減振孔在地鐵車站爆破施工中的應用

蔣蘭英

（中鐵十七局集團第六工程有限公司，福建 福州350000）

1 工程概況

1.1 車站基本情況

鎮海路站位于鎮海路上，沿鎮海路西南～東北向布置，為地下二層（局部一層）側式站臺車站。車站起點里程YCK0+730.448，終點里程YCK1+140.077，有效站臺中心里程為YCK1+064.148，總長410.82m，采用明挖結合半蓋挖法順作法施工。車站標準段主體結構寬度為24.2m，頂板覆土 2.5～6.3m，底板埋深13.2～22.0m，標準段采用地下二層三柱四跨鋼筋混凝土框架結構。

1.2 周圍環境現狀

車站位于鎮海路上，一端跨思明南路，一端與鷺江道相連，車流量較大；車站范圍附近有婦幼保健醫院、千禧海景大酒店地下室、軍區宿舍大樓等建筑物；現狀道路范圍及周邊地下管網繁雜，如排水管、給水管、煤氣管等。

1.3 地質情況

車站南北兩端地勢高差9.1m，南高北低；東西兩側巖面最大高差5m，東低西高。車站頂板覆土2.5～6.5m，底板位于散體狀強風化花崗巖巖、中風化花崗巖、微風化花崗巖，直接涉及到雜填土、素填土、砂質粘土、殘積礫質粘性土、全風化花崗巖、散體狀強分化花崗巖、碎裂狀強風化花崗巖、中風化花崗巖、微風化花崗巖。溝槽巖石爆破量約700 m3，孔樁爆破量約1000 m3，基坑巖石爆破量約80000m3。本站基坑局部中、微風化巖層約10～20m，而且本站處于市區，車輛來往密度大，周邊存在重要性建筑物及管線需要保護，因此本站對爆破施工安全要求高，飛石和爆破地震波、沖擊波、粉塵等有害效應必須嚴格控制。

1.4 孔樁施工情況

車站有 A、B、C、D、E、F 六種樁型的圍護樁，共 610 根，其中 A、B型樁徑為800mm，C、D、E、F型樁徑為1000mm。臨時立柱樁27根，樁徑為1200mm。由于場地條件及地質因素限制，圍護樁采用人工挖孔，入巖部分采用孔樁爆破施工。車站鄰近醫院、酒店及部隊宿舍等，爆破震動對其影響較大，通過對孔樁爆破進行減震孔實驗，確定減震效果及相應減震參數，為后期車站主體開挖提供有利條件。

2 炮眼及減震孔布置

2.1 減震孔爆破原理

本減震爆破實驗主要是通過在孔樁周邊布設減震孔形成減震隔離帶，采用預裂爆破的方式來達到減震的目的。原理就是利用減震隔離帶在爆破時對爆破震動能力的大量吸收及消耗，使隔離帶后面的區域受到的震動大大減小，將爆破振速值控制在規范要求范圍以內，在爆破時減少對周邊環境的影響，從而確保了爆破安全。

2.2 炮孔布置

在孔樁中心布置一個直徑10cm的空孔，在空孔周圍布置3個掏槽孔，為直孔，距離孔樁中心15cm、17cm；周邊孔布置6個，到孔樁中心距離47cm、50cm，為垂直孔，如圖1所示。

圖1 炮眼布置圖

2.2.1 炮孔直徑

采用手持式氣動鑿巖機鉆孔，炮孔直徑40mm，a=(15～20)d。

2.2.2 炮孔深度

在小直徑孔樁入巖爆破中，巖石的周邊夾制力大，炮孔利用率低。一般炮孔深度H取孔樁直徑D的0.6～0.8倍，即H=（0.6～0.8）D。其中掏槽孔應比周邊孔加深10～20cm。

2.2.3 炸藥單耗選擇

根據本工程地形地質特點，孔樁爆破炸藥單耗2.5～3.5kg/m3，巖石堅硬，斷面積小時取大值，反之取小值。

2.2.4 單孔裝藥量計算公式

（1）每循環進尺所需用藥量Q總

Q總=3.14qD2H/4

式中：Q總—每循環進尺總裝藥量（Kg）；D—孔樁掘進直徑，（m）。

（2）單孔平均裝藥量Q單

Q單=Q總/n

式中： Q單—單孔平均裝藥量，（g）；n—工作面炮孔數量，（個）。

（3）裝藥量的分配

一般情況下，掏槽孔的藥量qt比周邊孔藥量qb多裝20～25% ，如下式。

qt=(1.20～1.25)Q單

qb=(0.85～0.95)Q單

2.2.5 裝藥、填塞

采用連續裝藥結構，如圖2。干孔用帶細沙的濕黃粘土分層密實搗固，水孔用黃沙堵塞，沙子緩慢倒入炮孔并用炮棍搗實，確保炮孔堵塞質量。

圖2 連續裝藥結構

2.2.6 起爆網絡

入孔雷管和起爆雷管均為非電導爆管雷管，整個起爆網路采用簇聯（“大把抓”）方式聯接。每簇（“一把”）中捆扎的導爆管在20根以內，反向起爆導爆管，起爆雷管距離導爆管捆扎端端頭15cm以上，導爆管應均勻分布在起爆雷管四周，用細麻繩和膠布牢實捆扎雷管和導爆管，細麻繩2層、膠布6～8層，尤其是雷管聚能穴端應加強捆扎，捆扎寬度不小于雷管長度。

