高层建筑密集区内深基坑控制爆破综合施工技术

高层建筑密集区内深基坑控制爆破综合施工技术
刘岗
【摘要】Through the example of earth-rock excavation in foundation of Futian underground station under Guangzhou-Shenzhen-Hongkong Passenger Dedicated Line,this paper introduces the using of bench millisecond delay controlled blas-ting and static controlled blasting technology.Reasonable choice of blasting parameters and strict control of hole depth,ex-plosive dosage,charging pattern,vibrating strength and flying rock in the construction of moderate weathering deep founda-tion pit of big scale underground station in urban central area protect the structures near the blast zone and the foundation pit structure itself.%以深圳市广深港客运专线福田地下车站基坑土石方开挖为例，介绍了在城市中心区建设大型地下车站深基坑弱风化层施工过程中，采用台阶微差控制爆破＋静态控制爆破综合技术，通过合理选择爆破参数、严格控制单孔深度、装药量、装药结构、控制爆破震动强度和飞石危害，使爆破区周围及基坑结构本身建（构）筑物得到保护。

【期刊名称】《铁道建筑技术》
【年(卷),期】2014(000)011
【总页数】4页(P128-131)
【关键词】高层建筑密集区;深基坑;爆破施工
【作者】刘岗
【作者单位】中铁十五局集团有限公司河南洛阳 471013
【正文语种】中文
【中图分类】TU751.9
1 引言
随着国家现代化建设的大力推进，城市交通和高速铁路的“零换乘”的建设理念，在发达城市得到实际运用并被逐步推广，城市交通枢纽与高铁站相融合的建设模式将成为在复杂城市中心地带进行大型地下工程施工的必然。

本文以广深港客运专线福田车站深基坑爆破开挖为例，介绍了城市高层建筑密集区复杂情况下控制爆破的综合施工技术。

2 工程概况
广深港客运专线福田站为地下三层高速铁路车站，全长1 023 m、最深32．15 m、最宽78．86 m。

车站与深圳市地铁3#线及公交站无缝对接，实现了高铁与城市
交通的“零换乘”。

车站周围高层建筑密集，东侧毗邻香格里拉大酒店、捷美商务中心、荣超会展大厦等超高层建筑;西侧紧邻港中旅大厦、时代金融中心、国有免
税大厦、丰立大厦、邮电大厦等多栋高层、超高层建筑。

其中港中旅大厦距离车站基坑连续墙边缘19．44 m;免税商务大厦距离车站基坑连续墙边缘14．9 m，香
格里拉酒店距离车站基坑连续墙边缘18．28 m。

福田车站总平面图见图1。

福田站工程地质情况从上至下依次为素填土、淤泥质土、粉质黏土、细、中、粗砂，下伏全风化至弱风化花岗岩。

车站北端基坑范围内分布有深7～25 m的弱风化花
岗岩。

图1 福田车站总平面示意图
3 爆破施工方案及设计
3．1 本工程爆破施工特点
福田车站需要采用爆破施工技术的深基坑具有:基岩埋深起伏大(7～25 m)、基岩强度高、开挖深度大(32 m)、爆破体量大(641 676 m3)的工程特点;同时由于基坑周围高层建筑密集，地下连续墙、临时立柱、结构柱及支撑体系制约的影响对爆破控制要求高的环境特点。

环境特点要求在基坑爆破施工中必须做到有效控制爆破产生的地震波和冲击波，而深基坑的工程特点和建设工期的制约又要求爆破施工达到一定的进度，如何解决这一矛盾是对爆破施工技术的核心要求。

3．2 爆破方案
根据福田车站基坑爆破施工的特点，采用“台阶微差控制爆破+静态控制爆破”综合爆破技术，将两种爆破技术有机结合，在距离立柱(或钢护筒)边缘1 m及连续墙3 m以外的范围内采用了“台阶微差松动控制爆破法”施工;在临时立柱、结构柱(或钢护筒)边缘1 m及地下连续墙周边3 m范围内采用静态爆破技术施工。

静态
爆破作业在“台阶微差控制爆破”作业完成后实施。

3．3 爆破设计及参数选择
3．3．1 静态控制爆破的设计参数
3．3．1．1 破碎剂选型配置
从静态爆破的原理可知，静态爆破的成功与否破碎剂的型号和基岩的匹配至关重要。

