條件
伴隨著(zhù)我國社會(huì )主義經(jīng)濟建設的迅猛發(fā)展與綜合國力的增強，城市的規模也不斷的增大，城市人口流量還在增加、再加上機動(dòng)車(chē)輛呈現逐年上漲的趨勢，交通狀況不斷惡化。為了改善交通環(huán)境，采取了各種措施，其中興建地下鐵道得到了普遍的認可，如最近幾年在北京、廣州、深圳等城市便興建了大量的地下鐵道。由于在城市中修建地下鐵道，其施工方法受到地面建筑物、道路、城市交通、水文地質(zhì)、環(huán)境保護、施工機具以及資金條件等因素的影響較大，因此各自所采用的施工方法也不盡相同。下面將就城市地下鐵道施工方法分別加以介紹。施工方法的選擇應根據工程的性質(zhì)、規模、地質(zhì)和水文條件、以及地面和地下障礙物、施丁設備、環(huán)保和工期要求等因素，經(jīng)全面的技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。
目前，國內外地鐵施工方法主要有如下幾種：
一 、地鐵區間施工方法
(一)明挖施工法
通常在地面條件允許的情況下，地鐵區間隧道宜采用明挖法，但對社會(huì )環(huán)境影響很大，僅適合在無(wú)人、無(wú)交通、管線(xiàn)較少之地應用，該方法現較少采用。
明挖法是指挖開(kāi)地面，由上向下開(kāi)挖土石方至設計標高后，自基底由下向上順作施工，完成隧道主體結構，最后回填基坑或恢復地面的施工方法。
明挖法是各國地下鐵道施工的首選方法，在地面交通和環(huán)境允許的地方通常采用明挖法施工。淺埋地鐵車(chē)站和區間隧道經(jīng)常采用明挖法，明挖法施工屬于深基坑工程技術(shù)。由于地鐵工程一般位于建筑物密集的城區，因此深基坑工程的主要技術(shù)難點(diǎn)在于對基坑周?chē)瓲钔恋谋Ｗo，防止地表沉降，減少對既有建筑物的影響。明挖法的優(yōu)點(diǎn)是施工技術(shù)簡(jiǎn)單、快速、經(jīng)濟，常被用為首選方案。但其缺點(diǎn)也是明顯的，如阻斷交通時(shí)間較長(cháng)，噪聲與震動(dòng)等對環(huán)境的影響。
(二)蓋挖施工法
埋深較淺、場(chǎng)地狹窄及地面交通不允許長(cháng)期占道施工情況下采用蓋挖法施工。依據主體結構施工順序分為蓋挖順作法、蓋挖逆作法、蓋挖半逆作法。該法是在既有道路上先完成周邊圍護擋土結構及設置在擋土結構上代替原地表路面的縱橫梁和路面板,在此遮蓋下由上而下分層開(kāi)挖基坑至設計標高,再依序由下而上施工結構物,最后覆土恢復為蓋挖順作法;反之先行構筑頂板并恢復交通、再由上而下施工結構物為蓋挖逆作法。
(三)暗挖施工法
暗挖法是在特定條件下，不挖開(kāi)地面，全部在地下進(jìn)行開(kāi)挖和修筑襯砌結構的隧道施工辦法。暗挖法主要包括:鉆爆法、盾構法、掘進(jìn)機法、淺埋暗挖法、頂管法、新奧法等。其中尤以淺埋暗挖法和盾構法應用較為廣泛，目前北京地區的隧道施工當中亦以該兩種方法居多。
1．鉆爆法
我國地域廣大、地質(zhì)類(lèi)型多樣，重慶、青島等城市處于堅硬巖石地層中，廣州地鐵也有部分區段處于堅硬巖石地層中，這種地質(zhì)條件下修建地鐵通常采用鉆爆法開(kāi)挖、噴錨支護（與通常的山嶺隧道相當）。
鉆爆法施工的全過(guò)程可以概括為：鉆爆、裝運出碴，噴錨支護，灌注襯砌，再輔以通風(fēng)、排水、供電等措施。在通過(guò)不良地質(zhì)地段時(shí)，常采用注漿、鋼架、管棚等一系列初期支護手段。根據隧道工程地質(zhì)水文條件和斷面尺寸，鉆爆法隧道開(kāi)挖可采用各種不同的開(kāi)挖方法，例如：上導坑先拱后墻法、下導坑先墻后拱法、正臺階法、反臺階法、全斷面開(kāi)挖法、半斷面開(kāi)挖法、側壁導坑法、CD法、CRD法等。對于爆破，有光面爆破、預裂爆破等技術(shù)。對于隧道初期支護，有錨桿、噴混凝土、掛網(wǎng)、鋼拱架、管棚等支護方法。及時(shí)的測量和信息反饋常用來(lái)監測施工安全并驗證巖石支護措施是否合理。防水基本采用截、堵、排等幾種方法，其中在噴射混凝土內表面張掛聚乙烯或聚氯乙烯板，然后再灌注二次混凝土襯砌被認為是一種效果良好的防滲漏措施。
2．盾構法