采用非電毫秒延期起爆網路，每個炮孔裝1發導爆管雷管，整個起爆網路采用簇聯（“大把抓”）方式聯接，采用電火花起爆，如圖3。

圖3 起爆順序及網路示意圖

2.2.7 孔網參數、單孔藥量計算表

根據上面設計，則孔樁直徑Φ1.0m的爆破參數如表1。

表1 孔樁爆破裝藥量計算表

合適的炸藥單耗需試爆后選定。

對于直徑為1.2m的立柱樁，其輔助孔和周邊孔的數量可根據實際情況酌量增減，但各種炮孔的單孔藥量與Φ1.0m孔樁相同。

2.3 減震孔設計

減震孔采用阿特拉斯淺孔鉆機打孔，孔徑為Φ160mm，打孔深度為路面標高以下18米，在距離孔樁中心位置6m處位置設置3排減震孔，減震孔間距為250mm@250mm，梅花形布置，由于只是針對單個人工挖孔樁進行爆破減震實驗，無需太多減震孔，現場每排打5個，共25個減振孔，如圖4。

圖4 現場減震孔布置圖

3 減震孔實驗

3.1 減振孔實驗方法

此次減震孔實驗共做A、B兩組實驗。A組為同距離有無減震孔實驗，B組為震動波經過減震孔衰減實驗。通過對比兩組實驗的減震效果，得到震動波通過減震孔傳遞后的衰減效果，為今后基坑大面積爆破提供數據參考。

A組減振孔距離孔樁中心距離為6m，在減振孔與孔樁中心方向6.4m處放置一個震動監測儀，在距離孔樁中心位置同樣是6.4m處，但是無設置減震孔的位置放置一個震動監測儀。如圖5。

B組在距離孔樁中心位置5.3m，減震孔前位置放置一個震動監測儀，在距離孔樁6.7m，減振孔后位置放置一個震動檢測儀。如圖6。

圖5 A組實驗布置圖

圖6 B組實驗布置圖

3.2 減振孔實驗過程

現場根據上述方法布置震動監測儀，爆破前需用高壓風管將減震孔內的水及泥漿吹干凈，孔樁爆破覆蓋需平穩，覆蓋重量需滿足爆破方案要求，由于震動波監測儀距離爆破的孔樁距離很近，為防止飛石砸到震動監測儀，對震動波監測儀造成損壞或者對監測數據產生影響。也需要對震動監測儀進行覆蓋保護。爆破警戒前，需監測地震波檢測儀是否已開啟，接觸是否良好。

3.3 震動波監測結果及減震效果

3.3.1 監測結果

A組通過爆破后測得的數據，有減震孔的震動監測儀測得的最大震動速率為6.6cm/s,同距離無減振孔的位置測得的最大震動速率為8.3cm/s，B組減振孔前震動監測儀測得的數據為：環向10cm/s,徑向為16.7cm/s,豎向為13.2cm/s。減振孔后的震動監測儀測得的數據為：環向7.4cm/s,徑向為 6.58cm/s,豎向為 7.16cm/s。

3.3.2 減震效果

通過A組的數據分析，距離爆破點同距離范圍有設置減震孔與無設置減震孔的最大震動速率得到緩沖，震動速率減少1.7cm，減震幅度達到20%,減震效果明顯。

通過B組的數據分析，同軸線上，震動波速率通過減震孔的緩沖，在環向、徑向、豎向三個方向上都有明顯的降低。其中環向震動速率減少2.1cm/s,減震幅度達到20%,徑向震動速率減少10.12cm/s,減震幅度達到60.5%,豎向震動速率減少6.04cm/s,減震幅度達到45.7%。平均減震幅度達到42%。

4 結束語

通過此次鎮海路站人工挖孔樁爆破減震孔的實驗，充分證明了減振孔對爆破震動波緩沖效果明顯，對于像鎮海路站這樣位于廈門老城區，周邊環境復雜且敏感，需要大面積爆破開挖的車站施工，具有一定的指導意義，可在一定程度上減少對周邊環境的影響，避免過多的外界因素對施工造成不必要的干擾。