吊腳連續墻條件下的深基坑石方控制爆破研究

孫智鋒 石 振 王 竺

中建五局土木工程有限公司 湖南 長沙 410004

1 工程概況

長沙地鐵4號線望月湖站為島式地下3層明挖車站，兩端接盾構區間，盾構過站。車站外包全長142.5 m，標準段外包總寬21.9 m，車站施工時基坑深約29.6 m。

圍護結構采用厚“800 mm的吊腳連續墻＋4道內支撐”的方案。第1道支撐采用混凝土支撐，其規格為700 mm×900 mm；車站第2～4道支撐采用鋼支撐，規格為φ800 mm，壁厚t=16 mm。吊腳墻底部采用預應力鋼絞線鎖腳。基坑下部采用噴錨構筑法施工，錨噴段采用“厚150 mm的C25噴射混凝土＋φ8 mm@150 mm×150 mm鋼筋網＋φ25 mm@ 1.5 m×1.5 m砂漿錨桿”的支護措施。

望月湖站位于湘江西側280 m，地勢低于湘江水位，且地下水位高，地層條件復雜，地下連續墻深度達到32 m，需穿越較厚的圓礫、卵石層，基底微風化板巖層厚達到14 m，平均天然抗壓強度56 MPa。

根據現場調查，車站北側為望月湖小學內建筑，3層，淺基礎，距車站邊線19.25 m；基坑東西兩側為6～7層民宅，磚混結構，天然基礎，其中東側某民宅離主體基坑僅5.72 m，西側民宅主要離車站附屬基坑較近，距離多在10 m左右；車站南側為月宮街與望月湖路交叉路口，路口對面為2～6層民房及商鋪，磚混結構，淺基礎，與基坑最近距離15 m。

2 淺孔控制爆破參數設計

2.1 爆破器材選擇

1）炸藥。采用小臺階淺孔爆破，YT-28手持式鑿巖機鉆孔，炮眼直徑為40 mm，考慮到炮孔可能有水的情況，故選用φ32 mm乳化炸藥。

2）雷管。施工現場電線較多，為確保爆破安全，防止雜散電流、感應電、射頻電對起爆網路的不良影響，選用毫秒延期導爆管雷管，高能起爆器和擊發針起爆[1]。

2.2 爆破參數

A區臺階高度為3 m（基坑中間區域），B區臺階高度為0.8 m（東南角靠近民宅附近區域）。

開挖爆破臺階：沿基坑橫斷面開挖形成爆破小臺階，創造側向自由面。爆破工作面臺階高度按基坑位置分別設為3.0 m和0.8 m，每次爆破長度為3.6 m。

爆破進場施工時，應該進行試爆并進行爆破振動監測，依據試爆結果，為保證安全，隨時調整爆破技術參數。爆破開挖過程中，根據巖石性質的變化、爆破效果、爆破安全情況進行調整和優化。

2.3 炮孔布置

根據以上爆破參數計算，基坑石方爆破臺階高度為3 m，布置3排垂直炮孔，孔距1.4 m、排距1.2 m，炮孔呈梅花形布置，炮眼深3.3 m。

2.4 裝藥結構

采用連續裝藥結構，在高3 m臺階處，裝藥長度為1.8 m，填塞長度為1.5 m；在高0.8 m臺階處，裝藥長度為0.22 m，填塞長度為0.58 m。

2.5 炮孔填塞

在高0.8 m臺階處，填塞長度不得小于0.5 m；在高3 m臺階處，填塞長度不得小于1.3 m。

2.6 起爆網絡設計

1）起爆方式。因爆破區域環境復雜，有的爆破位置距離建筑物很近，為確保建筑物的安全，設置起爆網絡時，必須根據爆破點到建筑物的距離、建筑物的結構、爆區與建筑物間地質條件、建筑物允許最大振動速度等因素，確定單段最大起爆藥量。據此確定多段微差起爆網絡的段數和段間延期時間。

