青岛地铁一期工程中山公园站2号风井控制爆破技术

２０１１年第３５期　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　０建筑与工程０　科技信息　

青岛地铁一期工程中山公园站　

２号风井控制爆破技术　

任成海　

（中铁十七局集团有限公司　山西太原０３００３２）　

【摘要】本文以青岛地铁一期工程中山公园站２号风井为例，论述了在复杂环境下进行风井石方控制爆破的技术，如何减少爆破震动对　

临近建筑、管道的影响、防止爆破飞石对过往行人和车辆造成损害，通过实践证明，施工方案可行，对以后类似工程的施工有一定得借鉴意义　

【关键词】风井；控制爆破；技术　

Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｂｌａｓｔｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｆｏｒ　ＮＯ．２　Ａｉｒ　Ｓｈａｆｔ　ｏｆ　Ｚｈｏｎｇｓｈａｎ　Ｐａｒｋ　Ｓｔａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｔｈｅ　Ｆｉｒｓｔ　Ｐｈａｓｅ　Ｐｒｏｊｅｃｔ　ｏｆ　Ｑｉｎｇｄａｏ　Ｍｅｔｒｏ　

ＲＥＮ　Ｃｈｅｌａｇ—ｈａｉ　

（Ｃｈｉｎａ　Ｒａｉｌｗａｙ　１７　Ｂｕｒｅａｕ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．Ｌｔｄ．．Ｔａｉｙｕａｎ　Ｓｈａｎｘｉ，０３Ｏ０３２，Ｃｈｉｎａ）　

【Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔａｋｉｎｇ　Ｎｏ．２　ａｉｒ　ｓｈａｆｔ　ｏｆ　Ｚｈｏｎｇｓｈａｎ　Ｐａｒｋ　Ｓｔａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ｐｈａｓｅ　ｐｆ０ｊｅｅｔ　ｏｆ　Ｑｉｎｇｄａｏ　ｍｅｔＦｏ　ａｓ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｉｎ　ｓｔｏｎｅｗｏｒｋ　ｃｏｎｔｍｌｌｅｄ　ｂｌａｓｔｉｎｇ　ｏｆ　ａｉｒ　ｓｈａｆ　ｉｎ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｈｏｗ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｂｌａｓｔｉｎｇ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｎｅａｒｂｙ　

ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ　ａｎｄ　ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ　ａｎｄ　ｈｏｗ　ｔｏ　ｐｒｅｖｅｎｔ　ｔｈｅ　ｆｌｙｒｏｃｋ　ｄａｍａｇｅｓ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｅｄｅｓｔｒｉａｎｓ　ａｎｄ　ｖｅｈｉｃｌｅｓ．Ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ　ｉｓ　

ｆｅａｓｉｂｌｅ．　ｎ１ｊｓ　ｐｒａｃｔｉｖｅ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ｅｘｐｅＹ］ｅｌ＇Ｉｃｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｐｒｏｊｅｃｔｓ．　

【Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ］Ａｉｒ　ｓｈａｆｔ；Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｂｌａｓｔｉｎｇ；Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

