地铁保护区内岩石爆破施工技术规程

Technical Constructional Regulations

for Rock Blasting of Subway Protection Area

（征求意见稿）

为加强江苏省地铁保护区岩石爆破施工标准化工作管理，促进地铁保护区爆破施工安全标准化水平和质量，编制组根据《省住房城乡建设厅关于印发<2013年度江苏省工程建设标准和标准设计编制、修订计划>的通知》（苏建科[2013]586号）的文件要求，结合地铁保护区岩石爆破施工实际工作制定了本规程。

规程共分9章，主要内容包括：1 总则；2 术语；3 基本规定；

4 地铁保护区内岩石爆破施工现状调查；

5 施工影响预测；

6 爆破技术设计；

7 爆破施工；

8 安全监测；

9 施工记录；附录等。

主编单位：南京市城市建设投资控股（集团）有限责任公司

南京市地铁建设有限责任公司

参编单位：解放军理工大学

南京市住房与城乡建设委员会

南京城建项目建设管理有限公司

中铁二院工程集团有限责任公司

中建八局有限责任公司

1 总则....................................................

2 术语和符号..............................................

2.1 术语...............................................

2.2 符号...............................................

3 基本规定................................................

3.1地铁保护区爆破施工流程..............................

3.2爆破施工风险度分类划分..............................

4 地铁保护区内岩石爆破施工现状调查........................

4.1 施爆体空间位臵调查.................................

4.2 施工影响因素调查...................................

4.3 既有地铁隧道结构调查...............................

4.4 保护区地质调查.....................................

5 爆破施工影响预测........................................

5.1 经验方法...........................................

5.2 数值模拟法.........................................

5.3 爆破振动阈值控制法.................................

5.4 模拟试验法.........................................

6 爆破技术设计............................................

6.1 一般规定...........................................

6.2 隧道掘进爆破设计...................................

6.3 基坑开挖爆破设计...................................

6.4 地面土岩开挖爆破设计..............................

6.5 既有地铁加固设计..................................

7 爆破施工...............................................

7.1 一般规定..........................................

7.2 施工组织..........................................

7.3 地铁接触网加固及震动监测施工......................

7.4 隧道爆破减震施工..................................

7.5 基坑爆破减震施工..................................

7.6 一般土岩爆破施工减震施工..........................

7.7 施工工艺..........................................

8 安全监测...............................................

8.1 施工监测..........................................

8.2 监测管理..........................................

9 施工记录............................................... 附录..................................................... 本规程用词用于说明................................

地铁保护区内岩石爆破施工技术规程

1 总则

1.1 为规范江苏省地铁保护区岩石爆破施工，保证地铁设施和列车运行安全，制定本规程。

1.2本规程适用于地铁保护区的矿山法隧道掘进爆破、基坑爆破和隧道上部地面的一般土岩爆破施工，其他爆破施工可参考本规程。

1.3 地铁保护区的爆破施工除了应符合本规程外，尚应符合国家和行业现行有关标准的要求。

【条文说明】近年来，随着城市交通日益拥挤，交通基础设施建设的大量进行，充分利用城市地下空间的地铁是解决城市拥堵问题的重要途径。地铁建设大量出现并发生相互交叉穿越，导致运行地铁保护区的隧道爆破施工安全问题不容忽视，另外地铁保护区其他土石爆破施工也会对地铁运行产生影响。这些工程不仅规模大，而且与既有地铁结构物的间隔距离也小，爆破施工隐患极大且无据可依。因此必须对地铁保护区的爆破施工进行有效管理，并提出相应的施工技术规程。

基于上述情况及发展考虑，本规程在地铁保护区规划施工时，为确保列车的安全运行，提出施工前调查、施工风险度预测、爆破设计和施工、安全监测等基本事项。以确保列车运行安全，主要根据以下3个项目判断：