2）分段微差起爆形式。因爆破分段較多，導爆管雷管的段別有限，段間延期時差不均衡，個別段間延期時差過大，且精度小，誤差大。因此，采用孔外延時分段微差起爆形式。

3）選用雷管段別及延期時間。孔內起爆雷管選用毫秒12段導爆管雷管，延期時間為550 ms；孔間傳爆雷管選用毫秒3段導爆管雷管，延期時間為50 ms；排間選用毫秒4段導爆管雷管，延期時間為75 ms。

4）起爆網絡。布置3排炮孔時，應合理地進行逐孔起爆線路的連接（圖1）。

圖1 排炮孔逐孔起爆網絡連接示意

2.7 關鍵位置爆破

在吊腳連續墻的上部、吊腳連續墻墻底以下部位，以及基底抗滑樁部位等關鍵部位，爆破方式是：

1）新澆混凝土在初凝前，不實施爆破作業，并且在混凝土中間摻加早強劑，等混凝土達到凝固時間3～7 d后方可進行爆破，改用更小的臺階爆破參數（0.8 m），選取最小的振動速度2.0 cm/s進行安全校核。

2）在關鍵部位周邊預留厚3 m保護層，用人工開挖。

3）預留保護層內地下連續墻側布置適量減振孔，在吊腳連續墻墻腳及以下部位可設置減振溝。

3 爆破施工工序

3.1 鉆孔

用YT28鑿巖機進行鉆孔，每個鉆機應有2名鉆機手配合操作。鉆孔時，炮口數量、孔距、孔深、角度必須符合要求，鉆孔后吹出炮孔內石屑，炮孔口部用一定材料遮蓋，防止碎渣掉入堵塞炮孔。下雨時，應及時保護孔口，防止雨水流入孔內。

3.2 裝藥、連線

由爆破員完成裝藥、填塞、連線工作。裝藥前，必須檢查炮孔深度，如果孔內有水，則應將水排出，并改用防水炸藥；按照確定的藥量將炸藥裝到位；用石屑和黏土填塞，禁止用石塊填塞，并要求填滿壓實。填塞時，應注意保護雷管腳線或導爆管，防止損壞；連線時，應先將手洗（擦）干凈，用導爆管雷管起爆時，連接成并聯網絡。

3.3 安全防護

由鉆機手和普工3人協作完成炮孔的覆蓋和爆區周邊的安全防護。由于爆區距建筑物較近，故必須對炮孔采取覆蓋措施，防止個別爆破飛石飛出基坑。

3.4 安全警戒

由安全員負責組織安全警戒，警戒點的數量和布置地點在現場確定，每個警戒點派1～2人進行警戒，負責警戒區內人員、機械設備和車輛的撤離，勸阻人員、車輛進入危險區。開口爆破或鉆孔爆破位置較淺時，安全警戒距離不小于200 m。

3.5 起爆

由爆破員負責起爆網絡的連接和檢查，負責點火起爆。確認警戒人員到位，危險區人員、車輛全部撤離，待發出起爆信號后，才可點火起爆。

3.6 爆后檢查

1）爆后檢查等待時間應超過5 min，之后方準許檢查人員進入爆破作業地點；如不能確認有無盲炮，則應在15 min后進入爆區檢查。

2）露天爆破經檢查確認爆破點安全后，經當班爆破班長同意，方準許作業人員進入爆區。

3）爆破后應檢查的內容有：確認有無盲炮；井壁是否穩定，有無懸石；在爆破警戒區內公用設施及重點保護建（構）筑物安全情況。

4 施工監測

在首次爆破實施過程中，爆破監測結果顯示，本次爆破各測點振動速度均小于規定值[2]，爆破振動對周圍建（構）筑物的影響在安全范圍之內。

通過對爆破前后圍護結構的周邊地表豎向位移、周邊建（構）筑物變形、圍護結構頂部豎向位移、圍護結構深層水平位移等參數進行監測，各控制參數均處于安全限值內。