楊宏偉

摘 要：本文以某地鐵車站工程為例，深入探討城市密集建筑群明挖車站鉆爆施工設計。結合具體施工成果可以發(fā)現(xiàn)，設計能夠較好保護周邊建筑物。

關鍵詞：地鐵明挖車站;城市密集建筑群;鉆爆施工設計

中圖分類號：U231.3;TU312 文獻標識碼：A

0 引言

在石料開挖過程中，爆破法屬于造價最低的施工方法，但該方法在城市密集建筑群附近的應用存在較高難度，這對地鐵明挖車站鉆爆施工設計提出較高挑戰(zhàn)。為較好應對這種挑戰(zhàn)，正是本文圍繞該課題開展具體研究的原因所在。

1 工程概況

為提升研究的實踐價值，以某地鐵車站工程作為研究對象，工程主體圍護結構采用鉆孔樁+預應力錨索+巖石錨桿的形式，案例站段標準斷面寬、長度分別為26.0 m、284.0 m，基坑深22.0 m。距離車站基坑右側15 m為居民樓、商住樓，距離車站基坑左側20 m為交通較為繁忙的市政道路。車站場區(qū)地形較為濱海堆積區(qū)，地形平坦，地勢較低，地面高程4.40～6.60 m，第四系厚度1.6～4.9 m，主要為第四系全新統(tǒng)人工填土層、海相沼澤化層含淤泥中、粗砂、含有機質粉質黏土層?；鶐r主要為中生代燕山晚期花崗巖，局部煌斑巖呈脈狀侵入，受構造作用的影響，本場區(qū)范圍內局部發(fā)育碎裂巖及節(jié)理密集帶。

2 城市密集建筑群明挖車站鉆爆施工設計

2.1 明挖法施工設計

在案例工程深基坑施工過程中，需保證存在滿足施工要求的實際降水量，地面處理質量也需要嚴格控制，同時需要做好對管線及建筑物的保護。在開挖案例工程基坑前需要進行施工降水，地下水位監(jiān)測需要在開挖過程中嚴格開展，對于基坑開挖過程中暴露出的滲漏等問題要及時處理。結合基坑多層支護特點，案例工程采用縱向分段橫向分層開挖設計，以15～20 m為分段長度，低于設計錨索腰梁支架50 cm的位置為分層高度。案例工程深基坑的開挖難度較高，具體的接力挖掘由挖掘機負責，輔以獨特防塌技術和一定人工開挖作業(yè)，按照20 cm長度提前預留。

2.2 爆破方法選擇

在城市密集建筑群明挖車站鉆爆施工設計實踐中，需開展安全振動速度測量，施工線和建筑物的位置關系屬于測量重點，建筑物的高度和年代、地基類型、地基深度、結構設計、施工質量等均需要得到充分考慮。結合計算結果，可確定建筑結構抗震性能，同時可完成爆破安全振動速度的科學選擇，該值過大會導致明挖車站鉆爆施工對周邊建筑物造成嚴重破壞，過小則會限制爆破技術發(fā)揮，這不僅會帶來嚴重浪費，施工進度也會同時受到制約。結合爆破安全規(guī)程，需結合不同建筑物存在的安全允許振動速率規(guī)定，最終確定周邊建筑物的安全振動速率，為具體設計提供依據(jù)。站場石方爆破方法選擇需要完成各段最大藥量確定，計算公式如式（1）所示，式中的R、Q、V、k、分別為建筑物與爆破中心距離、分段起爆最大藥量、被保護建筑物允許質點振動速度、與地形等因素有關系數(shù)、爆破地震隨距離衰減系數(shù)，其中取1.6，v取1 cm/s，k取180。