我國應用盾構法修建隧道始于20世紀50～60年代的上海。最初是用于修建城市地下排水隧道，采用的是比較老式的盾構機（如網(wǎng)格式、壓氣式、插板式等），80年代末、90年代初開(kāi)始采用土壓式、泥水式等現代盾構修筑地鐵區間隧道。盾構法具有安全、可靠、快速、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，目前，該方法已經(jīng)在我國的地鐵建設中得到了迅速的發(fā)展。據不完全統計，我國各城市地鐵采用的盾構機已有60多臺，其中上海30臺，廣州20臺，北京、南京、天津、深圳各4臺，大多是土壓平衡盾構機型。
盾構法施工是以盾構這種施工機械在地面以下暗挖隧道的一種施工方法。盾構(shield )是一個(gè)既可以支承地層壓力又可以在地層中推進(jìn)的活動(dòng)鋼筒結構。鋼筒的前端設置有支撐和開(kāi)挖土體的裝置，鋼筒的中段安裝有頂進(jìn)所需的千斤頂;鋼筒的尾部可以拼裝預制或現澆隧道襯砌環(huán)。盾構每推進(jìn)一環(huán)距離，就在盾尾支護下拼裝(或現澆)一環(huán)襯砌，并向襯砌環(huán)外圍的空隙中壓注水泥砂漿，以防止隧道及地面下沉。盾構推進(jìn)的反力由襯砌環(huán)承擔。盾構施工前應先修建一豎井，在豎井內安裝盾構，盾構開(kāi)挖出的土體由豎井通道送出地面。盾構法施工工藝見(jiàn)下圖所示。
按盾構斷面形狀不同可將其分為:圓形、拱形、矩形、馬蹄形4種。圓形因其抵抗地層中的土壓力和水壓力較好，襯砌拼裝簡(jiǎn)便，可采用通用構件，易于更換，因而應用較為廣泛;按開(kāi)挖方式不同可將盾構分為:手工挖掘式、半機械挖掘式和機械挖掘式3種;按盾構前部構造不同可將盾構分為:敞胸式和閉胸式2種;按排除地下水與穩定開(kāi)挖面的方式不同可將盾構分為:人工井點(diǎn)降水、泥水加壓、土壓平衡式，局部氣壓盾構，全氣壓盾構等。
隨著(zhù)盾構法研究的深入、工程應用的增多，盾構法施工技術(shù)以及盾構機修造配套技術(shù)也得到了發(fā)展提高：上海地鐵隧道基本全部采用盾構法修建，除區間單圓盾構外，目前正在使用雙圓盾構一次施工兩條平行的區間隧道，此外還試驗采用了方形斷面盾構修建地下通道；采用直徑11.2m的泥水盾構建成了大連路越江道路隧道，這也是目前我國最大直徑的盾構機。廣州地鐵采用具有土壓平衡、氣壓平衡和半土壓平衡模式的新型復合式盾構機成功應用于既有軟土、又有堅硬巖石以及斷裂破碎帶的復雜地層的地鐵區間隧道修筑，大大拓展了盾構法的應用范圍。深圳、南京、北京、天津等城市雖然地質(zhì)、水文條件各不相同，但采用盾構法修建區間隧道均取得了成功。
除了上述幾點(diǎn)外，我國盾構技術(shù)的進(jìn)步還表現在以下4個(gè)方面：①掌握了盾構機的選型和配套技術(shù)，與外國合作設計生產(chǎn)盾構機，配套施工設備包括管片模具完全能夠自行設計制造；②掌握了盾構隧道的設計和結構計算技術(shù)以及防水技術(shù)；③掌握了盾構掘進(jìn)控制技術(shù)，如盾構掘進(jìn)參數選擇控制、碴土和壓力管理、地表沉降控制、盾構機姿態(tài)和隧道軸線(xiàn)控制、管片防裂、同步注漿等，實(shí)現了信息化施工，可以確保盾構施工的安全、優(yōu)質(zhì)、高效和環(huán)保；④掌握了不同地質(zhì)條件和復雜環(huán)境條件下的施工及相關(guān)的施工技術(shù)。
我國盾構掘進(jìn)速度最高已達到月進(jìn)400m以上，平均進(jìn)度一般為月進(jìn)160～200m，最高平均進(jìn)度可達月進(jìn)240m。地表沉降可控制在＋10～－30mm以?xún)?，可以在距既有建、構筑物不?m的距離安全掘進(jìn)隧道，既有建、構筑物的變形量可控制在2～5mm以下；隧道軸線(xiàn)誤差可控制在30～50mm以?xún)取?/span>
盾構法的主要優(yōu)點(diǎn):除豎井施工外，施工作業(yè)均在地下進(jìn)行，既不影響地面交通，又可減少對附近居民的噪聲和振動(dòng)影響;盾構推進(jìn)、出土、拼裝襯砌等主要工序循環(huán)進(jìn)行，施T易于管理，施工人員也比較少;土方量少;穿越河道時(shí)不影響航運;施工不受風(fēng)雨等氣候條件的影響;在地質(zhì)條件差、地下水位高的地方建設埋深較大的隧道，盾構法有較高的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)越性。