１工程概况　

１．１结构概况　青岛地铁一期工程中山公园站２号风井位于韶关路与香港西路　

交汇处．风井井深２４ｍ，兼做施工竖井，开挖断面尺寸为５．２ｍｘｌ１．７ｍ　

的矩形断面　初期支护形式为工字钢架、砂浆锚杆、钢筋网及喷射混凝　土　风井垂直运输采用碴斗装碴、龙门架吊运。　

１．２工程地质　

风井在地面８．４ｍ下围岩较硬．需采用爆破法开挖。围岩为燕山晚　

期花岗岩及花岗斑岩．强风化～微风化．岩石的坚硬系数ｆ＝３～８：风井　

处地下水位埋深为９．２ｍ。　１．３周围环境　

２号风井位于青岛市的市中心．韶关路与香港西路交汇处，周围　

道路的交通流量较大：风井东侧及东南侧各有一座语言学校的三层砖　石结构楼房．与井壁外侧的距离分别为４０ｍ、５０ｍ：风井北侧有市政燃　

气管道通过．与井壁外侧的最近距离为ｌ１ｍ。　

２钻爆设计　

２．１钻爆设计原则　（１）控制爆破震动速度．防止对周围建筑物或构筑物造成破坏　

本次爆破中爆破震动主要有两个方面的危害：一是爆破震动对周　

围楼房及燃气管道的危害和影响：二是爆破震动对上部已施工的初期　

支护的危害和影响。因此．在爆破开挖中，必须将爆破震动速度控制在　

安全范围内。根据业主要求：文物保护类房屋爆破振动速度要小于　１．０ｃｍ／ｓ、地下管线的爆破振动速度要小于３．０ｃｍ／ｓ　

（２）控制爆破飞石，避免对周围建筑物、车辆、行人造成伤害　２号风井处于青岛市市中心．周围楼房等建筑物较多．韶关路及　

香港西路上车辆、行人不断，且业主要爆破施工不能中断交通。因此，　

在爆破开挖时．必须采取有效的措施，控制爆破飞石．避免飞石逸出井　

口对周围建筑物、车辆、行人造成伤害。　（３）爆破后开挖断面平顺、稳定，不欠挖，少超挖，符合设计要求。　

（４）爆破后的石碴块度均匀，符合装碴设备要求。　（５）爆破参数合理，有利于提高施工进度，降低爆破成本　

２．２爆破方案的确定　

采用全断面浅孔微差控制爆破．井壁四周采用光面爆破控制技　

术。掏槽方式采用楔形掏槽，掏槽孔、辅助孔、周边孔相结合进行布孔，　

采用塑料导爆管非电起爆网路．起爆器起爆，利用多段别非电毫秒延　

期雷管实现微差光面爆破　

（１）爆破器材　由于有地下水存在．掏槽孔、辅助孔均选用防水性能较好的２号　

岩石乳化炸药．药卷直径３２ｍｍ，重１５０ｇ；周边　Ｌ采用导爆索配合光爆　

小直径炸药．药卷直径２０ｍｍ：雷管采用１～１７段的非电毫秒雷管。　（２１钻孔机具　

采用ＹＴ一２８手持式凿岩机钻孔　

２＿３爆破参数的选择　

（１）炮孔深度Ｌ、孔径ｄ　

辅助孔、周边孔孔深取１．２ｍ．掏槽孔加深２０％，取１，４ｍ；孔径ｄ：　

４２ｍｍ。　（２）孔网参数　周边光爆孔：根据Ｅ／Ｗ＝０．８的原则确定．一般孔间距Ｅ＝４５～６０ｃｍ，　

取Ｅ＝６０ｃｍ：光爆层厚度Ｗ＝Ｅ／０．８＝７５ｅｍ，取Ｗ＝８Ｏｃｍ。　辅助孔：为使爆后的石碴块度适中，便于装运，一一般排距ｂ：７０～　

９０ｃｍ，孔距ａ＝（１．０－１．２）ｂ．取ｂ＝８０ｃｍ．ａ：１００ｃｍ。　

掏槽孔：采用六孔楔形掏槽，两排炮孔孔口间距５０ｅｍ，孔底间距　

２０ｅｍ．这样可以使掏槽的单段用药量减少．有效地控制爆破震动速度。　

（３）炮孔布置方法　

炮孔布置顺序：先布置掏槽孔，再布置周边孔，最后布置辅助　Ｌ　掏槽孔布置在开挖断面的中心位置．周边孔布置在开挖断面的设计线　

附近，周边孔的孑Ｌ口距离开挖边线ｌ０ｅｒａ．以利于钻孔．钻孔时略向外　

倾斜．孔底落在同一平面上，孔底超出设计边线１０ｃｍ．布置完周边孔　

后．再布置最靠近周边孔的一圈辅助孔．其余的辅助孑Ｌ从掏槽孑Ｌ向四　周均匀布置。　

（４）单孔装药量计算　

周边孔：单孑Ｌ装药量参照光面爆破经验确定，线装药密度ｑｌ＝　０．１５—０．２５ｋｇ／ｍ，取ｑｌ＝０．２ｋｇ／ｍ，单孔装药量ｑ＝ｑｌｘＬ＝０．２５ｋｇ。　

其它炮孔单孔装药量根据炮孔的装药系数进行计算：ｑ＝ｑ２ｘＬｘ￣　

式中：ｑ——单孔装药量（　）　

ｑ２——炸药的线装药密度，采用直接３２药卷时，取０．７８ｋｇｈｎ　

Ｌ——炮孔深度（ｍ）　

装药系数，根据岩石的坚固系数ｆ＝３～８，掏槽孔的装药　

系数取０．５５～０．６５：辅助孔的装药系数取０．４５～０．５５。　所以掏槽孔的单孔装药量ｑ＝０．７８ｘ１．５ｘＯ．５５＝０．６４ｋｇ，ｇ／￣ｑ＝Ｏ．６ｋｇ；辅　

助孔的单　Ｌ装药量ｑ＝０．７８ｘ１．２ｘＯ．４５＝０．４２ｋｇ．取ｑ＝０．４ｋｇ。　

２．４装药结构　

周边孔采用竹片、导爆索、小直径药卷间隔不耦合装药结构，底部　药量适当加强．用炮泥堵塞，堵塞长度３０ｃｍ：

其它炮孔采用连续装药　科技信息　０建筑与工程Ｏ　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２０１１年第３５期　