結合案例工程實際，站場石方爆破從坑底向下進行，具體選擇淺孔小臺階爆破方法，從站場的一端到另一端完成爆破施工，站場四周需要設置減震孔，直徑為35～65 mm，孔間距需要控制在25 cm內。在爆破參數(shù)的設計中，預裂爆破孔徑、藥柱直徑、藥柱孔徑分別設置為42 mm、0.3～0.5 m、25 mm，藥柱孔深、藥量分別設置為1.0～3.0 m、0.6 kg。為實現(xiàn)對爆破振動速度的控制，設計選擇同時在孔內、孔外起爆的方法，同截面同起爆段結合各部分到結構間允許振動速度確定最大裝藥量?；?00 m3的一次爆破規(guī)模，同一區(qū)段設置孔數(shù)在2個以上，基于要求，選擇單孔單段、高孔、低孔戶外雷管。低段、高段分別設置有預裂孔3個、6個，其中1個低段預裂孔與外排孔相連接，施工過程需首先完成爆破預裂，之后的依次爆破需要從大到小進行。

2.3 飛石控制措施

城市密集建筑群明挖車站鉆爆施工需要考慮飛石控制措施選擇，這是由于案例地鐵車站工程附近存在道路和商住樓，為保證施工安全，需要對臺階標高進行檢查，同時明確凹陷、裂縫、充填空隙等軟弱區(qū)。需要確認挖掘機質量，并在基坑支護梁施工環(huán)節(jié)埋設對車分布的加強環(huán)，每28 m埋設28個，用鋼絲繩（8 mm）固定，滿足爆破施工需要。露天爆破會導致個別巖塊飛散，這可能對周邊建筑物、人員、設施設備造成嚴重威脅和破壞，個別飛石的飛散距離直接受到爆破方法、地質構造、地形、堵塞長度、孔網(wǎng)參數(shù)、堵塞質量等因素影響，按照同類工程經(jīng)驗，一般飛石距離為15倍炮孔直徑。如案例工程淺孔爆破存在60 m的飛石距離，具體可選擇以下幾方面飛石控制措施：第一，合理設計。嚴格開展炮孔的測量驗收，規(guī)避單耗失控問題，同時保證炮孔不朝向居民區(qū);第二，科學應對軟弱帶、斷層、張開裂隙。各藥包的抵抗線需要在裝藥前進行細致核對，相應變化出現(xiàn)時需要對裝藥量進行修正，超量裝藥情況不得出現(xiàn);第三，嚴把堵塞質量。需保證填塞密實和填塞長度滿足設計要求;第四，人員分流引導。在明挖車站鉆爆施工開始前，需做好周邊人員分流引導并設置隔離措施，具體施工過程需要強化周邊警戒力度;第五，全覆蓋防護。施爆部位需要在爆破環(huán)節(jié)開展全覆蓋防護，通過沙袋壓孔，鐵絲網(wǎng)覆蓋于沙袋上，再將沙袋設置于鐵絲網(wǎng)上，以此有效控制飛石。

2.4 爆炸減震措施

案例地鐵車站工程施工設計選擇預裂爆破減震技術，在開挖基巖的過程中需要完成等高線設計。在爆破基巖前，需要爆破處理主爆區(qū)，得到一定寬度貫通縫，以使開挖爆破帶來的振動波能夠由此反射和緩沖，擋土樁及保留巖體破壞也能夠得到控制，同時需結合爆破深度在隔離帶上鉆出大量深孔，這些孔能夠吸收和消耗傳播到這個區(qū)域的爆炸性振動波大部分振動能量，隔離區(qū)后面區(qū)域受到的振動能夠大幅降低。案例工程中部分爆破區(qū)距離建筑物較近，處于靜態(tài)破碎狀態(tài)的某些危險區(qū)域需要得到重視，如存在超標的檢測結果，施工需選用靜壓破碎方式，保證周邊建筑安全，保證周邊環(huán)境受到的影響處于可控范圍。防護設施與防爆區(qū)域間需要設置防震孔，間距需小于25 cm，直徑控制在35～65 mm區(qū)間，選擇單列或雙列設計，這設計存在30%～50%的減振效果。設計還需要劃分大爆破區(qū)為小爆破區(qū)，這對地震作用減少和爆破質量控制均能夠發(fā)揮積極作用，在對爆破總量和爆破量的控制過程中，通過劃分若干小分區(qū)開展爆破施工，同時爆破間隔控制為500～750 ms，地震影響能夠進一步降低。城市密集建筑群明挖車站鉆爆施工設計需要嚴格遵循《爆破安全規(guī)程》（GB6722—2014）要求，以此為依據(jù)針對性計算爆破地震波震動速度，即：