工程實(shí)例:北京地鐵五號線(xiàn)即采用了盾構法施工地鐵五號線(xiàn)是一條貫穿北京市中心的南北向地下交通大動(dòng)脈。南起豐臺區宋家莊，向北經(jīng)蒲黃榆、祟文門(mén)、東單、東四、雍和宮止于昌平區太平莊北站，全長(cháng)27.7 km。由于該路段地上大型建筑物密集，交通流量大，地下管網(wǎng)復雜，為減少對城市經(jīng)濟和市民生活的影響，經(jīng)專(zhuān)家論證，決定在雍和宮至北新橋約700 m長(cháng)的試驗段率先采用盾構施工方法。該盾構為大直徑土壓平衡盾構機。
3．掘進(jìn)機法
在埋深較淺、但場(chǎng)地狹窄和地面交通環(huán)境不允許爆破震動(dòng)擾動(dòng),又不適合盾構法的松軟破碎巖層情況下采用。該法主要采用臂式掘進(jìn)機開(kāi)挖,受地質(zhì)條件影響大。
4．淺埋暗挖法
淺埋暗挖法又稱(chēng)礦山法，起源于1986年北京地鐵復興門(mén)折返線(xiàn)工程，是中國人自己創(chuàng )造的適合中國國情的一種隧道修建方法。該法是在借鑒新奧法的某些理論基礎上，針對中國的具體工程條件開(kāi)發(fā)出來(lái)的一整套完善的地鐵隧道修建理論和操作方法。與新奧法的不同之處在于，它是適合于城市地區松散土介質(zhì)圍巖條件下，隧道埋深小于或等于隧道直徑，以很小的地表沉降修筑隧道的技術(shù)方法。它的突出優(yōu)勢在于不影響城市交通，無(wú)污染、無(wú)噪聲，而且適合于各種尺寸與斷面形式的隧道洞室。
顧名思義，淺埋暗挖法是一項邊開(kāi)挖邊澆注的施工技術(shù)。其原理是：利用土層在開(kāi)挖過(guò)程中短時(shí)間的自穩能力，采取適當的支護措施，使圍巖或土層表面形成密貼型薄壁支護結構的不開(kāi)槽施工方法，主要適用于粘性土層、砂層、砂卵層等地質(zhì)。由于淺埋暗挖法省去了許多報批、拆遷、掘路等程序，現被施工單位普遍采納。
淺埋暗挖法的核心技術(shù)被概括為18字方針：管超前、嚴注漿、短開(kāi)挖、強支護、快封閉、勤量測。其主要的技術(shù)特點(diǎn)為：動(dòng)態(tài)設計、動(dòng)態(tài)施工的信息化施工方法，建立了一整套變位、應力監測系統；強調小導管超前支護在穩定工作面中的作用；研究、創(chuàng )新了劈裂注漿方法加固地層；發(fā)展了復合式襯砌技術(shù)，并開(kāi)創(chuàng )性地設計應用了鋼筋網(wǎng)構拱架支護。
由于該工法在有水條件的地層中可廣泛運用，加之國內豐富的勞動(dòng)力資源，在北京、廣州、深圳、南京等地的地鐵區間隧道修建中得到推廣，已成功建成許多各具特點(diǎn)的地鐵區間隧道，而且在大跨度車(chē)站的修筑中有相當的應用。此外，該方法也廣泛應用于地下車(chē)庫、過(guò)街人行道和城市道路隧道等工程的修筑。
5．頂管法
頂管法是直接在松軟土層或富水松軟地層中敷設中小型管道的一種施工方法。適用于富水松軟地層等特殊地層和地表環(huán)境中中小型管道工程的施工。主要由頂進(jìn)設備、工具管、中繼環(huán)、工程管、吸泥設備等組成。
6、新奧法
新奧法是充分利用圍巖的自承能力和開(kāi)挖面的空間約束作用，采用錨桿和噴射混凝土為主要支護手段，對圍巖進(jìn)行加固，約束圍巖的松弛和變形，并通過(guò)對圍巖和支護的量測、監控，指導地下工程的設計施工。
新奧法（NATM）是新奧地利隧道施工方法的簡(jiǎn)稱(chēng), 在我國常把新奧法稱(chēng)為“錨噴構筑法”。用該方法修建地下隧道時(shí)，對地面干擾小，工程投資也相對較小，已經(jīng)積累了比較成熟的施工經(jīng)驗，工程質(zhì)量也可以得到較好的保證。使用此方法進(jìn)行施工時(shí)，對于巖石地層，可采用分步或全斷面一次開(kāi)挖，錨噴支護和錨噴支護復合襯砌，必要時(shí)可做二次襯砌；對于土質(zhì)地層，一般需對地層進(jìn)行加固后再開(kāi)挖支護、襯砌，在有地下水的條件下必須降水后方可施工。新奧法廣泛應用于山嶺隧道、城市地鐵、地下貯庫、地下廠(chǎng)房、礦山巷道等地下工程。