①隧道结构及设施是稳定的（结构物稳定）；

②不产生超过基准的轨道变形（轨道管理）；

③确保建筑限界（建筑限界管理）。

严密地进行地铁隧道结构物的稳定性评价，在技术上是很困难的。目前可以根据【隧道维修养护规程】的健全度分级进行。

本规程提出了运行地铁保护区内岩石爆破施工作业时，为确保地铁列车安全运行，而进行初步施工风险预测、现场施工调查、施工风险确认、爆破设计和施工、安全监测所必需考虑的基本事项。对其他爆破工程，也可参考使用。

2 术语和符号

2.1 术语

2.1.1地铁保护区 subway protection area

也叫地铁规划控制区范围，该范围是地下结构边线两侧各50m 内；

【条文说明】根据《南京市城市轨道交通安全运营管理办法》第十九条规定。

2.1.2接近度 access degree

要素之间距离的一种量度方法，间距离的一种量度方法；

2.1.3无影响范围 no influence area

是指爆破施工引起地铁隧道壁面监测点振动峰值速度值不大于0.3cm/s的区域，通常为隧道侧墙30m及以外；

2.1.4需关注范围 caution area

是指爆破施工引起地铁隧道壁面监测点振动峰值速度值大于0.3cm/s但不大于2.5cm/s的区域，指地铁保护区内爆破施工对既有结构物的变形和位移有可能产生影响的范围，通常为地铁隧道侧墙10m及以外30m以内的区域；

2.1.5限制范围 restriction area

是指爆破施工引起地铁隧道壁面监测点振动峰值速度值大于2.5cm/s的区域，是指爆破施工对既有结构物的变形和位移有严重影响应严格进行控制，或采取对策或变更计划的区域，通常取地铁侧墙5m及以外10m以内区域；

2.1.6禁止范围forbidden area

是指爆破施工对既有结构物有重大影响，禁止采用爆破施工，通常取地铁侧墙5m以内区域；

2.1.7 施爆体 blasting objects

被实施爆破开挖土石方对象的总称；

2.1.8保留埋深比thickness-span ratio

是指地铁隧道上部经开挖后保留的埋深h与原埋深H之比(h/H)；

2.1.9大孔径静态爆破large borehole soundless cracking

孔径大于50mm，利用静态破碎剂的水化反应体积膨胀对约束体作用而产生破坏做功的破岩技术。

2.2 符号

[V]～爆破振动速度安全控制阈值（m/s）；

K、α～爆破地震波场地系数和振动衰减指数。

3基本规定

3.1地铁保护区爆破施工流程，见图3.1所示

3.1.1爆破施工前，应对爆破施工风险程度进行初步评估。

3.1.2应根据初步评估结果，结合现状调查与现场勘察得到进一步的爆破施工风险预测结果。

3.1.3爆破施工应对以下几个方面进行充分研究：

1）爆破施工风险度初步评估；

2）施工现状调查；

3）施工风险度确认；

4）爆破设计与施工；

5）安全监测等。

3.1.4应根据施工风险程度分别制订该范围的专项地铁保护、爆破技术设计与施工组织方案并通过专家评审才能施工。

图3.1 地铁保护区爆破施工流程图

3.2爆破施工风险初步评估

3.2.1应根据新建隧道、基坑及一般土岩爆破工程的种类、规模、设计资料和空间相对位臵等初步决定施工风险度分类范围；

3.2.2应视初步风险度分类划分，开展对应的施工前地质等现场调查，以进一步确认施工风险范围。

3.2.3根据施爆体与地铁的空间接近度，爆破施工风险度应分为：无影响范围、需关注范围、限制范围和禁止范围等。

【条文说明】根据爆破工程的种类，主要是根据既有隧道与新建结构物的间距，按其接近度划分，这里所谓的“间距”，是指既有隧道衬砌外面到接近工程的最小距离。接近度判断时采用的D（隧道外径）值，指既有隧道衬砌的外面的垂直高度与水平宽度中的最大值。在隧道并列、隧道交叉的场合，采用新建隧道的外径D。

