巖層洞樁法車站站內(nèi)爆破技術(shù)

朱凡

摘 要：自城市地鐵工程建設(shè)以來(lái)先后開發(fā)了明挖法、淺埋暗挖法、盾構(gòu)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(xù)修建地鐵，地鐵的施工環(huán)境多樣化、復(fù)雜化，必然帶來(lái)工法的不斷調(diào)整和改進(jìn)。原來(lái)主要運(yùn)用于土質(zhì)地層且能很好控制地表變形的洞樁法工法，也被運(yùn)用到了烏魯木齊上軟下硬的地質(zhì)環(huán)境中，成熟的工法運(yùn)用到新的施工環(huán)境中，不可避免的帶來(lái)了新的問(wèn)題。洞樁法在上軟下硬巖層中運(yùn)用，如何實(shí)現(xiàn)暗挖車站內(nèi)部安全高效的開挖。本文將從如何結(jié)合運(yùn)用明、挖挖爆破技術(shù)，實(shí)現(xiàn)安全、效率、成品保護(hù)方面做詳細(xì)介紹。

關(guān)鍵詞：巖層；暗挖車站；爆破；高效；成品保護(hù)

中圖分類號(hào)：U231.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）14-0108-02

1 巖層洞樁法工法難點(diǎn)分析

工程施工中，土層與巖層帶來(lái)的區(qū)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(qiáng)，普通的機(jī)械設(shè)備就可以滿足施工生產(chǎn)的需要。而巖層可挖性差，開挖效率是進(jìn)度關(guān)鍵，較大型的破碎錘、銑刨機(jī)、鑿巖機(jī)等設(shè)備無(wú)法進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，嚴(yán)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(yùn)用，開挖方式的選擇尤為關(guān)鍵?；诂F(xiàn)場(chǎng)施工條件限制和巖石可挖性差的特性，現(xiàn)場(chǎng)選用爆破開挖作業(yè)，爆破開挖具有適用性強(qiáng)、效率高的優(yōu)點(diǎn)。

洞樁法工法開挖工序與結(jié)構(gòu)工序具有相互交替施工的特點(diǎn)，致使站內(nèi)爆破施工存在以下問(wèn)題：（1）車站內(nèi)部已經(jīng)施工完成的成品和半成品結(jié)構(gòu)的保護(hù)，特別是中板、中柱臨近或者緊貼爆破作業(yè)面，成品保護(hù)較困難；（2）車站選擇洞樁法工法，車站上部圍巖或者周邊環(huán)境復(fù)雜，施工環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)較大。采取爆破作業(yè)必要重點(diǎn)考慮施工對(duì)環(huán)境的影響。

2 依托工程簡(jiǎn)介

烏魯木齊地鐵一號(hào)線八樓站暗挖車站長(zhǎng)198m，車站采用洞樁法工法施工，車站埋深10-11m，拱頂位于強(qiáng)風(fēng)化巖層和卵石地層中，主體位于中風(fēng)化巖層中，標(biāo)準(zhǔn)段寬23.3m，車站高度16.68m，為地下兩層拱形三跨直墻結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)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(huán)境復(fù)雜，車站主體下穿人防硐室、地下過(guò)街通道、BRT車站、大直徑雨污水管等7處一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)源，施工期間不能影響地面交通及地下過(guò)街通道正常通行。

3 爆破方案分析

暗挖站內(nèi)大量土方開挖主要集中在扣拱結(jié)構(gòu)施工完成以后下部的土方開挖，車站拱頂永久結(jié)構(gòu)已經(jīng)施工完成，相當(dāng)于一個(gè)有拱蓋的深基坑，整體爆破方案考慮采用豎眼爆破。車站結(jié)構(gòu)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?；影踩?，土方開挖無(wú)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(dāng)于一道基坑水平支撐，支撐完成后，可實(shí)施下部土方開挖。因此爆破開挖需要分層上、下兩層實(shí)施。

中板上部土方爆破開挖，需要對(duì)中柱、拱部結(jié)構(gòu)、側(cè)墻結(jié)構(gòu)及防水做好成品保護(hù)，中板下部增加了對(duì)中板的保護(hù)。土層中洞樁法中板結(jié)構(gòu)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(yù)留一定的隔振空間，才能保證在爆破作業(yè)時(shí)40cm厚中板結(jié)構(gòu)混凝土振速指標(biāo)滿足規(guī)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(jié)合方式。

4 關(guān)鍵工藝技術(shù)

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(zhǎng)度15-20m，如圖2上層土方開挖示意圖所示。

中板結(jié)構(gòu)施工完成后需要等混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)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(jìn)行爆破，第二層土方采用豎向眼爆破方式進(jìn)行開挖，如圖3下層土方開挖示意圖所示。

鉆爆設(shè)計(jì)如圖4、圖5所示。

5 成品保證措施

拱頂結(jié)構(gòu)、中柱、中板及防水層是暗挖車站站內(nèi)爆破作業(yè)保護(hù)的重點(diǎn)。

（1）拱頂襯砌混凝土大面不采取具體的保護(hù)措施，但對(duì)結(jié)構(gòu)棱角作為爆破飛石打擊的重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象，采用10×10角鋼進(jìn)行包邊保護(hù)；（2）中柱結(jié)構(gòu)保護(hù)主要通過(guò)控制爆破最小抵抗線，來(lái)減少爆破沖擊的影響。中柱鋼管樁周邊回填的砂子充當(dāng)緩沖層，減少爆破震動(dòng)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(dòng)對(duì)中板的影響；（4）逆作結(jié)構(gòu)側(cè)墻施工縫下部采用沙模作為底模，沙?？蓪⒎浪褰宇^向內(nèi)折埋設(shè)在沙體中，利用沙體作為緩沖，減少爆破對(duì)防水板的破壞。

6 運(yùn)用效果

（1）成品保護(hù)及環(huán)境保護(hù)效果情況：豎眼爆破爆破振速小，臨近爆破點(diǎn)3m結(jié)構(gòu)處測(cè)得最大爆破振速僅2.68cm/s，且拋至方向?yàn)樗椒较?，不?huì)造成對(duì)拱部結(jié)構(gòu)損傷，爆破過(guò)程基本無(wú)飛石。地面及地下通道爆破振速最大不超過(guò)0.8cm/s。下層水平眼爆破，爆破點(diǎn)正上方中板測(cè)點(diǎn)爆破振速可控制在4cm/s以內(nèi)，均小于《爆破安全規(guī)程》GB6722-2014所規(guī)定的范圍值。（2）施工功效情況：一個(gè)工作面整過(guò)爆破作業(yè)過(guò)程僅需6-7h，可爆破900方渣，可提供充足的渣土量和出渣時(shí)間，出渣過(guò)程不影響其他作業(yè)面施工，可多個(gè)作業(yè)面同時(shí)作業(yè)，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(wèn)題。（3）經(jīng)濟(jì)情況：站內(nèi)爆破方量4.7萬(wàn)方，經(jīng)統(tǒng)計(jì)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(xiàng)節(jié)約16t，約20萬(wàn)元。

7 結(jié)語(yǔ)

爆破開挖作業(yè)是目前開挖效率高且經(jīng)濟(jì)的開挖方式，豎眼爆破與水平眼爆破有效率高、單耗低等優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)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(jìn)，如何在有實(shí)現(xiàn)條件的暗挖車站內(nèi)策劃組織達(dá)到豎向眼爆破的條件，是實(shí)現(xiàn)高效開挖關(guān)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(shù)。