當前,世界范圍內應用新奧法設計與施工城市地鐵工程取得了相當大的發(fā)展。如智利的圣地亞哥新地鐵線(xiàn)采用新奧法施工地鐵車(chē)站,車(chē)站位于城市道路下7～9m, 開(kāi)挖面積230m2,相當于17m(寬)×14m(高);我國自1987 年在北京地鐵首次采用新奧法施工復興門(mén)車(chē)站及折返線(xiàn)工程,車(chē)站跨度達26m。針對我國城市地下工程的特點(diǎn)和地質(zhì)條件, 新奧法經(jīng)過(guò)多年的完善與發(fā)展,又開(kāi)發(fā)了“淺埋暗挖法”這一新方法,與明挖法、盾構法相比較,由于它可以避免明挖法對地表的干擾性,而又較盾構法具有對地層較強的適應性和高度靈活性,因此目前廣泛應用于城市地鐵區間隧道、車(chē)站、地下過(guò)街道、地下停車(chē)場(chǎng)等工程,如根據新奧法的基本原理,采用“群洞”方案修建的廣州地鐵二號線(xiàn)越秀公園站及南京地鐵一期工程南京火車(chē)站站,斷面復雜多變的折返線(xiàn)工程、聯(lián)絡(luò )線(xiàn)工程也多采用新奧法。
在我國利用新奧法原理修建地鐵已成為一種主要施工方法，尤其在施工場(chǎng)地受限制、地層條件復雜多變、地下工程結構形式復雜等情況下用新奧法施工尤為重要。
7、沉管法
沉管法是將隧道管段分段預制，分段兩端設臨時(shí)止水頭部，然后浮運至隧道軸線(xiàn)處，沉放在預先挖好的地槽內，完成管段間的水下連接，移去臨時(shí)止水頭部，回填基槽保護沉管，鋪設隧道內部設施，從而形成一個(gè)完整的水下通道。
沉管隧道對地基要求較低，特別適用于軟土地基、河床或海岸較淺，易于水上疏浚設施進(jìn)行基槽開(kāi)外的工程特點(diǎn)。由于其埋深小，包括連接段在內的隧道線(xiàn)路總長(cháng)較采用暗挖法和盾構法修建的隧道明顯縮短。沉管斷面形狀可圓可方，選擇靈活?；坶_(kāi)挖、管段預制、浮運沉放和內部鋪裝等各工序可平行作業(yè)，彼此干擾相對較少，并且管段預制質(zhì)量容易控制?；谏鲜龅膬?yōu)點(diǎn)，在大江、大河等寬闊水域下構筑隧道，沉管法稱(chēng)為最經(jīng)濟的水下穿越方案。
按照管身材料，沉管隧道可分為2類(lèi):鋼殼沉管隧道(有可分為單層鋼殼隧道和雙層鋼殼隧道)和鋼筋餛凝土沉管隧道。鋼殼沉管隧道在北美采用的較多，而鋼筋混凝土沉管隧道則在歐亞采用較多。
沉管隧道施工主要工序:管節預制→基槽開(kāi)挖→管段浮運和沉放→對接作業(yè)→內部裝飾。
工程實(shí)例:廣一州珠江隧道是我國第一條公路與地鐵合用的越江隧道，公路隧道全長(cháng)1 238.5 m。河中段隧道埋置在河床下.不影響水面通航，河中沉管段全長(cháng)457 m。該沉管為多孔矩形鋼筋混凝土結構，其中包括兩個(gè)雙車(chē)道機動(dòng)車(chē)孔、一個(gè)地鐵孔、一個(gè)電纜管廊。沉管斷面為典型矩形斷面，外形尺寸為33 mx7.956 m(寬x高)，底板厚1.2 m、頂板厚1.0 m，兩外側墻分別為0.7 m和0.55 m、最長(cháng)管節的混凝土量達12 000砰。管段的基底坐落在河床的風(fēng)化花崗巖層上。開(kāi)槽時(shí)采用了炸礁施工?；A處理采用灌砂法。
(四)混合法
可以根據地鐵隧道的實(shí)際情況，在地鐵隧道的施工過(guò)程中采用以上2種或2種以上的方法同時(shí)使用，稱(chēng)其為混合法。
工程實(shí)例:北京地鐵東四站位于朝陽(yáng)門(mén)內大街與東四南大街交叉日上，處于繁華的市中心，有多路公交車(chē)經(jīng)過(guò)。車(chē)站主體順東四南大街，呈南北走向，東四南大街規劃道路紅線(xiàn)寬70 m，現狀路寬為22 m，朝內大街已改造完，道路紅線(xiàn)寬60 m，兩方向客流均衡，交通十分繁忙;且遠期六號線(xiàn)順朝內大街，呈東西走向，在此站換乘。本車(chē)站兩端為明挖段，結構形式為3層三跨框架結構;中間為暗挖段，結構形式為單層三拱兩柱結構。車(chē)站總長(cháng)度197 m，暗挖段長(cháng)為96.80 m，明挖段長(cháng)為100. 20m。
爆破理論：
研究炸藥瞬間爆炸后產(chǎn)生的爆轟波與爆轟氣體傳播給周?chē)鷰r石的過(guò)程中，巖石（或介質(zhì)）的破壞、移動(dòng)和拋擲之規律的理論。由于爆破作用的高速、高壓及高溫、加之巖性多變，迄今研究這一過(guò)程尚無(wú)統一名稱(chēng)，因此有稱(chēng)爆破機理或爆破原理者。研究者各以載荷、力學(xué)過(guò)程、破壞形式為論點(diǎn)，已有近十種論點(diǎn)之多。具一定代表性的有：爆轟氣體膨脹壓力作用破壞論、應力波反射拉伸破壞論、沖擊波和爆轟氣體膨脹壓力共同作用破壞論等。
二、爆破分類(lèi)及特性
控制爆破是為達到一定預期目的的爆破,分為以下幾類(lèi)：
