地鐵基坑爆破開挖方法與技術

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

王建軍，尹志清

(中交隧道工程局有限公司， 廣東 廣州 511458)

為保證施工質量和安全，設計采用中深孔爆破，先在爆破區一側爆破拉槽創造新的自由，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線南延段1標段包括一站兩區間及東出入場線和西出場線，全長約2338 m，即金隆站、金洲站～金隆站區間、金隆站～廣隆站盾構區間、東出入場線和西出場線。周邊環境復雜(如圖1所示)，有金隆小學及南沙第一中學兩所學校，基坑距小學辦公樓約15 m，距中學宿舍樓及餐廳12 m，周邊還有大量商住樓及普通民宅。地下水可能豐富，工程地質條件和水文地質條件復雜，對爆破地震波和飛石控制要求比較嚴格。巖石全部為花崗巖，完整性較好，抗壓強度較高。

圖1 地鐵基坑周邊環境示意

2 爆破方案設計

根據地鐵基坑開挖面積、開挖深度、巖層分布、巖石性質等情況，石方開挖方量較大，為了加快施工進度，縮短工期，宜采用中深孔爆破方案。基坑爆破開挖時只有一個自由面，炸藥爆炸后有較多的爆炸能量轉化為爆破地震波，因此先從基坑一側進行拉槽爆破創造新的自由面，如圖2所示。

拉槽爆破以后，為中深孔爆破產生了作業面，加快了爆破作業進度。為了達到抵抗線均勻、大塊率和殘留根底少、爆堆形態較好、臺階穩定性較好，采用傾斜中深炮孔，如圖3所示。具體爆破參數是：鉆孔直徑為76 mm，臺階高度為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 中深孔臺階要素示意

圖4 中深孔爆破示意

爆破振動的控制是施工中的重點和難點，為了加強對周圍建筑以及環境的保護，并加快施工進度，保證施工質量，選取減振孔替代預裂爆破孔，這樣可以減少爆破振動的快速傳播，從而減小基坑周邊巖石地質結構的破壞和保持基坑地連墻的平整、穩定。具體設計及參數如圖5所示，減振孔間距0.5 m，距離基坑外邊輪廓0.75 m。為了防止減振孔內充水和填泥沙等物質，采用外徑為0.11 m的PVC管扦入減振孔內，PVC管長度與減振孔深相等，管兩端密封。

圖5 減振孔設計及參數示意

3 爆破開挖施工

地鐵基坑爆破開挖設計主要考慮基坑穩定性和爆破地震波對周邊構筑物的影響，同時還應考慮飛石、灰塵等對周邊環境的影響[1-2]。根據爆破技術方案中設計的鉆爆參數進行試爆，根據試爆振速監測結果，調整爆破參數，直至爆破效果滿足設計要求、振速滿足安全標準[3-4]。

炮孔位置、方向和深度需符合設計要求，同時根據巖石節理發育、巖性進行調整，調整時要注意抵抗線、排距和孔距之間的關系。裝藥時要保證臺階底部密實裝藥，保證分布均勻，使其達到設計要求。填塞長度要合理，參考最小抵抗線、鉆孔直徑和巖石周邊環境，堵塞物可以用細砂土、粘土或鑿巖時的巖粉，要防止混進石塊砸斷起爆線，填實后用沙袋壓實。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，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的沙袋。

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

為了控制爆破危害，減小爆破振動對周圍環境的影響[7]，采用低威力、低爆速的乳化炸藥，爆破時采用微差逐孔起爆技術，在基坑周邊設置減振孔，同時限制一次起爆總藥量。為了測量爆破振動速度峰值，在距離起爆點最近的南沙第一中學放置傳感器進行爆破地震測量。設置減振孔時測得的最大爆破振速為0.989 cm/s，明顯小于未設置減振孔測得的2.091 cm/s，說明減振孔能起到較好的減振效果，0.989 cm/s的振速遠小于《爆破安全規程》設定的爆破地震波振動速度3 cm/s的閾值[5-6]，因此該情況下南沙第一中學房屋結構是安全的。

[1]劉殿中.工程爆破使用手冊[M].北京：冶金工業出版社，1999.

[2]張應立.工程爆破實用技術[M].北京:冶金工業出版社, 2005.

[3]張雪亮,王樹堂.爆破地震效應[M].地震工程出版社，1981.

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

[5]國家標準局.GB6722—2003爆破安全規程[S].北京：中國標準出版社，2004.

[6]顧毅成.爆破工程施工與安全[M].北京：冶金工業出版社，2004.

?旭光.爆破工程[M].北京：冶金工業出版社，1992.(

2016-02-24)

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