3.2.4地铁保护区内实施的爆破工程，应经施工现场调查，针对下列条件对施工风险作出进一步确认，这些条件是：

1）爆破施工的种类；

2）爆破工程的规模；

3）爆破施工周围环境；

4）爆破工程的设计、施工方法；

5）与既有隧道的位臵关系；

6）（原）地形、地质条件；

7）既有隧道衬砌的力学健全度；

8）减震措施的可行性；

9）其他。

3.2.5应根据并列隧道空间位臵的接近度，施工风险度划分为：

表3.1 并列隧道的施工风险度划分

注：D：受保护地铁隧道的外径

【条文说明】因新建隧道与既有隧道需并列时，既有隧道会向新建隧道方向发生拉伸位移、变形。接近度显著时，因新建隧道的施工，会使既有隧道周边的围岩松弛，使既有隧道衬砌上的荷载增大。

并列隧道对既有隧道的影响，决定于：两并列隧道的间隔、隧道的相对高度的位臵关系、新建隧道的大小、新建隧道的施工方法（特别是开挖方式）、地形和地质条件（地层的软硬、埋深等）、既有隧道衬砌的结构和健全度等。上述条款适用于新建隧道并列在既有隧道的左右的情况。即从既有隧道断面中央向上下方向引45?的线的范围内并列的情况。在此线的上方或下方新建隧道时，应按隧道交叉的情况处理。隧道位臵关系。当隧道间隔小于0〃5D时，将对隧道结构有重大影响，应慎重处理。新建隧道采用爆破法施工时，应另外研究爆破振动的影响。

因根据红山南路爆破震动监测结果，离地铁侧壁30m左右才能测到爆破震动，此时的震动触发值为0.5cm/s，又因地铁隧道直径通常为6m左右，由此确定地铁施工的无影响范围为5D。

3.2.5如果地质条件是以洪积的粉砂岩等为基础的，在地质情况好或不良时，限制范围应加以修正：

1、稳定硬岩的限制范围应为1.3D；

2、不稳定的围岩（膨胀性围岩、等）限制范围应为1.9D。

3.2.6根据交叉隧道空间位臵的接近度施工风险度划分为：

表3.2 交叉隧道的施工风险度划分

【条文说明】新建隧道在既有隧道上方交叉时，既有隧道会向上拉伸变形和位移。在非常接近时，会损伤既有隧道的拱作用，而使既有隧道的衬砌荷载增大。此外，也可能受到新建隧道内活荷载的影响。

反之，新建隧道在既有隧道的侧下方时，既有隧道会发生下沉。非常接近时，既有隧道会产生不均匀下沉，有可能发生超过高度管理基准的轨道变异。

隧道交叉对既有隧道的影响决定于以下条件：隧道的间隔、隧道的相对位臵关系、新建隧道的大小、新建隧道的施工方法、地形和地质条件、既有隧道衬砌结构和健全度等。

3.2.7应根据基坑空间位臵的接近度划分施工风险，分为以下几种情况：

表3.3 基坑开挖的施工风险度划分

【条文说明】因新建地铁车站或宅地开发等在隧道左右进行基坑开挖时，隧道侧面由于基坑开挖而释放载荷，在非常接近时，使既有隧道的衬砌荷载减小，会损伤既有隧道的侧墙作用。此外，也可能受到新建基坑内活荷载的影响。3.2.8应根据隧道顶部离土岩爆破开挖底板保留埋深比，进行爆破开挖风险度划分，分为以下几种情况：

1）保留埋深比h/H≤0.25，应属限制范围；

2）保留埋深比0.25

3）保留埋深比h/H＞0.5，应属无影响范围；

【条文说明】因新建道路、宅地开发等而在隧道上部进行明挖时，隧道由于明挖而减轻荷载，发生向上方的拉伸变形、位移。保留的埋深变小使顶板隆起而损伤；隧道周边的拱作用，而使隧道衬砌上的荷载增大。

上部明挖对既有隧道的影响决定于以下条件：原埋深和保留埋深的比、保留埋深的大小、明挖平面的宽度、明挖前后的地形、明挖的施工方法（是否使用炸药、平面的施工顺序、一次明挖的厚度）、地质条件、既有隧道的结构和健全度等。