一、定向爆破
定向爆破是一種加強拋擲爆破技術(shù)，它利用炸藥爆炸能量的作用，在一定的 條件下，可將一定數量的土巖經(jīng)破碎后，按預定的方向，拋擲到預定地點(diǎn)，形成 具有一定質(zhì)量和形狀的建筑物或開(kāi)挖成一定斷面的渠道的目的。 在水利水電建設中，可以用定向爆破技術(shù)修筑土石壩、圍堰、截流戧堤以及 開(kāi)挖渠道、溢洪道等。在一定條件下，采用定向爆破方法修建上述建筑物，較之 用常規方法可縮短施工工期、節約勞力和資金。 定向爆破主要是使拋擲爆破最小抵抗線(xiàn)方向符合預定的拋擲方向，并且在最 小抵抗線(xiàn)方向事先造成定向坑，利用空穴聚能效應，集中拋擲，這是保證定向的 主要手段。造成定向坑的方法，在大多數情況下，都是利用輔助藥包，讓它在主 藥包起爆前先爆，形成一個(gè)起走向坑作用的爆破漏斗。如果地形有天然的凹面可 以利用，也可不用輔助藥包。
二、預裂爆破
進(jìn)行石方開(kāi)挖時(shí)，在主爆區爆破之前沿設計輪廓線(xiàn)先爆出一條具有一定寬度 的貫穿裂縫，以緩沖、反射開(kāi)挖爆破的振動(dòng)波，控制其對保留巖體的破壞影響， 使之獲得較平整的開(kāi)挖輪廓，此種爆破技術(shù)為預裂爆破。預裂爆破不僅在垂直、 傾斜開(kāi)挖壁面上得到廣泛應用；在規則的曲面、扭曲面、以及水平建基面等也采 用預裂爆破。 預裂爆破要求： (1)預裂縫要貫通且在地表有一定開(kāi)裂寬度。對于中等堅硬巖石，縫寬不宜 小于 1.0cm；堅硬巖石縫寬應達到 0.5cm 左右；但在松軟巖石上縫寬達到 1.0cm 以上時(shí)，減振作用并未顯著(zhù)提高，應多做些現場(chǎng)試驗，以利總結經(jīng)驗。 (2)預裂面開(kāi)挖后的不平整度不宜大于 15cm。預裂面不平整度通常是指預裂 孔所形成之預裂面的凹凸程度，它是衡量鉆孔和爆破參數合理性的重要指標，可 依此驗證、調整設計數據。 (3)預裂面上的炮孔痕跡保留率應不低于 80％，且炮孔附近巖石不出現嚴重 的爆破裂隙。 預裂爆破主要技術(shù)措施如下： (1) 炮孔直徑一般為 50～200mm，對深孔宜采圍較大的孔徑。 （2）炮孔間距宜為孔徑的 8～12 倍，堅硬巖石取小值。 （3）不耦合系數（炮孔直徑 d 與藥卷直徑 d0 的比值）建議取 2～4，堅硬巖 石取小值。 （4）線(xiàn)裝藥密度一般取 250～400g／m。 （5）藥包結構形式，目前較多的是將藥卷分散綁扎在傳爆線(xiàn)上（圖 1-21）。 分散藥卷的相鄰間距不宜大于 50cm 和不大于藥卷的殉爆距離?？紤]到孔底的夾 制作用較大，底部藥包應加強，約為線(xiàn)裝藥密度的 2～5 倍。 （6）裝藥時(shí)距孔口 1m 左右的深度內不要裝藥，可用粗砂填塞，不必搗實(shí)。 填塞段過(guò)短，容易形成漏斗，過(guò)長(cháng)則不能出現裂縫。
三、光面爆破
光面爆破也是控制開(kāi)挖輪廓的爆破方法之一，它與預裂爆破的不同之處在于 光爆孔的爆破是在開(kāi)挖主爆孔的藥包爆破之后進(jìn)行。它可以使爆裂面光滑平順， 超欠挖均很少，能近似形成設計輪廓要求的爆破。光面爆破一般多用于地下工程 的開(kāi)挖，露天開(kāi)挖工程中用得比較少，只是在一些有特殊要求或者條件有利的地 方使用。 光面爆破的要領(lǐng)是孔徑小、孔距密、裝藥少、同時(shí)爆。 光面爆破主要參數的確定： 1. 炮孔直徑宜在 50mm 以下。 最小抵抗線(xiàn) W 通常采用 1～3m，或用下式計算 2. W＝（7～20）D 3. 炮孔間距 a a＝（0.6～0.8）W 4. 單孔裝藥量。用線(xiàn)裝藥密度 Qx 表示，即 Qx＝kaW 式中 D－炮孔直徑； K－單位耗藥量。
四、巖塞爆破
巖塞爆破系一種水下控制爆破。在已成水庫或天然湖泊內取水發(fā)電、灌溉、 供水或泄洪時(shí)，為修建隧洞的取水工程，避免在深水中建造圍堰，采用巖塞爆破 是一種經(jīng)濟而有效的方法。它的施工特點(diǎn)是先從引水隧洞出口開(kāi)挖，直到掌子面 到達庫底或湖底鄰近，然后預留一定厚度的巖塞，待隧洞和進(jìn)口控制閘門(mén)井全部 建完后，一次將巖塞炸除，使隧洞和水庫連通。 巖塞的布置應根據隧洞的使用要求、地形、地質(zhì)因素來(lái)確定。巖塞宜選擇在 履蓋層薄、巖石堅硬完整且層面與進(jìn)口中線(xiàn)交角大的部位，特別應避開(kāi)節理、裂 隙、構造發(fā)育的部位。