復雜環境下地鐵車站深基坑開挖的石方控制爆破技術分析

楊程杰 （中鐵十六局集團地鐵工程有限公司，北京 100020）

1 工程概況

江蘇路站起止里程為K35+220.348～K35+426.848，與膠寧高架路相鄰，作為青島地鐵主要換乘站之一，擔任1號線與4號線之間的換乘工作。江蘇路站為地下雙層島式車站，其中站臺寬為13m，有效站臺長為118m，站內采用通道換乘的方式在一定程度上為人們的出行提供了便利。由于車站所處地形較為復雜，且地勢總體呈現西高東低的特征，因此為了保證整體車站的建設質量，以車站K35+286.798作為分界線，界限以東主要以明（蓋）挖法作為主要施工方式。

2 江蘇路站爆破區域周邊情況

江蘇路站所處地形環境復雜，且地勢總體呈現西高東低的特征，地面高程可達（30±10）m。場地范圍內多為居民建筑及市政道路，周圍居民樓拆遷完成方開始施工。道路兩側均分布有污水以及煤氣等管線通道，且站場所處地形有較大起伏。由于明挖段所有管線施工前都需遷改，此方案暫不考慮江蘇路站爆破對管線的影響。

3 車站基坑爆破方案

對施工環境以及施工需求多方面進行分析后，最終決定采用中深孔微差松動爆破與預裂爆破相結合的方式，對車站基坑內部進行爆破處理。具體爆破工藝有：①嚴格按照施工設計規范，優先選擇基坑北側為爆破施工點，待向北臨空面呈現出穩定趨勢后，即可按照由南向北的順序進行依次施工；②整個爆破施工中，東西跨度相對較大，且區域內地勢呈現出西高東低的趨勢，為提升排碴運輸效率，優先從西部開始施工，逐步延展至東部；③因為車站與寧杭公路之間多為建筑以及市政道路，為了減少對周圍建筑物的影響，可以采用預裂爆破的方式，以此實現對周圍建筑物的保護。

4 中深孔微差松動爆破設計

4.1 爆破工藝

4.1.1 孔位選擇與布孔

臺階與邊孔均要采取預留措施，達到1.0～2.0m，以便給鉆機施工創設足夠安全的環境。經測量后確定合適的孔深，注重孔位設計，不可設置在已經出現松動或是延巖性變化明顯的區域，否則需合理調整孔位。考慮到整體爆破質量要求，在調整過程中應充分考慮抵抗線、孔距與排距的影響。光面孔鉆鑿的質量會在很大程度上決定整體坡面的平整性，因此為了保證邊坡的表面具有平整性，首先要確保鉆鑿質量符合施工設計規范。優質的鉆孔應兼顧所在位置、深度與方向3大要求，且要注重如下幾點要求：“準”，即鉆孔所在位置與設計要求相符；“正”，鉆孔的方向不出現歪斜現象；“平”，所設置的各孔需彼此平行；“直”，在施工中，各孔鉆進要直；“齊”，所有的孔都要到達指定的深度，換言之，孔底應共處于相同平面上[1]。關于具體布置方案，如下圖所示。

4.1.2 鉆孔檢查及排水

裝藥之前需全面檢查各個鉆孔，若出現淤堵現象，首先使用炮棍清理干凈，隨后借助高壓風將孔內殘渣吹出。若重點部位清理難度較大，可在周邊鉆孔。為全面避免堵孔現象，需注重如下幾點：

①完成鉆孔作業后隨即清理巖粉，若難以全面吹凈，允許適當加大超深，將超出的部分用于存留巖粉。②注重鉆孔的開口，不可設置為喇叭狀，在鉆進時若周邊巖石穩定性欠佳，需使用泥漿處理，達到固壁封縫的效果[2]。③將存在于孔口的巖渣等與工程施工無關的雜質清理干凈，不可落入孔內。④結束鉆孔作業后，在第一時間封口，若遇到雨天施工環境，需在孔口設置小型圍堰，為了避免雨水進入孔內從而影響施工的有序進行，要采用塑料布對孔口進行覆蓋。⑤結束鉆孔作業后，需在第一時間裝藥爆破。

