周邊環境復雜條件下地鐵基坑微震爆破施工工藝

蔣 蕤 黃遠飛 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，人口和城市規模的不斷增加，地鐵在許多城市公共交通中已擔負起主要的乘客運輸任務，地鐵已經是一個大城市主要的交通工具區域化樞紐工具，加快了大城市各區域經濟和交通的發展。地鐵施工面對復雜的周邊環境，特別是有堅硬巖層的情況下地鐵基坑開挖已經成為地鐵施工技術的難點和重點。本工法主要以長沙地鐵四號線湖南大學地鐵站為基礎，在復雜的周邊環境情況下，面對堅硬的巖層，首先采用氣體爆破，工效十分低下，同時也對周邊環境擾動很大；最后采用淺孔微震爆破的施工工藝，滿足了周邊環境的安全同時保證了現場施工進度的要求。

2 工藝原理、關鍵工藝及技術

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

關鍵工藝及技術：基坑減震孔布置技術、延緩起爆網絡設計、爆破飛石控制技術、爆破信息化施工技術。

3 施工工藝流程及操作要點

本工程采用淺孔臺階松動微震爆破整體方案，在事先用開挖好的基坑內進行淺孔鉆孔作業，按松動爆破進行柱狀裝藥的爆破技術。其主要爆破參數設計如下。

3.1 淺孔臺階微震爆破參數

（1）臺階高度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

根據上述爆破參數計算，基坑石方爆破臺階高度2米，布置有3排垂直炮孔，基坑兩側保護層1.5m、孔深2.3m、排距1.2m、孔距1.4m。實際爆破基坑的寬度為20.7m減去兩側保護層各1.5m為17.7m。

3.3 裝藥結構

裝藥結構是指炸藥在裝填時的狀態，本工程采用連續裝藥結構，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）填塞材料用沙質粘土，不得用石塊填塞。（2）填塞深度不少于1.2m。（3）用木質炮棍逐層將炮泥壓緊并填滿炮孔。（4）填塞時不得損傷導爆管雷管的腳線。

5 起爆網路設計

5.1 起爆方式

采用導爆管雷管起爆的方式，因爆破區域環境復雜，離燃氣管道和民房較近，為了確保燃氣管道和民房的絕對安全，選擇逐孔起爆方式。

5.2 雷管段別及延期時間

排間：選用毫秒5段導爆管雷管，延期時間為110ms，孔內：選用毫秒12段導爆管雷管，延期時間為550ms，孔外：選用毫秒3段導爆管雷管過橋，延期時間為50ms。

6 爆破振動安全評估及安全措施

6.1 爆破振動速度

爆破地震波振動速度可根據GB 6722－2014《爆破安全規程》的規定質點垂直振速公式（前蘇聯薩道夫斯基公式）來計算：

式中：

Q——炸藥量，齊發爆破是總藥量，延緩爆破是最大單段藥量，單位千克（kg）；

R——爆破振動安全允許距離，單位米（m）；

V— —保護對象所在地安全允許質點的振動速度，單位為厘米每秒cm/s；

K，α——與爆破點至保護對象間的地質條件、地形有關的系數和衰減指數，應該通過現場的試驗結果確定。

6.2 爆破振動安全允許標準

依據中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局頒布的GB 6722—2014《爆破安全規程》中“13.2爆破振動安全允許距離”中，對建（構）筑物爆破振動安全允許標準作出了相應規定。

7 結語

本文通過對淺孔微震爆破的設計研究，并應用于長沙地鐵4號線湖南大學站實際工程中，取得了良好的效益。微震爆破具有爆破振動小、爆破零飛石、安全有效等優點，微震爆破的應用為有效的保證了施工周邊環境的安全穩定，加快了工程的施工進度，特別對于一些工期較緊的工程，無疑是一個很好地選擇。通過對微震爆破的設計與研究并在實際工程中應用，取得良好的效益同時也積累了一定的經驗，期待能為以后的類似工程提供一定的借鑒作用。