复杂环境下地铁车站深基坑开挖的石方控制爆破技术分析

杨程杰 （中铁十六局集团地铁工程有限公司，北京 100020）

1 工程概况

江苏路站起止里程为K35+220.348～K35+426.848，与胶宁高架路相邻，作为青岛地铁主要换乘站之一，担任1号线与4号线之间的换乘工作。江苏路站为地下双层岛式车站，其中站台宽为13m，有效站台长为118m，站内采用通道换乘的方式在一定程度上为人们的出行提供了便利。由于车站所处地形较为复杂，且地势总体呈现西高东低的特征，因此为了保证整体车站的建设质量，以车站K35+286.798作为分界线，界限以东主要以明（盖）挖法作为主要施工方式。

2 江苏路站爆破区域周边情况

江苏路站所处地形环境复杂，且地势总体呈现西高东低的特征，地面高程可达（30±10）m。场地范围内多为居民建筑及市政道路，周围居民楼拆迁完成方开始施工。道路两侧均分布有污水以及煤气等管线通道，且站场所处地形有较大起伏。由于明挖段所有管线施工前都需迁改，此方案暂不考虑江苏路站爆破对管线的影响。

3 车站基坑爆破方案

对施工环境以及施工需求多方面进行分析后，最终决定采用中深孔微差松动爆破与预裂爆破相结合的方式，对车站基坑内部进行爆破处理。具体爆破工艺有：①严格按照施工设计规范，优先选择基坑北侧为爆破施工点，待向北临空面呈现出稳定趋势后，即可按照由南向北的顺序进行依次施工；②整个爆破施工中，东西跨度相对较大，且区域内地势呈现出西高东低的趋势，为提升排碴运输效率，优先从西部开始施工，逐步延展至东部；③因为车站与宁杭公路之间多为建筑以及市政道路，为了减少对周围建筑物的影响，可以采用预裂爆破的方式，以此实现对周围建筑物的保护。

4 中深孔微差松动爆破设计

4.1 爆破工艺

4.1.1 孔位选择与布孔

台阶与边孔均要采取预留措施，达到1.0～2.0m，以便给钻机施工创设足够安全的环境。经测量后确定合适的孔深，注重孔位设计，不可设置在已经出现松动或是延岩性变化明显的区域，否则需合理调整孔位。考虑到整体爆破质量要求，在调整过程中应充分考虑抵抗线、孔距与排距的影响。光面孔钻凿的质量会在很大程度上决定整体坡面的平整性，因此为了保证边坡的表面具有平整性，首先要确保钻凿质量符合施工设计规范。优质的钻孔应兼顾所在位置、深度与方向3大要求，且要注重如下几点要求：“准”，即钻孔所在位置与设计要求相符；“正”，钻孔的方向不出现歪斜现象；“平”，所设置的各孔需彼此平行；“直”，在施工中，各孔钻进要直；“齐”，所有的孔都要到达指定的深度，换言之，孔底应共处于相同平面上[1]。关于具体布置方案，如下图所示。

4.1.2 钻孔检查及排水

装药之前需全面检查各个钻孔，若出现淤堵现象，首先使用炮棍清理干净，随后借助高压风将孔内残渣吹出。若重点部位清理难度较大，可在周边钻孔。为全面避免堵孔现象，需注重如下几点：

①完成钻孔作业后随即清理岩粉，若难以全面吹净，允许适当加大超深，将超出的部分用于存留岩粉。②注重钻孔的开口，不可设置为喇叭状，在钻进时若周边岩石稳定性欠佳，需使用泥浆处理，达到固壁封缝的效果[2]。③将存在于孔口的岩渣等与工程施工无关的杂质清理干净，不可落入孔内。④结束钻孔作业后，在第一时间封口，若遇到雨天施工环境，需在孔口设置小型围堰，为了避免雨水进入孔内从而影响施工的有序进行，要采用塑料布对孔口进行覆盖。⑤结束钻孔作业后，需在第一时间装药爆破。

4.1.3 装药及填塞

严格控制装药量，若孔位或是抵抗线偏离设计要求，需合理调整用药量，但必须在工程许可范围内。装药过程中应得到炮棍与炮锤的辅助，若出现孔内岩壁不平整的现象，需通过炮棍做进一步处理。在装药过程中，首先要明确药量多少，并将其放在孔口处，同时记录爆药包的方位。由于装药结构中涉及反向起爆装置，因此为了保证爆破工作的顺利进行，首先要保证药量充足，并利用炮棍对药包进行轻捣，避免出现药包结块的现象，从而影响起爆装置的正常工作。

