中深孔爆破在地铁车站基坑开挖中的应用

中深孔爆破在地铁车站基坑开挖中的应用
田会礼;张向东;张胜龙
【摘要】结合工程实例,介绍中深孔爆破在岩石基坑开挖中的应用.根据复杂环境条件和施工要求,采用微差爆破并通过控制最小抵抗线方向及控制一次最大起爆药量等措施,达到了控制飞石,降低爆破震动的效果,保证了爆破质量与爆破安全,提高了施工效率.
【期刊名称】《铁道标准设计》
【年(卷),期】2009(000)003
【总页数】2页(P104-105)
【关键词】地铁车站;中深孔爆破;基坑开挖;爆破震动;预裂爆破
【作者】田会礼;张向东;张胜龙
【作者单位】石家庄铁路职业技术学院,石家庄,050041;石家庄铁路职业技术学院,石家庄,050041;中铁十三局集团南京公司,南京,210014
【正文语种】中文
【中图分类】U231+.3
在地铁车站施工中经常遇到岩石基坑开挖,其基坑开挖的特点是地处闹市区、环境复杂,周围建筑物与设备需要保护,人来车往密度大,对爆破安全要求高,飞石、爆破地震波、冲击波等有害效应必须严格控制。

岩石基坑开挖大多采用浅孔爆破法,这种方法作业时,需要布置较密集的炮孔,进行多次爆破,工作量大且因孔深较浅填塞不好
容易产生飞石。

中深孔爆破具有机械化程度高、生产效率高的优点,只要措施得当,在地铁车站基坑开挖中可以得到推广应用。

1 工程概况
南京地铁孝陵卫车站为地下车站,车站主体及部分附属结构采用明挖顺作法,车站位于南京市孝陵卫地区中心,宁杭公路北侧,孝陵卫西沟左侧,车站南侧分布有南京市钟山医院、南京理工大学、南京市工业泵厂及居民小区,车站以北为邵家山森林公园的山体。

本场地岩层为泥质粉砂岩、砂质泥岩、粉砂岩,呈互层或夹层沉积,车站建筑形式为双层岛式车站,起点里程K20+757.9,终点里程K20+927.5,长度169.6 m,标准段宽19.4 m,高度17.01 m,需开挖石方68 426.4 m3。

2 爆破方案
2.1 爆破方案选择原则
爆破方案的确定主要考虑以下几点: (1)必须确保施工过程安全可靠；(2)要求爆破块度均匀,大块率低,爆堆集中,便于装运,能充分发挥大型机械的优势；(3)要求边坡坡面平,边坡整体稳定性好；(4)能够满足工程对工期的要求。

2.2 爆破方案确定
根据施工环境、开挖深度、爆破后装运方面的考虑,采用中深孔台阶微差松动爆破结合预裂爆破的施工方案,第一层台阶取10 m,第二层台阶取为7 m。

具体爆破方案如下：(1)按照爆破设计,首先从基坑北侧拉槽,形成稳定的向北临空面,自北向南分台阶施工；(2)因爆区东西向较长加之地势西高东低,考虑到排碴运输方便,采用自西向东分段施工；(3)基坑南边即车站与宁杭公路结合部,采用预裂爆破切断重要建构筑物与爆区的联系等措施降低爆破震动。

3 中深孔微差松动爆破设计
3.1 爆破参数
钻孔采用CDH-901型英格索兰液压钻机,钻孔直径90 mm,采用垂直钻孔,梅花形
布置。

炸药采用药卷直径60 mm的乳化岩石炸药,爆破参数见表1。

由于中深孔爆破单位长度装药量较大,故超钻深度不宜过大,一般为钻孔深度的10%左右[2]。

超深过大容易造成底板裂隙发育,给后续钻孔、护孔等工作带来不便。

表1 中深孔爆破参数孔径/mm钻孔倾角/(°)孔距/m排距/m孔深/m炮孔超深/m 单位长度装药量/(kg/m)堵塞长度/m90903.02.57～100.7～152.5～3
3.2 爆破施工工艺
3.2.1 布孔操作和孔位选择
布孔时要注意：(1)开挖工作面不平整时,应选择工作面的凸坡或缓坡处布孔,以防止在这些地方因抵抗线过大而产生大块；(2)坡面角过缓时,要在坡脚处补钻浅孔,或者加大超深；(3)地形复杂时,应注意钻孔整个长度上的抵抗线变化,避免因局部地方的抵抗线过小引起水平冲炮,造成飞石过远。