结合福田车站的工程地质特点，根据深圳施工季节平均温度，选用了建筑材料科学研究院研制的“静态破碎剂”(简称“SCA”)I型，按照水灰比 0．30 ～0．33、
流动度170～190 mm，进行破碎剂浆液配置。

3．3．1．2 施工参数设计
依据SCA不同质地岩石的功效参数(见表1)，结合依据现场钻机性能、岩石台阶高度和岩石性质，选择不同的钻孔直径，据分层开挖厚度要求确定孔深，梅花型布孔。

表1 SCA破碎及切割设计参数注:H为被破碎物体的高度。

被破碎物体钻孔参数孔径/mm 孔距/cm 孔深SCA使用量/(kg·m-3)软岩 80 70～90 H 10～14中硬岩
80 80 ～100 H+0．05H 10～16软岩 35～50 40～50 H 15～25混凝土、浆砌片石 35～50 40～50 80%H 16～25中硬岩 35～50 30～50 H+0．05H 15～25岩石及混凝土切割 35～50 20～40 H 10～12钢筋混凝土 35～50 15～30 90%H 10～15
(1)明挖区域参数选择
孔距:a=(10～15)d;d为钻杆直径，d=76 mm，则取a=100 cm
排距:b=(0．7 ～0．85)a，取 b=80 cm
(2)盖挖区域参数选择
孔距:a=(10～15)d，其中 d为孔径，d=32 mm，则取a=40 cm
排距:b=(0．7 ～0．85)a，取 b=35 cm
3．3．1．3 施工方法
首先根据施工参数的设计结果进行炮孔作业。

其次严格按设计进行破碎剂浆液的配置，浆液的拌和时间控制在3 min内。

拌和好的破碎剂浆液需要在10 min内使用完毕。

工人穿戴好防护服和防护镜后才能开始进行浆液的配置操作。

第三往炮眼中灌注拌合好的破碎剂浆液，炮孔充填完毕后，立即用快凝水泥砂浆或泡沫塑料塞子堵口。

破碎剂浆液一次装填量不宜多于6排，待破裂块清理后，方可对后排炮孔进行药剂装填。

最后当裂缝出现以后，安排专人往裂缝中浇水，以加速膨胀压力的发生和裂缝的扩大。

3．3．2 台阶微差松动控制爆破技术
依据台阶微差松动控制爆破技术原理，结合现场环境条件、基岩特性及施工机具的配置情况，在临时立柱、结构柱、地下连续墙周边外3～5 m范围内采用φ42浅孔爆破;在浅孔爆破区域以外的宽阔区域采用φ76深孔爆破。

3．3．2．1 炮孔布置及基本参数
炮孔的布置及基本参数按照爆破原理，遵照以下原则进行选定。

(1)φ42浅眼炮孔布置及基本参数
采用垂直钻孔、梅花型布置，钻孔直径为42 mm。

台阶高度为H=1～3 m，钻孔深度为1．2～3．5 m，其中超深为 0．2 ～0．5 m。

前排孔抵抗线W=0．6 ～1．4 m。

孔距 a=0．6 ～1．2 m;排距 b=0．5 ～0．8 m。

单耗 q1=0．4 ～0．6 kg/m3;单孔装药量:Q=qabH。

(2)φ76深孔炮孔布置及基本参数
采用垂直钻孔、梅花型布置，钻孔直径为76 mm。

台阶高度为3．0 ～4．0 m，钻孔深度为3．5 ～4．5 m，其中超深为0．3 ～0．5 m。

前排孔抵抗线
W=1．6 ～2．0 m。

孔距 a=1．8 ～2．2 m;排距 b=1．4 ～1．6 m。

单耗 q2=0．3 ～0．4 kg/m3，单孔装药量:Q=qabH。

3．3．2．2 装药结构及炮孔堵塞
装药采取孔底集中装药结构，孔口采用炮泥堵塞，堵塞长度为孔深的1/3～1/2，
孔越浅取值越大，非电雷管聚能穴指向孔口的反向装药结构。

