右线复合式TBM脱困及相应施工方案
表1 YDK0+723.826岩层主要物理参数统计表 区段名称 地层代号 岩石名称 重度(KN/m3) 岩体破裂角(度) 基地摩插系数 抗压强度 (Mpa) 自然值(Rb) 饱和值(Ra) 内摩擦角(度) 内聚力C (kpa) 礼嘉～平场站复合式TBM区间右线YDK0+723.826 J2Sm 沙质泥岩 25.6 60.75 0.4 10.7 6.5 31.49 0.48 136 1513 1937 0.35 J2Ss 砂岩 24.9 66.36 0.55 39.6 29．5 42.72 7.2 604 3706 4502 0.1 抗剪强度 抗拉强度(kpa) 变性模量Eo(MPa) 变形指标 弹形模量Ee(MPa) 泊松比(m) 三、爆破设计依据
1、中华人民共和国爆破安全规程（GB6722-2003）。 2、公安部《爆破作业人员安全技术考核标准》。 3、铁路隧道施工规范(TB10204-2002/J163-2002)。
4、地下铁道工程施工及验收规范(2003年版GB50299-1999)。 5、本工程线路平面图及纵断面图。 6、岩土工程勘察报告。
7、以往类似工程爆破经验、资料。 四、脱困施工方案整体
4.1、爆破施工技术方案
根据地质剖面图，本次爆破地层主要为中风化砂岩，抗压强度为42～44Mpa，施工作业空间位于复合式TBM土仓内，作业空间狭小，爆破不能一次成型，只能分步进行。盾体上部岩石的清除施工拟
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分两个阶段进行，第一阶段在刀盘前方爆破开挖一个工作洞，为第二阶段清除复合式TBM前体上方岩体，见图2。
图2 复合式TBM上部围岩爆破清除示意图
4.2、施工工艺流程
由于土仓内作业空间狭小，爆破不能一次成型，只能分步进行，因此整个开挖过程可分为两个阶段。第一阶段为工作洞开挖阶段，第二阶段为复合式TBM盾体周边岩体开挖阶段。
每个阶段的具体施工工序流程如下：施工准备（爆破区刀具拆除、设备防护、人员及物资准备）→开仓程序→钻眼→装药→设备防护→通知地表人员进行监测及巡视→仓内人员撤出→起爆→监测数据及巡视结果反馈至主机室→通风（气体检测）→效果检查→出碴→初期支护（喷砼支护）→爆破参数优化→进行下一循环作业。 五、爆破施工
5.1、爆破设计基本原则
严格遵循“浅孔、密眼、小药量、间隔装药”原则，有效控制爆破震动效应，避免和减少爆破震动对地面建筑造成不利影响。严格控制爆破后石渣块度大小（直径要控制在30CM以内），保证能够使用复合式
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TBM螺旋机直接进行出渣，缩短清渣时间。严格控制单段的最大装药量、优化炮孔布置，尽可能减少炸药爆炸产生的爆轰波及高温、高压的爆轰产物对复合式TBM刀盘及机械设备造成损伤。
5.2、爆破器材选择
根据隧道水文地质情况及作业环境的特殊性，应选用防水效果好、起爆安全的爆破器材。本次爆破选用2#岩石乳化炸药，标准药卷直径为32mm，爆速3600mm/s,雷管用毫秒延期导爆管雷管。
5.3、装药结构
炮眼直径为φ40mm，炮孔深度h控制在1.2m以内，采用不偶合及间隔装药，装药长度一般为孔深的1/3—1/2，雷管置于自上部算起装药全长的1/3—1/2处，炮孔堵塞长度不小于200mm炮泥封堵。
5.4、最小抵抗线W
最小抵抗线长度W=Kd
式中：W—最小抵抗线长度（取药包中心到自由面的最短距离）； d —钻孔最大直径，d=40mm
K—岩石性质对抵抗线的影响系数，一般取15—30，坚硬岩石取大值，软弱岩石取小值。
根据本工程的地质条件，最小抵抗线W按爆破深度1.2、1.0、0.8米分别选用0.6、0.5、0.4米。
5.5、炮孔的间距a和排距b： 电雷管起爆： a=（0.8—2.0）W； 炮孔的排距： b =（0.8—1.2）W W---最小抵抗线，米。
为确保复合式TBM安全，采取“浅孔、密眼”布孔，不同的孔深采用不同的孔距和排距列表如下：
孔 深（m） 1.2 1.0 0.8 孔 距 （m） 0.4 0.3 0.2 排 距 （m） 0.4 0.3 0.2 8
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5.6、爆破孔布置
为保证爆破后，爆破孔之间不留残埂，减少炸药使用量，一般平面上双排的，要呈等边三角形布孔，多排的，要呈梅花形布，以提高爆破效果。
5.7、单孔最大装药量Q 单孔装药量Q=0.33K a b h
K---岩石性质对抵抗线的影响系数，取25； a---孔距，米； b---排距，米； h---孔深，米。
各种情况下的单孔最大装药量Q列表如下：
孔深 （m） 1.2 1.0 0.8 孔 距（m） 0.4 0.3 0.2 排 距（m） 0.4 0.3 0.2 单孔最大装药量 （Kg） 1.58 0.74 0.26
5.8、装药结构
由于采用小药卷，根据计算的药量和实际的地质情况拟采用连续装药或间隔装药，一般采取间隔装药，以实现纵向不偶合装药。若采用连续装药方式，具体如图3爆孔装药结构示意图所示。
5.9、爆破网路
爆破网路采用非电与电爆网路相结
图3 爆孔装药结构示意图
合方式时，炮孔内用非电塑料导爆管毫秒雷管引爆炸药，孔外用电雷管传爆非电雷管。二十个左右非电毫秒雷管为一束，用一发电雷管传爆，电雷管采用大串联网路连接。爆破网路采用电起爆方式，电雷管采用大串联网路连接。以上均采用孔内延时方式起爆,起爆器选用普
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通电容式起爆器，本工程采用MBF-200型电容起爆器。 网路连接时，同一网路内的雷管必须是同厂同批同型号的，各电雷管的电阻差值不得大于0.3欧姆，流经每个电雷管的电流值必须不小于2.5安培。
网路连接完成后，用爆破专用仪表对网路进行导通，这样便可检测爆破网路的可靠性，以利准确起爆。爆破网络示意图见图4 爆破网络示意图。
5.10、起爆方式及顺序
为了增加爆破效果，起爆方式采用多排孔微差爆破，每一排孔装同一段雷管同时起爆，但每一排孔的两个边眼由于夹制作用较大，为了获得较好的爆破效果，必须延时起爆，与下一排孔同时起爆。具体见图5起爆顺序示意图。
5.11、工作洞开挖
由于土仓内作业空间狭小，爆破不能一次成型，只能分步进行，故工作洞的开挖按试爆——掏槽——断面扩大的顺序进行。
5.11.1 试爆
为优化爆破参数，确保复合式TBM安全，在正式爆破前首先要进行试爆。试爆从刀盘上部切口位置开槽，试爆区共布孔5个，炮眼布置如图7所示的1#～5#,孔间距200mm，孔深800mm，装药量200g/孔，四周及中部设空孔，爆破结束后根据爆破效果、地表监测情况对装药量及爆破参数进行调整和优化。
5.11.2 切口位置掏槽爆破
利用复合式TBM刀盘开口位置进行掏槽眼的布置，为减小爆炸产生的碎石对刀盘造成损伤，掏槽采用直眼掏槽，炮眼布置如图6所示，
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图4 爆破网络示意图
图5起爆顺序示意
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