王建軍，尹志清

(中交隧道工程局有限公司， 廣東 廣州 511458)

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地鐵基坑爆破開挖方法與技術(shù)

王建軍，尹志清

(中交隧道工程局有限公司， 廣東 廣州 511458)

為保證施工質(zhì)量和安全，設(shè)計(jì)采用中深孔爆破，先在爆破區(qū)一側(cè)爆破拉槽創(chuàng)造新的自由，然后逐排中深孔微差爆破，在爆破周邊鑿鉆減震空孔，取得了良好的減震效果。

地鐵基坑；爆破開挖；中深孔；減振孔

1 工程概況

廣州市軌道交通四號(hào)線南延段1標(biāo)段包括一站兩區(qū)間及東出入場(chǎng)線和西出場(chǎng)線，全長約2338 m，即金隆站、金洲站～金隆站區(qū)間、金隆站～廣隆站盾構(gòu)區(qū)間、東出入場(chǎng)線和西出場(chǎng)線。周邊環(huán)境復(fù)雜(如圖1所示)，有金隆小學(xué)及南沙第一中學(xué)兩所學(xué)校，基坑距小學(xué)辦公樓約15 m，距中學(xué)宿舍樓及餐廳12 m，周邊還有大量商住樓及普通民宅。地下水可能豐富，工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件復(fù)雜，對(duì)爆破地震波和飛石控制要求比較嚴(yán)格。巖石全部為花崗巖，完整性較好，抗壓強(qiáng)度較高。

圖1 地鐵基坑周邊環(huán)境示意

2 爆破方案設(shè)計(jì)

根據(jù)地鐵基坑開挖面積、開挖深度、巖層分布、巖石性質(zhì)等情況，石方開挖方量較大，為了加快施工進(jìn)度，縮短工期，宜采用中深孔爆破方案?；颖崎_挖時(shí)只有一個(gè)自由面，炸藥爆炸后有較多的爆炸能量轉(zhuǎn)化為爆破地震波，因此先從基坑一側(cè)進(jìn)行拉槽爆破創(chuàng)造新的自由面，如圖2所示。

拉槽爆破以后，為中深孔爆破產(chǎn)生了作業(yè)面，加快了爆破作業(yè)進(jìn)度。為了達(dá)到抵抗線均勻、大塊率和殘留根底少、爆堆形態(tài)較好、臺(tái)階穩(wěn)定性較好，采用傾斜中深炮孔，如圖3所示。具體爆破參數(shù)是：鉆孔直徑為76 mm，臺(tái)階高度為6 m，底盤抵抗線W=2 m，炮孔超深0.2 m，炮孔深度6.2 m，炮孔間距2.5 m，炮孔排距為2.0 m，孔口填塞長度大于2.4 m，炸藥單耗q=0.48 kg/m3。如圖4所示。

圖2 地鐵基坑拉槽爆破示意

圖3 中深孔臺(tái)階要素示意

圖4 中深孔爆破示意

爆破振動(dòng)的控制是施工中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，為了加強(qiáng)對(duì)周圍建筑以及環(huán)境的保護(hù)，并加快施工進(jìn)度，保證施工質(zhì)量，選取減振孔替代預(yù)裂爆破孔，這樣可以減少爆破振動(dòng)的快速傳播，從而減小基坑周邊巖石地質(zhì)結(jié)構(gòu)的破壞和保持基坑地連墻的平整、穩(wěn)定。具體設(shè)計(jì)及參數(shù)如圖5所示，減振孔間距0.5 m，距離基坑外邊輪廓0.75 m。為了防止減振孔內(nèi)充水和填泥沙等物質(zhì)，采用外徑為0.11 m的PVC管扦入減振孔內(nèi)，PVC管長度與減振孔深相等，管兩端密封。

圖5 減振孔設(shè)計(jì)及參數(shù)示意

3 爆破開挖施工

地鐵基坑爆破開挖設(shè)計(jì)主要考慮基坑穩(wěn)定性和爆破地震波對(duì)周邊構(gòu)筑物的影響，同時(shí)還應(yīng)考慮飛石、灰塵等對(duì)周邊環(huán)境的影響[1-2]。根據(jù)爆破技術(shù)方案中設(shè)計(jì)的鉆爆參數(shù)進(jìn)行試爆，根據(jù)試爆振速監(jiān)測(cè)結(jié)果，調(diào)整爆破參數(shù)，直至爆破效果滿足設(shè)計(jì)要求、振速滿足安全標(biāo)準(zhǔn)[3-4]。

炮孔位置、方向和深度需符合設(shè)計(jì)要求，同時(shí)根據(jù)巖石節(jié)理發(fā)育、巖性進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整時(shí)要注意抵抗線、排距和孔距之間的關(guān)系。裝藥時(shí)要保證臺(tái)階底部密實(shí)裝藥，保證分布均勻，使其達(dá)到設(shè)計(jì)要求。填塞長度要合理，參考最小抵抗線、鉆孔直徑和巖石周邊環(huán)境，堵塞物可以用細(xì)砂土、粘土或鑿巖時(shí)的巖粉，要防止混進(jìn)石塊砸斷起爆線，填實(shí)后用沙袋壓實(shí)。為了控制爆破飛石危害，在距地面3 m位置采用覆蓋法防護(hù)，即孔位上方先用柴、草覆蓋，再用竹夾板壓緊，在竹夾板上放置適當(dāng)?shù)纳炒?/p>

爆破后巖石破碎充分，塊度分布均勻。由于增加了一個(gè)自由面，巖石拉伸破碎更加劇烈，便于后續(xù)的開挖和運(yùn)輸，爆破過程中零飛石，爆破安全控制到位。爆破過程中由于設(shè)置了減振孔，減小了爆破沖擊波對(duì)基坑邊廓的振動(dòng)沖擊，起到了很好的防護(hù)作用，邊廓成形整齊。

為了控制爆破危害，減小爆破振動(dòng)對(duì)周圍環(huán)境的影響[7]，采用低威力、低爆速的乳化炸藥，爆破時(shí)采用微差逐孔起爆技術(shù)，在基坑周邊設(shè)置減振孔，同時(shí)限制一次起爆總藥量。為了測(cè)量爆破振動(dòng)速度峰值，在距離起爆點(diǎn)最近的南沙第一中學(xué)放置傳感器進(jìn)行爆破地震測(cè)量。設(shè)置減振孔時(shí)測(cè)得的最大爆破振速為0.989 cm/s，明顯小于未設(shè)置減振孔測(cè)得的2.091 cm/s，說明減振孔能起到較好的減振效果，0.989 cm/s的振速遠(yuǎn)小于《爆破安全規(guī)程》設(shè)定的爆破地震波振動(dòng)速度3 cm/s的閾值[5-6]，因此該情況下南沙第一中學(xué)房屋結(jié)構(gòu)是安全的。

[1]劉殿中.工程爆破使用手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1999.

[2]張應(yīng)立.工程爆破實(shí)用技術(shù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社, 2005.

[3]張雪亮,王樹堂.爆破地震效應(yīng)[M].地震工程出版社，1981.

[4]汪旭光,于亞倫,劉殿中.爆破安全規(guī)程實(shí)施手冊(cè)[S].北京：人民交通出版社，2004.

[5]國家標(biāo)準(zhǔn)局.GB6722—2003爆破安全規(guī)程[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

[6]顧毅成.爆破工程施工與安全[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2004.

?旭光.爆破工程[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1992.(

2016-02-24)

王建軍(1972-)，男，山西太原人，高級(jí)工程師，主要從事爆破開挖、隧道工程方面的研究，Email:24398530@qq.com。