巖塞的開(kāi)口尺寸應滿(mǎn)足進(jìn)水流量的要求。巖塞厚度應為開(kāi) 口直徑的 l～1.5 倍。太厚，難于一次爆通、太薄則不安全。 水下巖塞爆破裝藥量計算，應考慮巖塞上靜水壓力的阻抗，用藥量應比常規 拋擲爆破藥量增大 20％～30％。為了控制進(jìn)口形狀，巖塞周邊采用預裂爆破以 減震防裂。 巖塞的布置應根據隧洞的使用要求、地形、地質(zhì)因素來(lái)確定。巖塞宜選擇在履蓋 層薄、巖石堅硬完整且層面與進(jìn)口中線(xiàn)交角大的部位，特別應避開(kāi)節理、裂隙、 構造發(fā)育的部位。巖塞的開(kāi)口尺寸應滿(mǎn)足進(jìn)水流量的要求。巖塞厚度應為開(kāi)口直 徑的 l～1.5 倍。太厚，難于一次爆通、太薄則不安全。 水下巖塞爆破裝藥量計算，應考慮巖塞上靜水壓力的阻抗，用藥量應比常規 拋擲爆破藥量增大 20％～30％。為了控制進(jìn)口形狀，巖塞周邊采用預裂爆破以 減震防裂。
五、微差控制爆破
微差控制爆破是一種應用特制的毫秒延期雷管，以毫秒級時(shí)差順序起爆各個(gè) （組）藥包的爆破技術(shù)。其原理是把普通齊發(fā)爆破的總炸藥能量分割為多數較小的能量，采取合理的裝藥結構，最佳的微差間隔時(shí)間和起爆順序，為每個(gè)藥包創(chuàng ) 造多面臨空條件，將齊發(fā)大量藥包產(chǎn)生的地震波變成一長(cháng)串小幅值的地震波，同 時(shí)各藥包產(chǎn)生的地震波相互干涉，從而降低地震效應，把爆破振動(dòng)控制在給定水 平之下爆破布孔和起爆順序有成排順序式、排內間隔式 （又稱(chēng) V 形式） 、對角式、 波浪式、徑向式等，或由它組合變換成的其他形式，其中以對角式效果最好，成 排順序式最差。采用對角式時(shí)，應使實(shí)際孔距與抵抗線(xiàn)比大于 2．5 以上，對軟 石可為 6～8；相同段爆破孔數根據現場(chǎng)情況和一次起爆的允許炸藥量而定裝藥 結構一般采用空氣間隔裝藥或孔底留空氣柱的方式，所留空氣間隔的長(cháng)度通常為 藥柱長(cháng)度的 20％～35％左右。間隔裝藥可用導爆索或電雷管齊發(fā)或孔內微差引 爆，后者能更有效降震爆破采用毫秒延遲雷管。最佳微差間隔時(shí)間一般取 （3～6） W（W 一最小抵抗線(xiàn)，m），剛性大的巖石取下限。 一般相鄰兩炮孔爆破時(shí)間間 隔宜控制在 20～30ms，不宜過(guò)大或過(guò)??；爆破網(wǎng)路宜采取可靠的導爆索與繼爆 管相結合的爆破網(wǎng)路，每孔至少一根導爆索，確保安全起爆；非電爆管網(wǎng)路要設 復線(xiàn)，孔內線(xiàn)腳要設有保護措施，避免裝填時(shí)把線(xiàn)腳拉斷；導爆索網(wǎng)路聯(lián)結要注 意搭接長(cháng)度、拐彎角度、接頭方向，并捆扎牢固，不得松動(dòng)。 微差控制爆破能有效地控制爆破沖擊波、震動(dòng)、噪音和飛石；操作簡(jiǎn)單、安 全、迅速；可近火爆破而不造成傷害；破碎程度好，可提高爆破效率和技術(shù)經(jīng)濟 效益。但該網(wǎng)路設計較為復雜；需特殊的毫秒延期雷管及導爆材料。微差控制爆 破適用于開(kāi)挖巖石地基、挖掘溝渠、拆除建筑物和基礎，以及用于工程量與爆破 面積較大，對截面形狀、規格、減震、飛石、邊坡后面有嚴格要求的控制爆破工 程。
三、影響爆破施工作業(yè)的因素
1.鉆孔對爆破作業(yè)的影響
鉆孔和爆破是密切相關(guān)的，如果鉆孔沒(méi)能正確
進(jìn)行，爆破就不可能達到預期效果。因此，最佳的鉆
孔作業(yè)，可以說(shuō)是最優(yōu)爆破的先決條件。
1.選擇孔徑的影響
通常決定孔徑的因素，是根據爆破工程特點(diǎn)、巖石物理力學(xué)性質(zhì)和鑿巖設備的類(lèi)型?？讖絛較小時(shí),鉆孑L、爆破所耗費的費用較高，裝藥、填塞炮孔和聯(lián)線(xiàn)作業(yè)耗時(shí)多且勞動(dòng)強度大。但最大缺點(diǎn)是不能滿(mǎn)足大規模施工進(jìn)度的要求。然而小孔徑具有炸藥單耗低，對周?chē)h(huán)境破壞作用小和小孔徑鑿巖設備操作簡(jiǎn)便、維修方便、機動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn)。增大孔徑藥包直徑也增大，從而使炸藥具有較高的爆速，炸藥的爆轟過(guò)程更加穩定，受外界因素的影響更小。因此，常?？色@得較高而又可靠的改善巖石破碎的能量效率。但是，如果孔徑太大，炮孑L排列相應增大，還需增加填塞長(cháng)度，導致臺階坡面和頂部大塊率增加,特別是在有寬間距裂縫的巖石中更是如此。
