爆破于临近地铁超深基坑开挖过程的应用

爆破于临近地铁超深基坑开挖过程的应用

发表时间：2019-08-20T15:40:01.973Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年9期作者：朱新迪徐玉坤高杨叶佐彬包俊伟[导读] 本文将重点介绍利用爆破的方式，进行临近地铁超深基坑的较硬岩层地质的土石方开挖作业，从而达到缩短施工周期的目的。

中建八局第一建设有限公司 518000 摘要：城市地铁的建设带动了沿线地区房地产开发的高潮。在开发过程中，伴随着地下空间开发利用的增多，越来越多的基坑工程在既有地铁隧道附近或者上方施工，当施工项目遇到下方地质条件较为复杂的情况时，使用传统开挖方式就开始变得难以满足工期要求，延长施工周期，提高项目成本。本文将重点介绍利用爆破的方式，进行临近地铁超深基坑的较硬岩层地质的土石方开挖作业，从而达到缩短

施工周期的目的。

关键词：临近地铁施工；超深基坑；爆破施工；浅孔微差起爆；控制爆破

引言

在超深基坑施工过程中，随着开挖深度的增加，在到达中风化岩层后，岩层破除清理为制约工程土方开挖进度的重点难点，传统人工静爆和机械破除方式能保证安全和施工质量要求，但是施工周期长，耗费成本较高。爆破法具有经济、方便、快捷的特点，但是爆破不可避免会对周边地层和建筑物造成一定程度的破坏，从而影响工程安全。【1】为解决该类问题，本文将超深基坑临近地铁控制爆破施工作为重点。

一、项目概况

本项目位于深圳市福田区，属于超高层项目，基坑平均开挖深度24m左右，塔楼区域大面开挖深度28米；在基坑开挖过程中，预计石方量超过14万m³，开挖石方多为中风化花岗岩，在工期紧、体量大的情况下需采取爆破开挖。基坑紧邻地铁施工，基坑南侧为正在运营的地铁7号线，八卦岭站厅离基坑支护桩边3米，基坑西侧为正在施工的地铁6号线，目前正在进行区间隧道盾构施工。

二、爆破控制应用在基坑石方开挖施工过程中，距地铁30m范围内石方爆破采用人工静力爆破方式，30m外采取小药量+微差起爆方式进行爆破作业，从而减小石方爆破对周边地铁影响。真正达到施工现场安全施工、加快施工效率、缩短工期、基坑变形控制的目的。

1、静态破碎

静态破碎前应根据爆破对象的实际情况（岩石性状、破碎或切割的块度等）确定所需钻孔参数、钻孔分布和爆破程序。爆破顺序为：钻孔→药量确定→配浆→二次破碎→清理破碎体（1）静态破碎参数选择：钻孔采用Y24凿岩枪。根据现场进行岩石破碎试验后确定具体布孔位置。根据以往施工经验，使用矩形孔距分布，可采用钻孔参数一般为：孔距0.4m，排距为0.35m，根据破碎效果在调整孔眼参数，选取炮眼直径A=38mm。根据现场静态爆破试验确定，在本工地硬岩破碎时单位体积用药量取20-25kg/m3为宜，具体可根据实际情况进行调整。（2）直线布孔如下图：

图1 静态破碎布孔 2、浅眼微差控制爆破（1）浅眼微差爆破参数选择炮眼孔距：b=（25~35）A，此处取25A；炮眼直径，A=42mm；炮眼排距：a=（1.0~1.2）b；炮眼分布：三角型；炮眼分布：L=H（台阶高度）+ h（超深0.3m-0.5m），炮眼倾角；a=90° 炸药平均单耗量：q=（0.3~0.4）kg/m³，采用弱松动爆破，爆破中出现的大块，采用炮机处理，不采用爆破方法解大块，防止爆破飞散物溢出。

填塞长度：Lr=（10~12）Wd，Wd为底盘抵抗线或排距：；炮眼装药量：以台阶高度为1.0M进行单孔装药量计算； Q=q*a*b*H=0.35*1.2*1.0*1=0.42Kg 表1 浅孔爆破参数表

图3 浅眼连续装药结构图 3、安全性测算和警戒距离 1）爆破震动的测算

根据新的《爆破安全规程》及相关经验质点震动速度公式，V=K*（Q1/3/R）a 式中：K—介质系数；a—地震波衰减指数； R—爆区至建筑物的最近距离； V建筑物的安全震动速度，钢筋混凝土建筑物安全振速在（2.7~3.0）cm/s，为确保安全安全振速取值为1.0cm/s，地铁的安全振动速度为1.2cm/s；

浅眼爆破时：K取值90，a取1.5，不同距离不同振动速度下同段最大装药量如下表：

表3 浅眼不同距离不同振动下安全药量计算表

控制同段最大安全药量小于安全药量，确保爆破施工安全。不同距离下爆破需要根据距离调整最大装药量，确保爆破再安全有序中进行。

2）爆破规模的控制

由于爆破作业为多循环、岩石情况多变化的工程行为，再加上周围环境的复杂，为将每次爆破影响程度降至较低水平，确定：浅孔控制爆破的孔数不超过50个，深孔控制爆破的孔数不超过20个。 3）爆破飞石的测算及警戒距离根据露天台阶爆破个别飞石飞散距离的经验计算式： Rr=400D/2.54

Rr——个别飞石的安全距离m；

D——炮孔直径cm（药孔直径为42cm和7.6cm）；

2.54——经验换算系数

算式适用条件——该式是露天台阶爆破中硬以上岩（矿）石，在无覆盖防护条件下，最小抵抗线方向的最大飞散点的经验算式，计算得，Rr=66.14米；

结束语

相关研究表明，在基坑和地铁隧道之间的水平距离小于4m的时候，地铁隧道所产生的沉降量与位移量都比较大【3】。在复杂地质条件下，石方开挖施工过程中地铁保护尤为重要。距地铁30m范围内石方爆破采用人工静力爆破方式，30m外采取小药量+微差起爆方式进行爆破作业，从而减小石方爆破对周边地铁影响。真正达到施工现场安全施工、加快施工效率、缩短工期、基坑变形控制的目的。

参考文献

[1]程克森．广州地铁东站南厅竖井石方爆破震动控制[J]．铁道建筑技术，2006，（1）：58-60．

[2]赵杰．地铁紧邻商业区竖井明挖水压减震降噪爆破控制技术探索[J]．产业与科技论坛，2015，（22）：63-64.

[3]欧阳先庚.基坑开挖对临近地铁隧道的变形影响[J].江西建材，2015（24）：231-232.