地铁基坑爆破开挖方法与技术

王建军，尹志清

(中交隧道工程局有限公司， 广东 广州 511458)



地铁基坑爆破开挖方法与技术

王建军，尹志清

(中交隧道工程局有限公司， 广东 广州 511458)

为保证施工质量和安全，设计采用中深孔爆破，先在爆破区一侧爆破拉槽创造新的自由，然后逐排中深孔微差爆破，在爆破周边凿钻减震空孔，取得了良好的减震效果。

地铁基坑；爆破开挖；中深孔；减振孔

1 工程概况

广州市轨道交通四号线南延段1标段包括一站两区间及东出入场线和西出场线，全长约2338 m，即金隆站、金洲站～金隆站区间、金隆站～广隆站盾构区间、东出入场线和西出场线。周边环境复杂(如图1所示)，有金隆小学及南沙第一中学两所学校，基坑距小学办公楼约15 m，距中学宿舍楼及餐厅12 m，周边还有大量商住楼及普通民宅。地下水可能丰富，工程地质条件和水文地质条件复杂，对爆破地震波和飞石控制要求比较严格。岩石全部为花岗岩，完整性较好，抗压强度较高。

图1 地铁基坑周边环境示意

2 爆破方案设计

根据地铁基坑开挖面积、开挖深度、岩层分布、岩石性质等情况，石方开挖方量较大，为了加快施工进度，缩短工期，宜采用中深孔爆破方案。基坑爆破开挖时只有一个自由面，炸药爆炸后有较多的爆炸能量转化为爆破地震波，因此先从基坑一侧进行拉槽爆破创造新的自由面，如图2所示。

拉槽爆破以后，为中深孔爆破产生了作业面，加快了爆破作业进度。为了达到抵抗线均匀、大块率和残留根底少、爆堆形态较好、台阶稳定性较好，采用倾斜中深炮孔，如图3所示。具体爆破参数是：钻孔直径为76 mm，台阶高度为6 m，底盘抵抗线W=2 m，炮孔超深0.2 m，炮孔深度6.2 m，炮孔间距2.5 m，炮孔排距为2.0 m，孔口填塞长度大于2.4 m，炸药单耗q=0.48 kg/m3。如图4所示。

图2 地铁基坑拉槽爆破示意

图3 中深孔台阶要素示意

图4 中深孔爆破示意

爆破振动的控制是施工中的重点和难点，为了加强对周围建筑以及环境的保护，并加快施工进度，保证施工质量，选取减振孔替代预裂爆破孔，这样可以减少爆破振动的快速传播，从而减小基坑周边岩石地质结构的破坏和保持基坑地连墙的平整、稳定。具体设计及参数如图5所示，减振孔间距0.5 m，距离基坑外边轮廓0.75 m。为了防止减振孔内充水和填泥沙等物质，采用外径为0.11 m的PVC管扦入减振孔内，PVC管长度与减振孔深相等，管两端密封。

图5 减振孔设计及参数示意

3 爆破开挖施工

地铁基坑爆破开挖设计主要考虑基坑稳定性和爆破地震波对周边构筑物的影响，同时还应考虑飞石、灰尘等对周边环境的影响[1-2]。根据爆破技术方案中设计的钻爆参数进行试爆，根据试爆振速监测结果，调整爆破参数，直至爆破效果满足设计要求、振速满足安全标准[3-4]。

炮孔位置、方向和深度需符合设计要求，同时根据岩石节理发育、岩性进行调整，调整时要注意抵抗线、排距和孔距之间的关系。装药时要保证台阶底部密实装药，保证分布均匀，使其达到设计要求。填塞长度要合理，参考最小抵抗线、钻孔直径和岩石周边环境，堵塞物可以用细砂土、粘土或凿岩时的岩粉，要防止混进石块砸断起爆线，填实后用沙袋压实。为了控制爆破飞石危害，在距地面3 m位置采用覆盖法防护，即孔位上方先用柴、草覆盖，再用竹夹板压紧，在竹夹板上放置适当的沙袋。

爆破后岩石破碎充分，块度分布均匀。由于增加了一个自由面，岩石拉伸破碎更加剧烈，便于后续的开挖和运输，爆破过程中零飞石，爆破安全控制到位。爆破过程中由于设置了减振孔，减小了爆破冲击波对基坑边廓的振动冲击，起到了很好的防护作用，边廓成形整齐。

为了控制爆破危害，减小爆破振动对周围环境的影响[7]，采用低威力、低爆速的乳化炸药，爆破时采用微差逐孔起爆技术，在基坑周边设置减振孔，同时限制一次起爆总药量。为了测量爆破振动速度峰值，在距离起爆点最近的南沙第一中学放置传感器进行爆破地震测量。设置减振孔时测得的最大爆破振速为0.989 cm/s，明显小于未设置减振孔测得的2.091 cm/s，说明减振孔能起到较好的减振效果，0.989 cm/s的振速远小于《爆破安全规程》设定的爆破地震波振动速度3 cm/s的阈值[5-6]，因此该情况下南沙第一中学房屋结构是安全的。

[1]刘殿中.工程爆破使用手册[M].北京：冶金工业出版社，1999.

[2]张应立.工程爆破实用技术[M].北京:冶金工业出版社, 2005.

[3]张雪亮,王树堂.爆破地震效应[M].地震工程出版社，1981.

[4]汪旭光,于亚伦,刘殿中.爆破安全规程实施手册[S].北京：人民交通出版社，2004.

[5]国家标准局.GB6722—2003爆破安全规程[S].北京：中国标准出版社，2004.

[6]顾毅成.爆破工程施工与安全[M].北京：冶金工业出版社，2004.

�旭光.爆破工程[M].北京：冶金工业出版社，1992.(

2016-02-24)

王建军(1972-)，男，山西太原人，高级工程师，主要从事爆破开挖、隧道工程方面的研究，Email:24398530@qq.com。