3.2.2 炮孔检查
装药前必须对炮孔进行逐一检查,检查时发现有淤堵的炮孔,可以先用炮棍清理,淤塞的泥浆用高压风吹出。

关键部位的钻孔如果不能清出堵塞物来,就要在旁边重新钻孔,否则将严重影响爆破效果。

为了防止堵孔,应该做到：(1)钻孔结束后及时将岩粉吹除干净,如若不能吹尽,就要适当加大超深,用作留存岩粉；(2)特别注意钻孔的开门,不要打成喇叭状孔口。

钻凿过程中发现岩石破碎容易塌孔时,可以用加泥浆的方法固壁封缝；(3)钻孔时随时将孔口岩渣和碎石清除干净并整平,防止它们掉落孔内；(4)钻孔完成后要封好孔口,遇到雨天时要用泥土或岩粉在孔口作一小围堰,并用塑料布或油毡盖好,防止雨水把岩粉冲入孔内；(5)钻完孔后要尽快装药爆破。

3.2.3 装药及填塞
装药量必须符合设计的药量,如发现孔位及抵抗线有所改变,应及时调整药量。

装药时要用炮棍装药。

炮棍用木头、竹杆或塑料制作。

如果炮孔孔壁岩石不平需用炮棍
来清理,以保证装药顺畅。

装药时根据设计的药量。

先在每一孔口放好要装的药,标
明起爆药包位置。

采用反向起爆的装药结构。

装药时要注意是否装到位,中间有无
空段,即经常用炮棍轻捣,保证密实。

爆破时孔口必须填塞,而且要保证填塞质量和填塞长度。

填塞物可以用细砂土、黏
土或凿岩时的岩粉。

3.3 起爆网路
爆破网路采用塑料导爆管毫秒雷管,孔内外微差起爆网路,多排孔微差爆破,间隔时间为50 ms,使用雷管段别为2、4、6、7、8、9段,将一次起爆药量分为6响。

采用排间微差爆破目的是为了提高爆破质量,减少爆破震动,改善爆破效果,提高工效。

根据需要在炮孔中装不同段别的非电毫秒雷管,同排同段。

为了保证起爆的可靠性,中深孔内采用同段双雷管起爆。

孔外分段的导爆管雷管采
取复式网路,并采取有效的保护措施,如用草袋或麻袋裹覆。

4 爆破安全
4.1 爆破震动的控制
在本次爆破工程实践中,主要通过以下几个途径来解决爆破震动问题：
(1)采用微差毫秒爆破技术,减少一次齐爆药量；
(2)改变爆破网路的连接方式,控制起爆方向,使齐爆的炮孔连线的中垂线偏离被保护建构筑物；
(3)通过规划分段顺序,使建筑物侧向、背向爆源的一面；
(4)在爆区南侧采用预裂爆破形成减震缝,降低基坑开挖爆破时对重要建筑物的震动；
(5)爆破过程中加强监控量测,及时调整爆破设计及参数。

4.2 爆破飞石的控制
为控制爆破飞石,要保证孔口填塞长度及质量；控制前排炮孔抵抗线不能过小；对
爆破区域采用重型汽车轮胎帘进行覆盖防护；对裂隙空腔局部装药量采用间隔填塞
装药、空气间隔装药、控制装药量等措施防止飞石。

爆破时应采取临时断绝交通,以确保安全。

5 经验与体会
(1)在本工程中,采用中深孔分阶段微差松动爆破,发挥了大型机械设备的优势和工作效率,机械化施工程度高、进展快,为工程顺利进行创造了条件。

(2)复杂条件下,爆破安全问题尤为重要。

本工程通过采取一系列技术措施,有效地降低了爆破震动,控制了爆破飞石,保证了安全施工。

(3)中深孔爆破孔内宜采用双雷管起爆,孔外网连接要采用复式网路,增强起爆、传爆的可靠性,避免出现盲炮。

参考文献：
[1] 刘殿中.工程爆破实用手册[M].北京：冶金工业出版社,1999.
[2] 王洪森,颜事龙,刘辉,等. 复杂环境下露天深孔爆破的若干技术[J].工程爆
破,2005,11(2)：21-24.
[3] 张建华,王幸荣,赵泉. 路堑爆破非电起爆网路可靠性分析与设计[J].爆
破,2005,22 (3)：115-119.
[4] 熊代余,顾毅成.岩石爆破理论与技术新进展[M].北京：冶金工业出版社, 2002.。