结构，药卷上部至孔口间用炮泥进行堵塞。　

周边孔装药结构示意圈　

２．５爆破安全设计　

（１）爆破震动　

目前，国内外控制爆破震动的主要途径是：一控制单响药量．减弱　

爆破震源的爆炸能量，以降低爆破的震动效应　二阻断爆破震动波的　传播，减少爆破震动波的影响范围。本次爆破周围有楼房、燃气管道等　

设施．采用微差爆破时．需控制最大一段装药量．使爆破震动速度控制　在安全允许的范围内。根据萨道夫斯基公式：Ｑｍ￣ｘ＝Ｒ３（ｖ，Ｋ）　

式中：Ｑｍａｘ为最大一段装药量，ｋｇ；　

Ｒ为爆破区至被保护物的距离．ＩＴＩ：　

ｖ为爆破地震安全震速．ｃｍ／ｓ：　

Ｋ为与爆破场地条件有关的系数．根据前期的爆破震动监　测，取Ｋ＝７２：　

为地震波的衰减系数．根据前期的爆破监测．取ｄ＝１．７。　

按照上述数据和公式计算。最大一段装药量Ｑｍａｘ：４　８８ｋｇ。　

（２）爆破飞石　

本次爆破是在井下进行．通过装药量的控制及采取相应的防护和　覆盖措施．可以防止爆破飞石飞出井口和作业场地　针对爆破飞石采　

取的防护措施是：一炮孔孔口用橡胶条编织的炮被进行覆盖：二风井　

井口整体覆盖以工字钢为骨架的钢板．钢板与地面间的间隙正好作为　

高压气体的出气１３：三作业场地周围用彩钢板进行围挡　

（３）空气冲击波　

通过炮：ｆＬ？Ｌ口覆盖和风井井口的覆盖、在防止爆破飞石的同时、　

也大大降低了空气冲击波的强度．有效的防止了空气冲击波的危害　

２．６起爆网路　

（１）起爆顺序：先掏槽孑Ｌ而后辅助孔最后周边孔。　（２）网路形式：采用塑料导爆管非电起爆网路，簇并联方式，为避　

免共振（强度叠加）的产生．雷管采用跳段使用。孑Ｌ内：周边孑Ｌ采用１３一　

ｌ７段非电毫秒雷管．其它孔采用ｌ—ｌ７段非电毫秒雷管：孔外：周边孔　

采用５段非电毫秒雷管传爆，其它孔采用１段非电毫秒雷管传爆。　

（３）起爆方法：采用起爆器起爆起爆线方法起爆。　

爆破参数表　

孔距　排距　孔深　单　Ｌ药　单段药　孔内雷　：ｆＵ＇ｌ－雷　名称　数量　（ｍ）　（ｍ）　（ｍ）　量（ｋｇ）　量（ｋｓ）　管段别　管段别　

掏槽跟　６　Ｏ．５　１．４　１．４　０６　３．６　ｌ＃　１＃　

辅助眼ｌ　８　１．Ｏ　Ｏ．８　１．２【０－４　３－２　３＃　１　ｌ＃　

辅助眼ｌ　６　１．０　Ｏ．８　１．２　ｌ　ｏ．４　２＿４　５＃　ｌ＃　

辅助眼Ｉ　６　１．０　０．８　１．２　【　ｏ．４　２－４　７栉　ｌ＃　

辅助眼　６　ｌ　Ｏ　０　８　１．２　０．４　２．４　９＃　ｌ＃　

辅助眼　６　Ｉ＇Ｏ　０．８　１．２　０．４　２．４　Ｉ１＃　ｌ＃　Ｉ　辅助眼　６　１．Ｏ　Ｏ　８　１．２　０．４　２．４　ｌ３＃　１＃　

辅助眼　１ｌ　ｌ　０　０．８　ｌ　２　Ｏ．４　４．４　１５＃　１＃　ｌ　

辅助眼　Ｉｌ　１．０　Ｏ．８　ｌ－２　Ｏ．４　４．４　１７＃　１＃　

周边眼　１８　０．６　０．８　１－２　Ｏ　２５　４．５　１３＃　５＃　

周边眼　ｌ８　０．６　０－８　１＿２　Ｏ－２５　４．５　１５＃　５＃　

周边眼　１８　０．６　０＿８　１－２　Ｏ－２５　４．５　１７＃　５＃　

合计　１２０　４１．１　

２．７爆破效果与体会　

以上方法在青岛地铁一期工程中山公园站２号风井爆破施工中　

取得了良好的效果，开挖断面爆破成型较好，石碴块度适宜，未发生任　

何安全事故。在施工进度方面控制也是有效的，保证了工程的顺利完　

成。通过本次爆破施工有以下几点体会：　炮孑Ｌ布置图　

（１）爆破震动控制是本次爆破施工的重要内容　在爆破中主要采　

取了以下技术措施：①限制最大一段的装药量．控制分段的爆破规模．　是降低爆破震动的有效途径　②采用分段微差起爆技术．将一次爆破　

的药量分成多段毫秒延期起爆，通过合理的毫秒延期间隔时间，使爆　破震动波发生相互干扰或峰值不能叠加而错开．达到爆破震动的最大　

峰值减少的目的。③实施爆破震动监测是控制爆破震动危害的有效手　

段　本次爆破中．分别在周围楼房基础及燃气管道上的地表布置了监　测点．进行爆破震速监测．根据实测数据适时调整爆破参数．有效地控　

制了爆破震动对周围建筑物及地下管线的影响．保证了爆破的安全　

（２）通过采用直接覆盖防护、近体防护和保护性防护组成的联合