2.確定孔深的影響
當炮孔深度很小時(shí)，爆破的經(jīng)濟效益很低。主要原因是孔深的減小會(huì )引起孔間距、最小抵抗線(xiàn)和爆器材的費用，增加了爆破作業(yè)時(shí)間。如果炮孔太如果炮孔傾斜偏差這對爆破效果影響是很大的。
每一炮孔內的藥包分配，應能保證巖層的破壞裝藥結構的改變可以引起炸藥爆炸性能的改變，從而提高爆炸能量的有效利用率。如果，炮孔為淺孔，應采用全偶合連續藥包，因為淺孔中連續藥包更實(shí)用、更經(jīng)濟。在進(jìn)行深孔爆破時(shí)采用間隔裝藥，避免炸藥過(guò)于集中在炮孔下部而造成上部破碎不良。尤其炮孔穿過(guò)的巖層軟硬不同時(shí)，采用分段裝藥，藥包置入硬巖層中，而堵塞體置于弱巖層中，將會(huì )明顯降低大塊突出率，并降低單位炸藥消耗量。在一些控制爆破中，如：光面爆破，預裂爆破等，采用不偶合裝藥，能夠降低爆炸應力的峰值并延長(cháng)對巖石的作用時(shí)間，從而減少對新自由面的破壞作用而達到預期效果。在深孔爆破分段裝藥中，正確選擇間隔大小是很重要的。間隔長(cháng)度過(guò)大，將導致破碎能力下降，馬爾欽可等人的資料主張在露天深孔爆破時(shí)，間隔長(cháng)度與藥包長(cháng)度的最優(yōu)比值應為0．17～O.4巖石愈難爆取值應愈小。在炮孔下部裝填高密度、高威力炸藥(如：漿狀炸藥)，在上部裝入低密度炸藥(如：銨油炸藥)的組合裝藥結構，可適應巖石阻力下大上小的規律，使爆炸能量在巖石中分布的更合理并能有效的克服根底，改善爆破效果。
3.增加超深的影響
炮孔超深能降低裝藥中心位置，以便更有效地克服炮孔底部阻力，避免或減少留根底，爆破時(shí)能達到設計深度，但是，炮孔超深值?過(guò)大，裝藥藥柱過(guò)低，臺階下部過(guò)度破碎，將對下一個(gè)臺階頂部造成破壞，給下一個(gè)臺階穿孔帶來(lái)困難。同時(shí)臺階上部容易出現大塊和傘巖，對爆破環(huán)境安全不利。r值大小，一般為r一(o．15～0．3)W(w一最小抵抗線(xiàn))。當巖石松軟，層理發(fā)達時(shí)，r值取小值，當巖石致密堅硬時(shí)，則r值取大值。
4.抵抗線(xiàn)和炮孔間距的影響
在一組已定的爆破條件下，有一個(gè)最優(yōu)抵抗線(xiàn),可使適度破碎和松動(dòng)的巖石體積最大。而且底部巖石的爆破效果也令人滿(mǎn)意。最優(yōu)抵抗線(xiàn)應能保證爆轟氣體在進(jìn)入空中之前，已消耗完成其所具有的能量，一般地講，最優(yōu)抵抗線(xiàn)處于(20～35)倍孔徑的范圍內。通常巖石堅硬，致密難爆，取值小，反之取大值。爆破施工中，在抵抗線(xiàn)很小的情況下，不僅浪費炸藥，使鉆孔工作量增大，還會(huì )造成大量的飛石和強烈的空氣沖擊波，這是由于爆炸能量沒(méi)有被充分利用的緣故，而抵抗線(xiàn)太大，又會(huì )造成嚴重的后沖和留根底。抵抗線(xiàn)和炮孔間距的相對大小也是很重要的。炮孔間距過(guò)小時(shí)，容易造成沿炮孔連心線(xiàn)過(guò)早破裂，而沿抵抗線(xiàn)方向的巖石得不到充分破碎，影響巖石的破碎質(zhì)量，產(chǎn)生大的巖塊?？拙噙^(guò)大又會(huì )使相鄰孔之間的巖石爆不下來(lái)，一般地講，當抵抗線(xiàn)W和孔間距a相等時(shí)，可獲得相當好的爆破效果。
炮孔以等邊三角形錯開(kāi)布置時(shí)(a=1．15w)將獲得最優(yōu)破碎塊度。一些資料和實(shí)踐表明，適當地減小抵抗線(xiàn)和加大孔距，是改善爆破質(zhì)量的途徑之一。
5.炮孔填塞的影響