因各种条件的影响是不同的，故很难预测，但除了在很窄范围（隧道外径以内）和很宽范围（比距隧道中心45联线以外的范围）进行的明挖外，在通常的范围内进行明挖时，接近度的划分见3.2.8。

原则上，隧道的顶部保护层以残留5m厚度为宜。

3.2.9如隧道斜上方的开挖量大时，应考虑隧道侧面的保留埋深比，保留埋深比值在下列条件时应加以修正：

1、开挖范围显著小，或显著大时，应加以修正。

①开挖范围显著小时（小于隧道外径）

保留埋深比h/H<0.27

②开挖范围显著大时（比隧道外周下面45联线范围大）

保留埋深比h/H<0.23

2、隧道地质条件在地质情况好或不良时的修正：

①硬岩保留埋深比h/H<0.23

②砂层、黏性土层、强风化层等保留埋深比h/H<0.27

③当隧道健全度不佳时应增加保留埋深比h/H<0.27

4 地铁保护区内岩石爆破施工现状调查

4.1施爆体空间位臵调查

4.1.1应根据施工设计图纸对岩体爆破空间位臵进行调查，确定既有地铁隧道与施爆体施工过程的相对位臵变化。

【条文说明】既有地铁隧道与施爆体的相对位臵有下列几种情况：

1、两隧道并列：新建隧道位于运行隧道左侧；新建隧道位于运行隧道右侧。

2、两隧道交叉：新建隧道位于运行隧道下方；新建隧道位于运行隧道上方。

3、基坑开挖可能位于既有地铁隧道的左、右侧。

4、一般土岩爆破位于运行隧道正上方及左、右侧上方等。

4.1.2应结合详细施工图纸在现场对关键参数如开挖边界、地铁隧道结构边界等进行核实。

4.2 爆破施工环境影响调查

4.2.1 应根据既有地铁隧道与施爆体的相对空间位臵调查结果，进行爆破施工对既有地铁隧道的影响分析。

【条文说明】

表4.1 爆破施工对既有地铁隧道的影响

4.2.2 应分析爆破施工过程中其他因素如天气、地下水和地形等变化对既有地铁隧道施工所产生的影响。

4.2.3 应调查爆破施工过程中施爆体周围的各种保护目标，如发现其他重要保护目标如文物、精密仪器等，则根据保护目标的类别按最严格的控制要求执行。

4.3 既有地铁隧道结构调查

4.3.1地铁保护区岩石爆破施工，应对既有地铁隧道衬砌进行资料调查和实地勘察，如实评价衬砌的安全程度；

4.3.2应准确地掌握既有隧道的结构，根据风险度的划分和既有隧道的健全度，分为以下几种情况分等级进行调查：

1）无影响范围的调查应根据档案资料确认结构状态、并根据目视检查该处的状况；

2）需关注范围的调查应根据结构物的档案、施工记录等确认结构的状态，并进行相应的目视检查。根据这些尚不能明确判断时，应采用钻孔等进行实地衬砌结构调查。如既有隧道的健全度较差时，应提高调查等级。

3）限制范围的调查应对以下项目进行详细的隧道结构调查，准确地掌握衬砌结构及其状态，衬砌结构调查的项目有：

①衬砌材料－混凝土、喷涂混凝土和石料砌块等；

②衬砌厚度－设计厚度及实际厚度等；

③衬砌结构－先拱后墙、先墙后拱、有无钢筋、支护情况和仰拱等；

④衬砌状况－开裂、漏水和接缝情况等；

⑤衬砌背面－有无空洞、有无回填及地质状况等；

⑥净空断面等－有无排水、涌水量大小、有无堆积物等。

4）既有隧道的健全度较弱时，要明确其较弱的原因、状况及发展性等。

4.4地质调查

4.4.1地铁保护区有岩石爆破施工时，要对地铁保护区范围的地质进行相关资料调查、地层调查等，充分掌握该地域的地质条件，作为判断爆破施工风险度、安全监测的依据。

4.4.2应根据爆破施工风险的划分进行分级调查。但因爆破施工的种类、规模、地形、地质条件、既有隧道衬砌的健全度等的不同，其调查项目、调查范围是不同的，应根据风险度的预测影响来进一步确定。

