復(fù)雜環(huán)境下地鐵明挖深基坑的爆破施工

鄭文豪

（中鐵十一局集團(tuán)城市軌道工程有限公司 湖北武漢 430000）

1 前言

在地鐵工程的施工當(dāng)中會(huì)開挖巖石的基坑，其開挖基坑特征是環(huán)境復(fù)雜并大多處于市區(qū)，需保護(hù)附近的建筑物和設(shè)備，人和車較多，在爆破的安全方面有較高要求，務(wù)必要對飛石于爆破的沖擊波、地震波等加以有效管控，經(jīng)選擇管控爆破的技術(shù)，管控裝的藥量及布設(shè)減震孔和防護(hù)網(wǎng)等舉措來保護(hù)附近的建筑物與設(shè)備。

2 工程概括

我國的某一個(gè)地鐵站屬于明挖的車站，是TBM始發(fā)的車站，布局為局部3層地下2層，其地質(zhì)是微、中、強(qiáng)風(fēng)化的花崗巖，基巖的裂隙水是主要的地下水，需實(shí)施爆破，選擇明挖施工，兩端的區(qū)間和車站相鄰的位置都選擇暗挖施工。車站一共設(shè)置了出入口2個(gè)，風(fēng)亭2組，疏散口1個(gè)，預(yù)留口2個(gè)以及預(yù)留的商業(yè)出入口4個(gè)。車站的主體與附屬的結(jié)構(gòu)都選擇明挖的方法來施工。此工程圍護(hù)的結(jié)構(gòu)采取鋼管樁加錨索圍護(hù)的型式，南北兩邊都是居民區(qū)域，并且是進(jìn)出市區(qū)主干道，人、車的流量較大。此爆破點(diǎn)的北面離著5.5m的距離是鋼筋制造區(qū)，多層的樓房離著22m，南面離著5.5m就是辦公區(qū)域，離著23m就是多層的居民樓。東西兩邊是原先的道路，在爆破區(qū)域的四邊都用高4m的圍擋來阻隔。此爆破區(qū)域的巖石特征上端是強(qiáng)風(fēng)化的花崗巖，下端是中、微風(fēng)化的花崗巖。

3 爆破施工介紹

3.1 爆破的試驗(yàn)方案

在相似工程爆破施工的經(jīng)驗(yàn)前提下，與此工程實(shí)際的地質(zhì)狀況相結(jié)合，在地質(zhì)條件不同的區(qū)域?qū)嵤┍埔郧?，?yīng)先實(shí)施爆破的試驗(yàn)，來獲取爆破孔網(wǎng)最好的參數(shù)、最優(yōu)的孔距與單位的耗藥量。按照各不相同的風(fēng)化情況分成微、中、強(qiáng)三種風(fēng)化，分別在不同風(fēng)化段實(shí)施不同的測試，經(jīng)多次的爆破測試來充分的了解握地質(zhì)不同的巖石其可爆破特點(diǎn)與性能，進(jìn)而獲得最科學(xué)的孔網(wǎng)參數(shù)與單位耗量。此外，對上一次的爆破進(jìn)行總結(jié)并在這一基礎(chǔ)上對爆破的參數(shù)加以設(shè)計(jì)與調(diào)整，應(yīng)對每次的爆破及時(shí)的加以總結(jié)、分析與調(diào)整，為實(shí)際的施工提供便利。

3.2 爆破的設(shè)計(jì)

連續(xù)耦合的裝藥結(jié)構(gòu)與孔底反向的起爆方法。此爆破的參數(shù)經(jīng)對爆破的振速與粒徑加以充分考慮設(shè)計(jì)而來。鉆孔的孔徑d按照鉆機(jī)的性能與臺(tái)階的高度及地質(zhì)情況擬定d為40～42cm。臺(tái)階的高度H按照實(shí)際的地形與爆破的振速均達(dá)到爆破的相關(guān)要求而擬定。根據(jù)孔徑倍數(shù)擬定最低的抵抗線W，超深h為（0.10～0.35）W，炮孔的是深度l為h+H，炮孔相互間的距離a為（0.8-2.0）W，炮孔排距b為（0.8～1.2）W，因附近的環(huán)境較為復(fù)雜，固a、b均取最小值。單位炸藥的消耗量q為（0.24～0.3）kg/m3。單個(gè)孔的藥量Q為qabl，回填的長度應(yīng)比最低的抵抗線W高。根據(jù)地鐵工程現(xiàn)場情況與實(shí)際爆破的效果，在施工時(shí)及時(shí)對爆破的參數(shù)加以調(diào)整，使其效果達(dá)至最優(yōu)程度。

3.3 爆破施工的工藝

3.3.1 布孔與孔位的選擇

邊孔和臺(tái)階的邊需預(yù)留1～2m，按照設(shè)計(jì)的相關(guān)要求并通過測量來明確孔位位置，應(yīng)防止孔位布設(shè)于巖性的變化較大與節(jié)理發(fā)育等位置，若處于這樣的位置，應(yīng)對及時(shí)對孔位加以調(diào)整，并注意排距、抵抗線與孔距間的距離。鉆孔最標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量應(yīng)與炮孔設(shè)計(jì)的位置、深度與方向相符。應(yīng)準(zhǔn)正平直齊。鉆孔應(yīng)鉆于設(shè)計(jì)好的位置，鉆孔的方向應(yīng)準(zhǔn)確，不可歪斜，各個(gè)鉆孔間需平行，各個(gè)孔鉆的要順直，不可彎曲，所有孔都應(yīng)鉆至設(shè)計(jì)的孔深度且孔底需于相同的平面之上。在布孔的時(shí)候還需注意以下幾點(diǎn)：①開挖面未平整的時(shí)候，布孔應(yīng)當(dāng)在凸坡或是緩坡的位置，避免由于抵抗線太大出現(xiàn)大塊情況。②坡面的角度較緩的時(shí)候，應(yīng)于坡腳位置補(bǔ)鉆上淺孔或是增加超深。③當(dāng)?shù)匦屋^為復(fù)雜的時(shí)候，需防止由于局部位置抵抗線太小導(dǎo)致出現(xiàn)水平?jīng)_炮的情況，布置圖如圖1所示。