足夠的炮孔填塞長(cháng)度和良好的炮孔填塞質(zhì)量， 可以阻止爆轟氣體產(chǎn)物過(guò)早地從炮孔中沖出，并在巖石破裂之前使炮孔內保持較高的氣體壓力，使有效破碎巖石的能量大大增加，獲得良好的爆破效果。一般在填塞良好的炮孔中，爆速和殉爆度都有明顯的提高，使用低爆速的炸藥尤為顯著(zhù)。因此填塞質(zhì)量是至關(guān)重要的，通常線(xiàn)孔的填塞物是用適當比例的砂和黃土糅合而成，深孔、水孔填塞用鉆屑或沙土，不能用稀軟的泥和夾著(zhù)碎石的填料。最優(yōu)的炮孔填塞長(cháng)度，是隨著(zhù)巖石實(shí)際溫度的減小而增加的。當炮孔填塞長(cháng)度小于20倍孔徑時(shí)，常常出現空氣沖擊波，飛石，起爆網(wǎng)絡(luò )被切斷等問(wèn)題。在我們目前常 采用的深孔松動(dòng)爆破中，炮孔填塞長(cháng)度應不小于25倍孔徑，并且等于或大于最小抵抗線(xiàn)。最優(yōu)炮孔填塞長(cháng)度應以不產(chǎn)生“沖炮”(爆轟氣體產(chǎn)物過(guò)早地從孔口沖出)為準。實(shí)踐表明，凡是產(chǎn)生“沖炮”的炮孔，其周?chē)膸r石得不到充分破碎，易產(chǎn)生不合標準的大塊。因此，在爆破施工中，不能強求所有的炮孔填塞長(cháng)度都一樣，要根據炮孔的具體情況而定。
6.起爆藥包位置的影響
起爆藥包放在什么位置，決定著(zhù)藥包爆轟波傳播方向，也決定著(zhù)應力波和巖石破裂，破壞后發(fā)展方向。只有一個(gè)起爆藥包的淺孔爆破，一般是把起爆藥包放在孔口第二個(gè)藥卷位置，裝藥比較方便，且可以節省起爆材料。反向爆破時(shí)則把起爆藥包放在孔底(孔底先放少量炸藥)，并使雷管的聚能穴朝向孔口。這樣可以提高炮孔的利用率，孔底不留殘藥。
在有兩個(gè)起爆藥包的深孔爆破中，起爆藥包分別放置于裝藥的i／3和2／3處，使炸藥在孔內爆炸的更徹底。炮孔如果穿過(guò)不同性質(zhì)的巖層，應將起爆藥包放置在最難爆破的巖石內。
7.爆區的形狀和大小的影響
爆區應盡可能地大到實(shí)際可行。就提高鉆爆效率而言，一次爆破的炮孔應盡可能多。巖石的破碎程度，通常是隨著(zhù)炮孔的排數增加而提高。在整體和快狀巖石中，單排孔爆破的巖石破碎塊度，通常不好。這是由于tl由面的上部和下部的抵抗線(xiàn)通常變化很大，炸藥爆破所產(chǎn)生的氣體很快從裂縫中逸出(前次爆破引起后裂造成的)。但是后沖現象和地震強度又是隨著(zhù)炮孔排數的增加而增強，因為后排孔的部分藥包沒(méi)有有效的自由面。如果爆區長(cháng)度許可的話(huà)，爆區的長(cháng)度比應大于3～3．5。由于爆區拉長(cháng)了，爆區旁的巖石一般不會(huì )限制被爆巖石的側 向運動(dòng)，從而有利于被爆巖石的前移，即能提高爆堆的松散度。
8.起爆順序和間隔時(shí)間的影響
在多排孔微差爆破時(shí)，各排孔起爆先后的順序是很重要的。先起爆炮孔將一部分巖石炸碎并拋移一定距離，給后續起爆的炮孔創(chuàng )造了新的tl由面。每一個(gè)炮孔的最小抵抗線(xiàn)都是經(jīng)過(guò)計算與它的藥量相適應的，如果后排孔比前排孔先起爆的話(huà)，勢必使后排孔爆破時(shí)的最小實(shí)際抵抗線(xiàn)增大，往往造成嚴重的飛石和后沖后果。在設計爆區某點(diǎn)起爆時(shí)，應盡可能地逐漸減少爆區內的最大起爆孔數，即給后爆各孔創(chuàng )造出最大的有效自由面，并使爆破時(shí)實(shí)際體產(chǎn)物造成的應力場(chǎng)作用下破碎的。因此齊發(fā)爆破 和延期爆破的巖石破碎過(guò)程是不同的，其效果也是不同的。例如單排孔臺階爆破在鄰近炮孔間采用較短的微差間隔時(shí)間時(shí)，其爆破效果就優(yōu)于齊發(fā)爆破的效果，這是因為微差爆破利用先行起爆的藥包造成的應力場(chǎng)，來(lái)幫助后續起爆藥包破碎巖石，同時(shí)在巖石崩落過(guò)程中，相鄰兩排炮孔的巖石相互碰撞擠壓產(chǎn)生的補充破碎，也是破碎質(zhì)量得到進(jìn)一步改善。
多排孔爆破最佳延時(shí)間隔時(shí)間，是隨著(zhù)孔徑d和抵抗線(xiàn)w的增加而增加的。適宜的孔間延時(shí)問(wèn)隔時(shí)間的計算公式多種多樣，在施工中常采用的微差間隔時(shí)間是25---75毫秒，從前排孔到后排孔微差間隔時(shí)間應逐漸有小而大。
總之，在爆破工程的設計和施工中，各爆破參數雖然各有其獨特性，但又存在著(zhù)內部聯(lián)系。所以在選擇爆破參數時(shí)應全面考慮，抓住重點(diǎn)；如炸藥單耗和最小抵抗線(xiàn)等參數，統籌兼顧。通過(guò)對爆破參數的不斷優(yōu)化，就能對爆破的質(zhì)量和爆破的效果加以控制。
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