式（2）中的R、分別為被保護物與爆破點間的最近距離、與爆破點地質地形條件相關的指數(shù)，Q、K分別為最大單段爆破藥量、與爆破點地質地形條件相關的系數(shù)，其中K、取值分別為180、1.6。振動測試也需要在試爆過程中開展，以此對K、取值進行修正，更好為城市密集建筑群明挖車站鉆爆施工提供指導?？紤]到案例地鐵車站爆破作業(yè)存在較廣作業(yè)地點且耗時較長，為保證周邊建筑物安全，安全校核中爆破震動速度設定為1 cm/s，可得到表1所示的不同距離允許的最大起爆藥量或同時起爆藥量。

需嚴格遵循表1所示起爆藥量開展爆破作業(yè)，在臨近在建電線、通訊管溝、臨時板房、建筑物的爆破作業(yè)中，爆破臺階高度需要適當降低，單孔裝藥量可同時通過分層開挖降低，必要時起爆可選擇單孔單響方法，以此在安全范圍內控制單響藥量，具體的施工指導需要得到震動監(jiān)測支持，保證城市密集建筑群明挖車站鉆爆施工安全。施工設計使用微差爆破，存在較小的炸藥單耗，由于需要開展露天爆破，為保證施工安全，需選擇以下方法控制沖擊波危害：第一，不得裸露爆破。施工過程不應存在過長的一次爆破炮孔間延時，避免后排變?yōu)槁懵侗频那闆r出現(xiàn);第二，堵塞質量控制。第一排孔的堵塞質量需要嚴格控制，如較大后沖在工作面出現(xiàn)，堵塞長度需要得到保證，使用鉆孔產(chǎn)生的巖屑對水炮孔進行堵塞，不得使用黃泥堵塞，避免堵塞不密實問題出現(xiàn);第三，地質異常處理。對于張開裂隙、斷層等地質異常處理，選擇間隔堵塞方式，同時需保證過量裝藥不在大裂隙處出現(xiàn)。

2.5 設計成果

案例地鐵車站明挖施工設計選擇孔內外預裂延遲設計，使用三維爆破網(wǎng)，以2.16 kg控制單管最大起爆藥量，保證存在20 m內的飛石安全距離。結合具體施工監(jiān)測結果可以確定，施工過程存在0.91 cm/s的最大爆破振動峰值速度的，低于允許標準，存在35%以上的爆炸產(chǎn)生地震強度衰減率，通過將保護對象和主爆爆區(qū)通過預裂爆破形成的預裂分開，周邊建筑物得到較好保護。在具體施工過程中，需要做好施工質量驗收、參數(shù)隨時調整、爆破前的宣傳等工作，保證微差控制爆破優(yōu)勢充分發(fā)揮。

3 結論

綜上所述，城市密集建筑群明挖車站鉆爆施工設計需關注多方面因素影響。在此基礎上，本文涉及的明挖法施工設計、爆破方法選擇、飛石控制措施、爆炸減震措施等內容，則提供了可行性較高的設計路徑。為更好開展明挖車站鉆爆施工設計，爆破振動速度必須在設計中得到嚴格控制，新型爆破技術的積極應用也需要引起關注。

參考文獻：

[1]馮小冬.地鐵鉆爆法施工對鄰近建筑物的振動響應預測[J].地下空間與工程學報，2021（2）：580-589.

[2]賈海鵬，劉殿書，方真剛.地鐵隧道鉆爆法施工中敏感區(qū)間及安全藥量確定[J].北京理工大學學報，2021（1）：23-29.