圖1 孔位的布置圖

3.3.2 檢查鉆孔與排水

在裝藥之前，務(wù)必檢查所有的鉆孔，若發(fā)現(xiàn)鉆孔存在淤堵，應(yīng)用炮棍加以清除，難以清除的采取高壓風(fēng)來將其吹出。若重要位置鉆孔的堵塞物未清除，則需重新于邊上鉆孔，不然會(huì)對爆破的效果造成影響。為避免堵孔，應(yīng)當(dāng)在鉆孔完成以后把巖粉及時(shí)清除干凈，若不能清理干凈，需將超深適當(dāng)提高，來存儲(chǔ)巖石粉末。尤其需注意，不可將孔口開為喇叭的形狀。如果在鉆鑿時(shí)出現(xiàn)巖石破碎的情況，應(yīng)用泥漿來對縫隙加以固封。在鉆孔當(dāng)中，及時(shí)把孔口的巖渣與碎石清理掉并將其弄平，避免掉進(jìn)孔里。鉆孔工作結(jié)束之后應(yīng)將孔口封好，若下雨時(shí)需利用泥土與巖粉等來圍住孔口，然后用油氈與塑料布等蓋嚴(yán)實(shí)，避免雨水將巖粉沖至孔里。

3.3.3 裝藥與填塞

裝藥的量務(wù)必與設(shè)計(jì)藥量相符，若孔位與抵抗線等發(fā)生變化，需對藥量及時(shí)加以調(diào)整。裝藥的時(shí)候應(yīng)當(dāng)使用炮錘與炮棍且炮棍務(wù)必是使用塑料、竹桿及木頭等材料制造的。若鉆孔的孔壁未平整，那么應(yīng)使用炮棍加以處理，確保能順暢的裝藥。按照設(shè)計(jì)藥量將藥于各孔口放置好，并將起爆的部位加以標(biāo)示。裝藥的結(jié)構(gòu)利用反向起爆方式，需關(guān)注裝的藥是否合理，中間部位是否存在空段情況，應(yīng)當(dāng)使用炮棍加以輕搗，確保藥緊密。在爆破的時(shí)候，務(wù)必要對孔口加以填塞，并且確保填塞達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。鉆孔的直徑、最低的抵抗線、及爆破的環(huán)境對填塞的長度有影響，填塞的長度應(yīng)比抵抗線高或是鉆孔直徑20～40倍。堵塞物可選擇黏土、細(xì)砂土及巖石粉末，應(yīng)特別注意預(yù)防混入石塊而將起爆線弄斷。裝藥時(shí)要對起爆線加以檢查，避免由于堵塞而導(dǎo)致出現(xiàn)瞎炮的情況。

4 爆破施工當(dāng)中的管控

4.1 飛石管控

為避免飛石對影響附近居民樓與道路上的人員和車輛等造成傷害，應(yīng)采取相關(guān)的管控舉措。在爆破的時(shí)候，應(yīng)選擇密度較大的炮被，若離馬路與樓房較近，應(yīng)加蓋上2層，防止石碴由炮被的縫隙處飛出。對爆碴的拋擲方位進(jìn)行嚴(yán)格的管控，務(wù)必要使炮眼垂直，保證炮孔的堵塞長度與質(zhì)量等，防止發(fā)生沖天炮的情況。經(jīng)對抵抗線方位加以調(diào)整來管控飛石的方位，設(shè)置基坑頂防拋網(wǎng)對飛石的高度加以管控。

4.2 減震管控

爆破的振動(dòng)會(huì)損壞到建筑物等，其程度和質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)快慢有直接關(guān)系，為減輕爆破給建筑物等帶來的影響，需將相關(guān)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度降至最低，并對炸藥的品種合理選擇，對最大段的爆破藥量加以限制，利用微差爆破來減小振動(dòng)以及加大爆破的自由面等。

4.3 爆破監(jiān)測

為確保安全與信息化的施工，應(yīng)當(dāng)與現(xiàn)場施工的環(huán)境與工況等相結(jié)合，成立工程爆破監(jiān)測部門，其最為主要的目的就是了解爆破對于附近環(huán)境所造成的影響，并及時(shí)將情況反饋給施工與設(shè)計(jì)的部門，保證工程與附近建筑物安全。主要的監(jiān)測內(nèi)容包括基坑的圈梁與邊坡水平移動(dòng)，附近的道路、管線、地面、建筑物沉降及爆破的震動(dòng)情況等。

5 結(jié)束語

復(fù)雜環(huán)境下地鐵明挖深基坑的爆破施工主要應(yīng)熟悉掌握施工的環(huán)境與條件等，對爆破施工的方案加以科學(xué)合理的選擇，經(jīng)爆破施工當(dāng)中對減震與監(jiān)測等加以管控，并對人員與技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的管理，爭取將爆破施工對附近造成的影響降至最低。