孔口的填塞质量在很大程度上会直接影响最终爆破质量。因此在装药阶段，必须要保证孔口被填塞完全，填塞长度控制为钻孔直径的（30±10）倍。在干孔中可以采用细砂土以及岩粉作为填塞原材料，尤其注意要加大对原材料的检查力度，确保其不含有大直径石块后才可投入使用。除此之外，相关工作人员还应定期对起爆线路进行检查，避免因为孔口发生堵塞从而影响起爆装置的正常工作。

4.2 起爆网路

采用非电导爆管雷管、孔内外非电微差起爆网路以及多排孔微差爆破作为此地铁施工的主要起爆网络，发挥重要作用。爆破过程中使用 2、4、6、7、8、9 段雷管，且爆破与爆破之间的间隔为50ms，当起爆装置开启时，一次药量可分为七响。为了减少爆破对周围建筑物的影响，本工程采用排间微差的爆破方式，以使工效得到提高。除此之外，为了保证起爆装置的正常运行，中深孔内需要采用双雷管起爆的方式，以此加强对整体起爆质量的把控。

5 爆破安全

5.1 爆破震动的控制

爆破震动的控制标准要严格按照爆破设计规范进行制定，其中砖砌平房为（0.9±0.1）cm/s，而混凝土钢筋结构以及地下管线分别为2.5cm/s、1.5cm/s[3]。

为了保证爆破周围建筑物的安全，可通过以下几个途径缓解对周围建筑物的影响：①采用微差毫秒爆破技术，在源头处对起爆药量进行控制，以此解决爆破震动问题；②改变爆破网络的连接方式，使炮孔中垂线尽量远离建筑物，避免对建筑物造成损坏；③采用分台阶、分段的爆破顺序，从而在最大程度上降低对周围建筑物的影响；④采用相关技术手段切断建筑物与爆区之间的联系，以达到降低爆破震动的目的；⑤相关人员要加大对监控量的测量力度，如果发现设计参数出现偏差，要及时对其进行调整。

5.2 爆破飞石的防护措施

为了避免爆破过程中出现飞石，从而对周围建筑物造成损坏。在爆破施工过程中，要根据施工需求以及爆破进度合理控制爆破参数，同时加大对炮孔质量的检查力度。在基坑爆破过程中，一定要设置防护垫，避免增加施工安全隐患的产生。除此之外，在施工过程中要确保所有人员均位于警戒线以外。具体采取的措施有：

①在爆破施工开始前，对台阶进行清理，确保台阶表面不含有松动石块，避免在爆破过程中出现飞石。②爆破方案在设计前首先要明确施工现场的地形条件以及被爆地层的相关资料，其次再根据施工需求合理控制爆破参数，注意弱面处不能设置炸药。③选择最佳的装药类型，威力过大的炸药会导致飞石的发生，因此通常采取威力较低的炸药进行爆破，避免炸药威力过大导致爆破过程中出现大量飞石。④合理控制起爆时间，制定适宜的起爆形式。⑤爆破前认真复核炮孔布置的各种参数，如有与设计不符的现象，应该采取合理有效的补救措施对其进行修整。

5.3 交通设施的防护

当基坑距离高架桥过近时，不仅会对桥梁结构造成影响，而且还会影响整体桥梁建设的稳固性，因此，建议采取如下措施：1提前对袖阀管进行预埋，并采取相应措施对其进行加固处理，同时沿桩基向外扩1m，对施工进度进行实时检测，一旦发现桩基出现变形现象，应该立即对土层进行加固，控制结构本身沉降。2为了保证施工的有效性，施工单位和第三方要加大对施工的监测力度。3提前制定补救预防措施，以便不时之需。

6 结语

综上所述，复杂环境下不利于地铁施工作业，且深基坑开挖爆破难度较大，在实际施工中需精确计算，选定可行爆破方式，做好爆破监测工作，安排专员针对施工过程实行全面管理，将爆破影响控制在最低，为地铁车站的施工作业创设优良条件。