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城市复杂环境下地铁车站明挖深基坑的控制爆破

摘要：文章针对徐州市城市轨道1号线一期工程振兴路站深基坑开挖，属复杂环境下的石方控制爆破，通过控制爆破方案的选定，爆破参数的设计及相应控制措施等，保证了工程的顺利进行，确保施工质量及施工安全。

关键词：地铁明挖车站深基坑；复杂环境；控制爆破

1工程概况及周边环境

1．1工程概况

振兴路站位于振兴大道与珠山路交叉口附近，东西向布置于珠山路下，设计为地下二层岛式站台车站，全长194.0m，标准段外包宽度为19.5m，车站地面共设5个出入口（含1个预留口）和2组风亭。主体结构埋深约为原地面下13～20m，地势为西高东低，最大高差6.7m，总开挖方量为135627m3，采用放坡开挖，明挖顺做法施工。

1．2地形地貌及地质情况

场地地貌单元为剥蚀-溶蚀丘陵地貌，覆盖层为杂填土，厚度为0～5.4m，下伏基岩为寒武系灰岩，岩土层种类单一，但寒武系灰岩属于可熔岩地层，局部地段岩溶发育，基坑侧壁浅部岩土层为杂填土，其下为强风化寒武系灰岩、中等风化寒武系灰岩，基坑底部为中等风化灰岩，另外站西侧处地勘揭露为断层角砾岩，岩体较破碎、裂隙发育、易透水。

1．3周边环境

该工程正穿振兴大道，沿道路两侧分布有地下管线，主要分布有燃气管、排水管、电力管线、热力管、污水管及部分贯穿振兴大道的电信管道，埋深范围处于0.25～2.8m深度区域，管线改迁通过架空和地埋方式。西南侧紧临民房，最近处约144m，东北侧为新建工程施工现场驻地，最近处约40m，需采取防护措施及减振监测。车站北侧为振兴大道与中央大道交汇，交通繁忙，尤其通往高铁站的车流量较大，高铁站距离振兴路站约1200米。车站地表500m范围内分布有大量建（构）筑物。

2爆破作业方案选择

2．1方案确定

通过现场实地详细勘察分析，结合场地条件，本工程决定采取顺次台阶法逐级放坡开挖爆破作业。

（1）针对本车站工程地处城区复杂环境的特点，爆破作业采用减弱松动控制爆破方案。

（2）为确保基坑取得良好的开挖轮廓效果，沿基坑面开挖线均匀布置预裂（光爆）孔实施预裂（光面）爆破。

（3）对于一次开挖台阶高度小于3m的部位采用浅眼控制爆破；台阶高度大于4m的部位采用深孔控制爆破；小断面及小口径的井口部位开挖采用浅眼控制爆破。

（4）为获得较好的破碎及松散爆破效果，采用宽孔距、短排距的布孔方式实施微差爆破。根据不同地质状况、挖深及自由面状况采用调节炸药单耗以保证爆破效果。

（5）车站西侧断层角砾岩，岩体较破碎、裂隙发育地段开挖以大功率挖掘机硬挖及液压冲击镐解碎为主，辅以浅眼控制爆破方法开挖。

（6）岩溶地段为确保安全及爆破效果，对成孔及装药采取特殊处理措施及必要的保护措施。

2．2技术难点

（1）因周围环境复杂，必须严格控制爆破振动、飞石、空气冲击波、噪音、有毒气体等爆破危害，对紧临建（构）筑物、地下管网等采取必要的防护措施。

（2）为防止过度爆破导致边坡坍塌、超欠挖严重，对边坡部位必须实施预裂（光面）爆破以保证开挖质量，爆破块度适中，以满足PC220挖掘机装车为准。

（3）总开挖工期控制在6个月。

3爆破设计与爆破参数

3．1台阶要素的建立

针对周边环境复杂的特点，基坑爆破自由面受限的约束条件，为获得较好的爆破控制条件，首次爆破选择东端开挖切口形成台阶自由面后再逐次循环台阶法深孔爆破，保证爆破飞石抛掷方向背离重要建（构）筑物方向,切口布孔爆破方案见下图：

3．2深孔爆破参数选择

（1）钻孔直径和钻孔角度

依据钻机性能、台阶高度、地质条件深孔爆破施工钻孔采用孔径为Φ90mm、最大钻进深度为30m的履带式潜孔钻机。考虑到开挖成型条件及爆区地形条件,采取倾斜钻孔,斜率为1：0.3,钻孔倾角即为改造自由面的体面倾角α=73°。

（2）台阶高度

该施工段内表层土履盖厚度不一,爆区地形起伏较大，挖深差异性大。综合考虑基坑坡面坡率的设计，初步考虑分两个台阶开挖,台阶高度4～8m。

（3）炸药单耗、超钻深度、孔深及计算抵抗线

取调节炸药单耗q=0.30～0.45Kg/m3，为了减少对周边环境的影响，提高作业工效，该深孔爆破选用成型的药筒Φ70mm乳化炸药直接装入炮孔，采取微差网络控制单响药量的爆破作业形式。

超钻深度△h本施工段内岩石解理裂隙发育，△h=0.7m。

倾斜钻孔孔深h：h=H/sinα+Δh=H/sinα+0.7

最小抵抗线W：W=(25～40)d取W=b*sin（arctan1/0.3）

底盘抵抗线Wb：

（4）孔网参数

孔距确定：α=(0.8～1.2)W，取α=4.0m；

排距确定：b=(0.8～1.0)α，取b=3.0m。

3．3浅眼爆破参数选择

（1）孔径D浅：D浅＜50mm，取孔径D浅为42mm；

（2）孔深L浅：L浅≤3