4.4.3地层调查主要是掌握地质构造、分布状况、地下水状况、风化、变质状况、强度变形特性等。如进行风险度预测需采用数值模拟时，应进行相应的试验获取必要的参数值。

4.4.4 为了地层调查资料可靠性，宜在需保护地铁隧道结构外沿与施爆体之间的岩体，每10m间隔设地质探孔。

【条文说明】地铁保护区有岩石爆破工程时，充分掌握既有隧道新建隧道结构物周边及中间地层的物理的力学的特性是很必要的。

5 施工风险度确认

5.1 经验方法

5.1.1地铁保护区爆破施工时，应调研类似的工程案例，以供爆破施工的影响、风险预测、爆破设计与施工及安全监测的参考。

5.1.2评价和分析类似工程案例时，应注意以下几点：

1）爆破施工的种类；

2）爆破施工的工程规模；

3）爆破施工的设计、施工方法；

4）与既有隧道的接近度、相对位臵关系；

5）原地形、地质情况；

6）既有隧道结构的健全度；

7）施工管理体制和管理水平；

8）爆破工程的概况；

9）爆破震动等参数安全量测结果等。

【条文说明】在主要范围或限制范围内计划接近工程时，应根据过去的接近工程实例，调查类似的工程案例以便解析影响预测。解析方法因边界条件和输入常数不同，解析结果会有很大不同，因此，收集和分析类似实例，解析经验判断是必要的。就是采用解析方法，经验判断也是必要的。

5.2 数值模拟法

5.2.1地铁保护区爆破施工时，如没有类似工程案例可参考，应采用数值模拟方法进行爆破施工影响预测。

5.2.2应采用二维以上的动力有限元软件（如Ls-Dyna等）作为数值模拟的工具；

5.2.3 爆炸初始荷载可以从炮孔直接加载，也可以采用等效荷载初

始输入计算；

5.2.4采用数值模拟方法进行预测时应注意以下几点。

1）数值模拟方法的选择；

2）数值模拟范围和边界条件；

3）地质材料参数；

4）衬砌材料的状态；

5）模拟结果的评价；

6）数值模拟的结果与实测值进行对比分析。

5.3 爆破震动阈值控制法

5.3.1地铁保护区的爆破震动控制阈值，应根据以下因素确定：

1、隧道结构的稳定性；

2、地铁设施的安全状态；

3、地铁列车运行的安全状态。

5.3.2综合考虑隧道结构稳定、附属设施和运行等因素，爆破地震波质点峰值速度阈值应为：

表5.1振动速度的容许值

5.2。考虑轨道运行过程中接触网等安全因素以及地铁的运行安全等，综合提出了上述爆破震动阈值，对应的衬砌应力增加的容许值基准为：

表5.2衬砌应力增加的容许值基准

进行判断。混凝土衬砌的弹性波速度及密度、抗拉强度和位移速度振幅的关系以下式表示：

V＝σ/（ρ〃C）

V－爆破振动质点速度幅值(m/s)

σ－混凝土的抗拉强度(Pa)

ρ－混凝土的密度(Kg/m3)

C－混凝土的弹性波速度(m/s)

混凝土破坏的质点振动速度由推断约在15cm/s左右，但因地层条件有许多不确定因素，一般都取安全系数为10，来设定容许值。则容许值为2～4 cm/s。因此如根据预测式的预测值在管理基准值以下时，就不需要采取对策，超过时，应根据试验爆破加以确认。

5.4 模拟试验法

5.4.1 应模拟爆破方案中的段药量，在现场取近似相同的地质条件，测试爆破震动效应；

5.4.2 如现场条件允许，应采用小药量进行试炮，以取得地铁保护区爆破振动衰减指数的α和场地系数K，进而推算方案的爆破振动速度值；

5.4.3如现场条件不允许，应选择地质条件和距离相对一致的模拟场地进行爆破地震波衰减系数等的测试；

5.4.4应利用施工过程中监测得到的数据作为分析爆破地震波衰减系数和场地系数等的参考依据。