4.1.3 裝藥及填塞

嚴格控制裝藥量，若孔位或是抵抗線偏離設計要求，需合理調整用藥量，但必須在工程許可范圍內。裝藥過程中應得到炮棍與炮錘的輔助，若出現孔內巖壁不平整的現象，需通過炮棍做進一步處理。在裝藥過程中，首先要明確藥量多少，并將其放在孔口處，同時記錄爆藥包的方位。由于裝藥結構中涉及反向起爆裝置，因此為了保證爆破工作的順利進行，首先要保證藥量充足，并利用炮棍對藥包進行輕搗，避免出現藥包結塊的現象，從而影響起爆裝置的正常工作。

孔口的填塞質量在很大程度上會直接影響最終爆破質量。因此在裝藥階段，必須要保證孔口被填塞完全，填塞長度控制為鉆孔直徑的（30±10）倍。在干孔中可以采用細砂土以及巖粉作為填塞原材料，尤其注意要加大對原材料的檢查力度，確保其不含有大直徑石塊后才可投入使用。除此之外，相關工作人員還應定期對起爆線路進行檢查，避免因為孔口發生堵塞從而影響起爆裝置的正常工作。

4.2 起爆網路

采用非電導爆管雷管、孔內外非電微差起爆網路以及多排孔微差爆破作為此地鐵施工的主要起爆網絡，發揮重要作用。爆破過程中使用 2、4、6、7、8、9 段雷管，且爆破與爆破之間的間隔為50ms，當起爆裝置開啟時，一次藥量可分為七響。為了減少爆破對周圍建筑物的影響，本工程采用排間微差的爆破方式，以使工效得到提高。除此之外，為了保證起爆裝置的正常運行，中深孔內需要采用雙雷管起爆的方式，以此加強對整體起爆質量的把控。

5 爆破安全

5.1 爆破震動的控制

爆破震動的控制標準要嚴格按照爆破設計規范進行制定，其中磚砌平房為（0.9±0.1）cm/s，而混凝土鋼筋結構以及地下管線分別為2.5cm/s、1.5cm/s[3]。

為了保證爆破周圍建筑物的安全，可通過以下幾個途徑緩解對周圍建筑物的影響：①采用微差毫秒爆破技術，在源頭處對起爆藥量進行控制，以此解決爆破震動問題；②改變爆破網絡的連接方式，使炮孔中垂線盡量遠離建筑物，避免對建筑物造成損壞；③采用分臺階、分段的爆破順序，從而在最大程度上降低對周圍建筑物的影響；④采用相關技術手段切斷建筑物與爆區之間的聯系，以達到降低爆破震動的目的；⑤相關人員要加大對監控量的測量力度，如果發現設計參數出現偏差，要及時對其進行調整。

5.2 爆破飛石的防護措施

為了避免爆破過程中出現飛石，從而對周圍建筑物造成損壞。在爆破施工過程中，要根據施工需求以及爆破進度合理控制爆破參數，同時加大對炮孔質量的檢查力度。在基坑爆破過程中，一定要設置防護墊，避免增加施工安全隱患的產生。除此之外，在施工過程中要確保所有人員均位于警戒線以外。具體采取的措施有：

①在爆破施工開始前，對臺階進行清理，確保臺階表面不含有松動石塊，避免在爆破過程中出現飛石。②爆破方案在設計前首先要明確施工現場的地形條件以及被爆地層的相關資料，其次再根據施工需求合理控制爆破參數，注意弱面處不能設置炸藥。③選擇最佳的裝藥類型，威力過大的炸藥會導致飛石的發生，因此通常采取威力較低的炸藥進行爆破，避免炸藥威力過大導致爆破過程中出現大量飛石。④合理控制起爆時間，制定適宜的起爆形式。⑤爆破前認真復核炮孔布置的各種參數，如有與設計不符的現象，應該采取合理有效的補救措施對其進行修整。

5.3 交通設施的防護

當基坑距離高架橋過近時，不僅會對橋梁結構造成影響，而且還會影響整體橋梁建設的穩固性，因此，建議采取如下措施：1提前對袖閥管進行預埋，并采取相應措施對其進行加固處理，同時沿樁基向外擴1m，對施工進度進行實時檢測，一旦發現樁基出現變形現象，應該立即對土層進行加固，控制結構本身沉降。2為了保證施工的有效性，施工單位和第三方要加大對施工的監測力度。3提前制定補救預防措施，以便不時之需。

6 結語

綜上所述，復雜環境下不利于地鐵施工作業，且深基坑開挖爆破難度較大，在實際施工中需精確計算，選定可行爆破方式，做好爆破監測工作，安排專員針對施工過程實行全面管理，將爆破影響控制在最低，為地鐵車站的施工作業創設優良條件。