周邊環(huán)境復(fù)雜條件下地鐵基坑微震爆破施工工藝

蔣 蕤 黃遠(yuǎn)飛 周永亮 中建四局土木工程有限公司

1 前言

隨著城市化不斷推進(jìn)，人口和城市規(guī)模的不斷增加，地鐵在許多城市公共交通中已擔(dān)負(fù)起主要的乘客運(yùn)輸任務(wù)，地鐵已經(jīng)是一個(gè)大城市主要的交通工具區(qū)域化樞紐工具，加快了大城市各區(qū)域經(jīng)濟(jì)和交通的發(fā)展。地鐵施工面對(duì)復(fù)雜的周邊環(huán)境，特別是有堅(jiān)硬巖層的情況下地鐵基坑開挖已經(jīng)成為地鐵施工技術(shù)的難點(diǎn)和重點(diǎn)。本工法主要以長沙地鐵四號(hào)線湖南大學(xué)地鐵站為基礎(chǔ)，在復(fù)雜的周邊環(huán)境情況下，面對(duì)堅(jiān)硬的巖層，首先采用氣體爆破，工效十分低下，同時(shí)也對(duì)周邊環(huán)境擾動(dòng)很大；最后采用淺孔微震爆破的施工工藝，滿足了周邊環(huán)境的安全同時(shí)保證了現(xiàn)場施工進(jìn)度的要求。

2 工藝原理、關(guān)鍵工藝及技術(shù)

微震爆破主要是通過在基坑四周布設(shè)減震孔形成有效隔離帶，采用微震爆破的方式，來達(dá)到減小爆破震動(dòng)的目的。其原理就是利用隔離帶在爆破時(shí)，對(duì)爆破震動(dòng)能力的吸收及消耗，減小隔離帶后面區(qū)域受到的震動(dòng)。減少單次爆破的裝藥量，少裝藥多打孔，在爆破時(shí)也較大減少了對(duì)上部建筑物的擾動(dòng)。爆破過程中采取信息化施工管理，實(shí)時(shí)監(jiān)測震動(dòng)速度，從而確保了爆破安全。

關(guān)鍵工藝及技術(shù)：基坑減震孔布置技術(shù)、延緩起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、爆破飛石控制技術(shù)、爆破信息化施工技術(shù)。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

本工程采用淺孔臺(tái)階松動(dòng)微震爆破整體方案，在事先用開挖好的基坑內(nèi)進(jìn)行淺孔鉆孔作業(yè)，按松動(dòng)爆破進(jìn)行柱狀裝藥的爆破技術(shù)。其主要爆破參數(shù)設(shè)計(jì)如下。

3.1 淺孔臺(tái)階微震爆破參數(shù)

（1）臺(tái)階高度H=2.0m；（2）鉆孔直徑d=38mm～40mm；（3）孔距a=（1～1.2）W=1.2m～1.4m，取1.4m；（4）排距b=W=1.2m；（5）孔深L=H+h=2+0.3=2.3m；（6）超深h=（0.1～0.15）H=0.2m～0.3m，取0.3m；（7）單次消耗炸藥q=0.3kg/m3～0.4kg/m3，取0.3mkg/m3；（8）單孔裝藥量Q=qWH a=0.3×1.2×2×1.4＝1kg。

3.2 炮孔布置

根據(jù)上述爆破參數(shù)計(jì)算，基坑石方爆破臺(tái)階高度2米，布置有3排垂直炮孔，基坑兩側(cè)保護(hù)層1.5m、孔深2.3m、排距1.2m、孔距1.4m。實(shí)際爆破基坑的寬度為20.7m減去兩側(cè)保護(hù)層各1.5m為17.7m。

3.3 裝藥結(jié)構(gòu)

裝藥結(jié)構(gòu)是指炸藥在裝填時(shí)的狀態(tài)，本工程采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，裝藥深度為1.1m，填塞深度為1.2m。

4 炮孔填塞

炮孔裝藥后剩余部分全部用炮泥填塞，填塞要求：（1）填塞材料用沙質(zhì)粘土，不得用石塊填塞。（2）填塞深度不少于1.2m。（3）用木質(zhì)炮棍逐層將炮泥壓緊并填滿炮孔。（4）填塞時(shí)不得損傷導(dǎo)爆管雷管的腳線。

5 起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)

5.1 起爆方式

采用導(dǎo)爆管雷管起爆的方式，因爆破區(qū)域環(huán)境復(fù)雜，離燃?xì)夤艿篮兔穹枯^近，為了確保燃?xì)夤艿篮兔穹康慕^對(duì)安全，選擇逐孔起爆方式。

5.2 雷管段別及延期時(shí)間

排間：選用毫秒5段導(dǎo)爆管雷管，延期時(shí)間為110ms，孔內(nèi)：選用毫秒12段導(dǎo)爆管雷管，延期時(shí)間為550ms，孔外：選用毫秒3段導(dǎo)爆管雷管過橋，延期時(shí)間為50ms。

6 爆破振動(dòng)安全評(píng)估及安全措施

6.1 爆破振動(dòng)速度

爆破地震波振動(dòng)速度可根據(jù)GB 6722－2014《爆破安全規(guī)程》的規(guī)定質(zhì)點(diǎn)垂直振速公式（前蘇聯(lián)薩道夫斯基公式）來計(jì)算：

式中：

Q——炸藥量，齊發(fā)爆破是總藥量，延緩爆破是最大單段藥量，單位千克（kg）；

R——爆破振動(dòng)安全允許距離，單位米（m）；

V— —保護(hù)對(duì)象所在地安全允許質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度，單位為厘米每秒cm/s；

K，α——與爆破點(diǎn)至保護(hù)對(duì)象間的地質(zhì)條件、地形有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，應(yīng)該通過現(xiàn)場的試驗(yàn)結(jié)果確定。

6.2 爆破振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局頒布的GB 6722—2014《爆破安全規(guī)程》中“13.2爆破振動(dòng)安全允許距離”中，對(duì)建（構(gòu)）筑物爆破振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)作出了相應(yīng)規(guī)定。

7 結(jié)語

本文通過對(duì)淺孔微震爆破的設(shè)計(jì)研究，并應(yīng)用于長沙地鐵4號(hào)線湖南大學(xué)站實(shí)際工程中，取得了良好的效益。微震爆破具有爆破振動(dòng)小、爆破零飛石、安全有效等優(yōu)點(diǎn)，微震爆破的應(yīng)用為有效的保證了施工周邊環(huán)境的安全穩(wěn)定，加快了工程的施工進(jìn)度，特別對(duì)于一些工期較緊的工程，無疑是一個(gè)很好地選擇。通過對(duì)微震爆破的設(shè)計(jì)與研究并在實(shí)際工程中應(yīng)用，取得良好的效益同時(shí)也積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，期待能為以后的類似工程提供一定的借鑒作用。