周边环境复杂条件下地铁基坑微震爆破施工工艺

蒋 蕤 黄远飞 周永亮 中建四局土木工程有限公司

1 前言

随着城市化不断推进，人口和城市规模的不断增加，地铁在许多城市公共交通中已担负起主要的乘客运输任务，地铁已经是一个大城市主要的交通工具区域化枢纽工具，加快了大城市各区域经济和交通的发展。地铁施工面对复杂的周边环境，特别是有坚硬岩层的情况下地铁基坑开挖已经成为地铁施工技术的难点和重点。本工法主要以长沙地铁四号线湖南大学地铁站为基础，在复杂的周边环境情况下，面对坚硬的岩层，首先采用气体爆破，工效十分低下，同时也对周边环境扰动很大；最后采用浅孔微震爆破的施工工艺，满足了周边环境的安全同时保证了现场施工进度的要求。

2 工艺原理、关键工艺及技术

微震爆破主要是通过在基坑四周布设减震孔形成有效隔离带，采用微震爆破的方式，来达到减小爆破震动的目的。其原理就是利用隔离带在爆破时，对爆破震动能力的吸收及消耗，减小隔离带后面区域受到的震动。减少单次爆破的装药量，少装药多打孔，在爆破时也较大减少了对上部建筑物的扰动。爆破过程中采取信息化施工管理，实时监测震动速度，从而确保了爆破安全。

关键工艺及技术：基坑减震孔布置技术、延缓起爆网络设计、爆破飞石控制技术、爆破信息化施工技术。

3 施工工艺流程及操作要点

本工程采用浅孔台阶松动微震爆破整体方案，在事先用开挖好的基坑内进行浅孔钻孔作业，按松动爆破进行柱状装药的爆破技术。其主要爆破参数设计如下。

3.1 浅孔台阶微震爆破参数

（1）台阶高度H=2.0m；（2）钻孔直径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）单次消耗炸药q=0.3kg/m3～0.4kg/m3，取0.3mkg/m3；（8）单孔装药量Q=qWH a=0.3×1.2×2×1.4＝1kg。

3.2 炮孔布置

根据上述爆破参数计算，基坑石方爆破台阶高度2米，布置有3排垂直炮孔，基坑两侧保护层1.5m、孔深2.3m、排距1.2m、孔距1.4m。实际爆破基坑的宽度为20.7m减去两侧保护层各1.5m为17.7m。

3.3 装药结构

装药结构是指炸药在装填时的状态，本工程采用连续装药结构，装药深度为1.1m，填塞深度为1.2m。

4 炮孔填塞

炮孔装药后剩余部分全部用炮泥填塞，填塞要求：（1）填塞材料用沙质粘土，不得用石块填塞。（2）填塞深度不少于1.2m。（3）用木质炮棍逐层将炮泥压紧并填满炮孔。（4）填塞时不得损伤导爆管雷管的脚线。

5 起爆网路设计

5.1 起爆方式

采用导爆管雷管起爆的方式，因爆破区域环境复杂，离燃气管道和民房较近，为了确保燃气管道和民房的绝对安全，选择逐孔起爆方式。

5.2 雷管段别及延期时间

排间：选用毫秒5段导爆管雷管，延期时间为110ms，孔内：选用毫秒12段导爆管雷管，延期时间为550ms，孔外：选用毫秒3段导爆管雷管过桥，延期时间为50ms。

6 爆破振动安全评估及安全措施

6.1 爆破振动速度

爆破地震波振动速度可根据GB 6722－2014《爆破安全规程》的规定质点垂直振速公式（前苏联萨道夫斯基公式）来计算：

式中：

Q——炸药量，齐发爆破是总药量，延缓爆破是最大单段药量，单位千克（kg）；

R——爆破振动安全允许距离，单位米（m）；

V— —保护对象所在地安全允许质点的振动速度，单位为厘米每秒cm/s；

K，α——与爆破点至保护对象间的地质条件、地形有关的系数和衰减指数，应该通过现场的试验结果确定。

6.2 爆破振动安全允许标准

依据中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局颁布的GB 6722—2014《爆破安全规程》中“13.2爆破振动安全允许距离”中，对建（构）筑物爆破振动安全允许标准作出了相应规定。

7 结语

本文通过对浅孔微震爆破的设计研究，并应用于长沙地铁4号线湖南大学站实际工程中，取得了良好的效益。微震爆破具有爆破振动小、爆破零飞石、安全有效等优点，微震爆破的应用为有效的保证了施工周边环境的安全稳定，加快了工程的施工进度，特别对于一些工期较紧的工程，无疑是一个很好地选择。通过对微震爆破的设计与研究并在实际工程中应用，取得良好的效益同时也积累了一定的经验，期待能为以后的类似工程提供一定的借鉴作用。