3．3．2．3 起爆网络
各炮孔均采用孔内微差，孔外簇联，最后将连接雷管簇联在一起，由瞬发电雷管引爆。

3．3．2．4 爆破安全控制
(1)爆破震动安全控制
根据《爆破安全规程》计算最大一段装药量:
式中，Q为最大一段的装药量(kg);R为距爆源中心的距离(m);K为与介质特性、爆破方式及其它因素有关系数取200;V为非抗震性钢筋混凝土框架房屋允许振速取
2 cm/s;α为地震衰减指数取1．6。

实际施工中根据不同爆破部位控制单段起爆最大装药量(见表2)，可确保爆破震动不会对周边建筑群造成伤害。

(2)爆破飞石控制
参照《爆破计算手册》中的经验公式，爆破中个别飞石的最大飞散距离S(m)计算的公式为:
表2 不同距离的最大装药量值对照表序号 R/m 安全震动速度V 同段起爆最大药量Q/kg 1 20 2 cm/s 1．42 2 30 2 cm/s 4．8 3 40 2 cm/s 11．38 4 50 2 cm/s 22．23
式中，v为飞石初速度(控制爆破中当爆破作用指数为1时，v取20 m/s);g为重力加速度。

按此公式计算可知，在车站基坑爆破作业中飞石的最大飞散距离为40 m。

由于车站处于深圳市繁华地域，必须防止飞石的发生，为此在爆区表面采用了覆盖由废旧轮胎编制的重型炮被、孔口压砂包等措施，同时为确保爆破飞石不飞出基坑伤及周边建筑物等，在基坑坑口加设移动密目网或弹性铁丝网。

具体防护设置见图2。

图2 爆破施工安全防护
(3)盖挖逆作法施工安全保障措施
由于盖挖法部分需保护的立柱、结构柱均为永久性结构，必须确保其安全。

为此盖挖法施工部分岩石爆破采用42 mm浅眼微差松动控制爆破技术施工为主，并严格控制单段药量，确保爆破震动不超标，同时在爆破体表面压“沙包+重型炮被”，以防止飞石。

位于连续墙边缘3 m范围内的岩石采用静态爆破技术施工，防止爆破震动对连续墙造成伤害;位于永久立柱钢护筒外1 m范围内岩石采用静态爆破技术施工，防止爆破能量冲击钢护筒导致钢护筒变形作用造成结构柱破坏，并且在钢护筒周围岩石
爆破时需抽空护筒内填沙，以阻断爆破震动及爆破冲击对结构柱的破坏。

永久立柱周边岩石施工方法如图3所示。

图3 永久立柱周边岩石示意
3．4 爆破监测情况
福田车站基坑岩石爆破监测的重点对象为地下连续墙、临时立柱、结构柱以及周围建(构)筑物，同时还涉及到对周边环境的影响监测。

监测点按照近爆破点密、远爆破点稀的原则设置;爆破震动监测由TOPBOX振动测试仪完成，监测点数以达到测试目的并能够指导施工为原则。

通过及时运用爆破监测数据的分析结果对爆破作业进行有效控制，使基坑爆破开挖对围岩及周边建筑物的影响降到了最小程度、爆破震速控制在20 mm/s的合理范围内，经过原始资料比，证实周围建(构)筑物及设施没有受到基坑爆破作业的损伤。

4 结束语
(1)福田车站基坑爆破运用“台阶微差控制爆破+静态控制爆破”综合控制爆破技术，有效控制了地震波、冲击波和飞石，使基坑围护结构、立柱及邻近的建(构)筑得以保护，同时也保证了施工进度。

(2)“台阶微差控制爆破+静态控制爆破”技术的有机组合，是有效解决爆破作业受到局限时的可行方案，特别是周围建(构)筑物、环境对爆破作业有苛刻限制的情况下，不失为应该首选的爆破技术方案。

(3)在城市复杂环境下进行大面积爆破作业时，可视情划分若干区域分别实施。

爆
破方案按照各爆破区域及周边环境分别采用各自的爆破参数，并严格进行爆破作业和管理，可达高效、安全、经济的效果。

(4)从福田车站基坑爆破的实践结果来看，在城市高层建筑物密集区应用“台阶微
差控制爆破+静态控制爆破”技术开挖硬岩基坑是可行的;合理的装药结构、合理的微差起爆间隔时间，以及对冲击波、飞石的控制，使周围建(构)筑物及环境的影响
可控。

参考文献
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