巖層洞樁法車站站內爆破技術

朱凡

摘 要：自城市地鐵工程建設以來先后開發了明挖法、淺埋暗挖法、盾構法、蓋挖法等多種修建地鐵的施工方法，隨著一線及二線城市陸續修建地鐵，地鐵的施工環境多樣化、復雜化，必然帶來工法的不斷調整和改進。原來主要運用于土質地層且能很好控制地表變形的洞樁法工法，也被運用到了烏魯木齊上軟下硬的地質環境中，成熟的工法運用到新的施工環境中，不可避免的帶來了新的問題。洞樁法在上軟下硬巖層中運用，如何實現暗挖車站內部安全高效的開挖。本文將從如何結合運用明、挖挖爆破技術，實現安全、效率、成品保護方面做詳細介紹。

關鍵詞：巖層；暗挖車站；爆破；高效；成品保護

中圖分類號：U231.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）14-0108-02

1 巖層洞樁法工法難點分析

工程施工中，土層與巖層帶來的區別主要在于開挖方式不同。暗挖車站有限的施工通道和施工空間，土層中可挖性強，普通的機械設備就可以滿足施工生產的需要。而巖層可挖性差，開挖效率是進度關鍵，較大型的破碎錘、銑刨機、鑿巖機等設備無法進入現場作業，嚴重影響了開挖的效率。洞樁法大體量的開挖方量在巖層中運用，開挖方式的選擇尤為關鍵。基于現場施工條件限制和巖石可挖性差的特性，現場選用爆破開挖作業，爆破開挖具有適用性強、效率高的優點。

洞樁法工法開挖工序與結構工序具有相互交替施工的特點，致使站內爆破施工存在以下問題：（1）車站內部已經施工完成的成品和半成品結構的保護，特別是中板、中柱臨近或者緊貼爆破作業面，成品保護較困難；（2）車站選擇洞樁法工法，車站上部圍巖或者周邊環境復雜，施工環境風險較大。采取爆破作業必要重點考慮施工對環境的影響。

2 依托工程簡介

烏魯木齊地鐵一號線八樓站暗挖車站長198m，車站采用洞樁法工法施工，車站埋深10-11m，拱頂位于強風化巖層和卵石地層中，主體位于中風化巖層中，標準段寬23.3m，車站高度16.68m，為地下兩層拱形三跨直墻結構，主體結構采用逆作法施工。暗挖車站斷面圖如圖1所示。

車站站址位于市政道路路口正下方，周邊環境復雜，車站主體下穿人防硐室、地下過街通道、BRT車站、大直徑雨污水管等7處一級風險源，施工期間不能影響地面交通及地下過街通道正常通行。

3 爆破方案分析

暗挖站內大量土方開挖主要集中在扣拱結構施工完成以后下部的土方開挖，車站拱頂永久結構已經施工完成，相當于一個有拱蓋的深基坑，整體爆破方案考慮采用豎眼爆破。車站結構采用逆作法施工，中板下部土方需要在中板施工完成后開挖。為確保基坑安全，土方開挖無法一次開挖到底部，只能開挖至中板下部一定深度，中板施工完成后，相當于一道基坑水平支撐，支撐完成后，可實施下部土方開挖。因此爆破開挖需要分層上、下兩層實施。

中板上部土方爆破開挖，需要對中柱、拱部結構、側墻結構及防水做好成品保護，中板下部增加了對中板的保護。土層中洞樁法中板結構施工是利用找平的土層做地模，采用爆破工藝的洞樁法中板，必須在中板預留一定的隔振空間，才能保證在爆破作業時40cm厚中板結構混凝土振速指標滿足規范要求。下層爆破受頂部中板空間限制，采用水平眼爆破加豎眼爆破相結合方式。

4 關鍵工藝技術

中板上部土方開挖以豎向分層為主，上層土方需開挖至中板板底以下1.9m，開挖高度約6m，共分3層開挖，每層開挖高度控制在2-2.2m，一次爆破開挖開挖長度15-20m，如圖2上層土方開挖示意圖所示。

中板結構施工完成后需要等混凝土結構強度達到設計強度后進行中板下部土石方爆破開挖。中板下層土方分2層開挖，第一層采用水平眼爆破方式進行爆破，第二層土方采用豎向眼爆破方式進行開挖，如圖3下層土方開挖示意圖所示。

鉆爆設計如圖4、圖5所示。

5 成品保證措施

拱頂結構、中柱、中板及防水層是暗挖車站站內爆破作業保護的重點。

（1）拱頂襯砌混凝土大面不采取具體的保護措施，但對結構棱角作為爆破飛石打擊的重點保護對象，采用10×10角鋼進行包邊保護；（2）中柱結構保護主要通過控制爆破最小抵抗線，來減少爆破沖擊的影響。中柱鋼管樁周邊回填的砂子充當緩沖層，減少爆破震動的影響；（3）上層土方開挖需超挖至中板以下一部分，作為下層爆破的減振帶，減小爆破震動對中板的影響；（4）逆作結構側墻施工縫下部采用沙模作為底模，沙模可將防水板接頭向內折埋設在沙體中，利用沙體作為緩沖，減少爆破對防水板的破壞。

6 運用效果

（1）成品保護及環境保護效果情況：豎眼爆破爆破振速小，臨近爆破點3m結構處測得最大爆破振速僅2.68cm/s，且拋至方向為水平方向，不會造成對拱部結構損傷，爆破過程基本無飛石。地面及地下通道爆破振速最大不超過0.8cm/s。下層水平眼爆破，爆破點正上方中板測點爆破振速可控制在4cm/s以內，均小于《爆破安全規程》GB6722-2014所規定的范圍值。（2）施工功效情況：一個工作面整過爆破作業過程僅需6-7h，可爆破900方渣，可提供充足的渣土量和出渣時間，出渣過程不影響其他作業面施工，可多個作業面同時作業，干擾小。開挖能力很容易滿足出渣能力，解決了開挖難度大，效率低的問題。（3）經濟情況：站內爆破方量4.7萬方，經統計該爆破方案平均單耗約0.26kg/方，正常隧道水平眼爆破單耗約0.6kg/方，不考慮雷管僅炸藥一項節約16t，約20萬元。

7 結語

爆破開挖作業是目前開挖效率高且經濟的開挖方式，豎眼爆破與水平眼爆破有效率高、單耗低等優勢。現狀暗挖巖層硐室爆破主要還是采用水平眼爆破的方式掘進，如何在有實現條件的暗挖車站內策劃組織達到豎向眼爆破的條件，是實現高效開挖關鍵。下一步我們也將研究如何在蓋挖法、拱蓋法等工法下研究高效的爆破技術。