廣州地鐵天河公園站控制施工及安全影響測試分析

李應戰, 李志剛

(中國中鐵股份有限公司， 廣東廣州 510308)

1 工程概況與地質條件分析

廣州市軌道交通十一號線(環線)呈環形線路。線路經由天河區、白云區、越秀區、荔灣區和海珠區。線路全長44.2km，全部采用地下敷設方式，全線共設32座車站，另外，代建1座車站。

1.1 地質條件分析

廣州地鐵十一號線天河公園站巖層較完整、微風化巖面埋深相差較大，呈“夾層風化”現象。透水性大，不利于明挖段圍護結構施工與土方開挖。風化巖中廣泛分布礫巖，礫石含量大，礫徑相差大，強度較高，對盾構施工影響較大，切削礫石顆粒及風化巖與刀具摩擦大，造成刀具(刀盤)壁磨損嚴重，推進緩慢。線路沿線地下水水位埋藏較淺，地下水位的變化與地下水的賦存、補給及排泄關系密切，每年4～9月為雨季，大氣降雨充沛，水位會明顯上升，而在冬季因降水減少，地下水位隨之下降，水位年變化幅度為2.5～3.0m。地下水按賦存方式分為第四系土層孔隙水，層狀基巖裂隙水、塊狀基巖裂隙水、碳酸鹽巖類裂隙溶洞水。

1.2 爆破開挖區域

爆破開挖區域工作布置見圖1。

圖1 工作布置示意

2 爆破方案及控制參數

2.1 鉆孔設備及規格

爆破試驗主爆孔采用液壓鉆機Atalas-D7進行鉆孔；爆破試驗預裂孔采用液壓鉆機Atalas-D7、QZJ-100B和手風鉆YT-28進行鉆孔。鉆頭直徑分別為76mm、80mm和38mm。

2.2 開挖爆破的各炮孔裝藥量及其相關爆破參數

參考以往爆破技術及經驗[1-3]，開挖爆破的各炮孔裝藥量及其相關爆破參數見表1。

表1 爆破設計參數

2.3 爆破炮孔布置與網絡聯結

2017年1月7日進行的爆破作業面上共布置孔數144個，采用梯段微差爆破，排間微差起爆，梯段微差間隔時間25～50ms，其網路圖見圖2。

圖2 爆破網絡聯接

3 現場爆破實施與效果

3.1 現場爆破炮孔布置

現場炮孔布置見圖3。

圖3 現場炮孔布置

3.2 現場爆破效果

2017年1月7日，位于廣州地鐵十一號線天河公園站爆破試驗，該爆破施工可以達到預期效果，破巖效果如圖4所示。

圖4 爆破后-裂巖

4 振動效應測試方法

4.1 現場爆破振動測點布置參數

借鑒振動測試方法[4-6]，用爆破振動測試儀(TC-4850)配TCS-B3振動速度傳感器進行爆破地震效應試驗，測點布置見圖5、圖6。

圖5 鉆孔和測試點布置剖面

圖6 鉆孔和測試點布置俯視

4.2 測試儀器安裝

在測點與爆區的空間距離為18m位置處布置1個測點，測量其X、Y、Z三軸方向振動(圖7)。

圖7 2#天河公園的測點位置與儀器安裝

在測點與爆區的空間距離為19.6m處布置一個測點，測量其X、Y、Z三軸方向振動(圖8)。

圖8 4#天河公園的測點位置與儀器安裝

5 爆破地震效應測試與結果分析

5.1 測試結果波形

爆破測試在兩個測試點采集到了多組數據波形，其中兩臺儀器各測到一組數據，在此對較為典型的振動速度波形進行說明(圖9)。

5.2 振動速度波形的數據處理

根據爆破地震測試到的振動波形，經參數提取并處理后，獲得的振動數據列于表2中。

6 結 論

(1)廣州市軌道交通十一號線(環線)呈環形線路地質條件及周邊環境均較為復雜，爆破影響比較大，必須從嚴控制，

圖9 2#測試點豎直Z方向振速波形

測點編號垂直向(y)水平徑向(x)軸向(z)幅值/(cm·s-1)主頻/Hz幅值/(cm·s-1)主頻/Hz幅值/(cm·s-1)主頻/Hz2#測試點1.673285.7161.390129.0321.437181.8164#測試點4.50527.9002.072200.0001.63581.633

開挖爆破的各炮孔裝藥量及其相關爆破參數一旦控制不慎，極易導致施工事故發生。

(2) 振動測試結果可得，盡管爆破單段起爆最大藥量為246kg，但在2#測試點處的垂直向峰值振動速度(Z向)為1.673cm/s，水平X向與Y向的峰值振動速度分別為1.39cm/s和1.437cm/s。而在4#測試點處垂直向峰值振動速度為4.505cm/s，水平X向與Z向的峰值振動速度分別為2.072cm/s和1.635cm/s。

(3) 試驗結果表明，按照提出的開挖爆破方法和控制參數進行施工，爆破效果較好，且周邊建筑可以保證安全，但鑒于地質條件的復雜性，仍然需要嚴格控制最大段裝藥量。