中国水利水电第四工程局有限公司
摘要：随着我国经济迅猛发展，城市将更多地向地下空间发展，在人口密集、建筑物林立的城市闹市区进行地下爆破开挖施工亦将越来越多，其中面临的一个首要问题是，如何在不影响地表居民生活、地表建筑物安全的前提下进行地下空间石方的开挖。
关键词：繁华商业区；微震动；爆破；分析
前言：近几年来，在城市地铁等地下工程施工中，组织科学技术攻关，经过在不同项目的不断总结与提高，形成了一套在城市地下空间进行减振爆破开挖的施工技术，成功地应用于各项城市地下工程硬岩开挖作业，取得了明显的经济效益和社会效益。本文以深圳城市轨道交通7号线工程华新站硬岩爆破工程来进行应用分析。
1 工程简介
深圳城市轨道交通7号线工程华新站位于福田区华强北路与红荔路交汇处，车站周边有国美电器商场、顺电商场、女人世界、圣庭苑酒店和圣庭苑酒店世纪楼和港澳购物城等，两侧存在密集的电力、电信、雨水、上水、污水、路灯等地下管线管道。车站见岩深度在地面以下约20m深处，总爆破量约2.4万m3。
2 爆破方案选择及优化改良
传统的浅孔爆破法因为工人劳动强度大，作业环境差，噪声大，粉尘多，且工效极低导致工期很难满足业主要求，且浅孔爆破往往出现填塞质量不好或填塞长度不够发生爆破飞石现象。本设计对传统的浅孔爆破法进行略小的改进，一是钻孔机械选用76mm自动钻，孔径比手持风钻约大40mm；二是装药直径比传统的浅孔爆破大28mm。改进后的孔内微差分段单段药量与浅孔爆破单响药量接近，但炸药集中装在炮孔底部，增加了回填高度，爆破飞石将得到有效控制。本设计在保持相同的炸药单位消耗量的前提下，装药高度下降，形成孔底装药状况，填塞长度相对增加。这种情况可以解释为炸药能量中心的高度较之浅孔爆破有所降低，在炮孔底部集中释放能量，从爆后效果看，爆破飞石完全被控制住，下部岩石破碎性好。
3 优化浅孔爆破方法参数设计
3.1 施工机械（炮孔直径）与台阶高度
采用中（高）风压钻机（阿特拉斯空压机-古河钻机200型），孔径76mm，风压15-20 MPa；局部地段浅孔爆破采用手持风钻（7655型），孔径40mm，风压5～7 MPa。
3.2 布孔方式
爆破工作面沿基坑走向推进，纵向分排布孔，孔网为正方形或梅花形，垂直向下。同炮爆破排数为2-4排。
3.3 爆破参数
大孔爆破：孔径Ф76mm，台阶高度5m，孔间距2.0 m，排间距1.8m，孔深5.5m， 底盘抵抗线2.5m，炸药单耗0.35～0.40kg/m3，药量4.0 kg/m，填塞长度0.5+2.8m( 间隔回填 )。
浅孔爆破：孔径Ф40mm，台阶高度2～3m，孔间距1.2 m，排间距1.2m，孔深2.3～3.3m， 底盘抵抗线1.2m，炸药单耗0.30～0.35kg/m3，药量1.0kg/m，填塞长度>1.2m。
3.4 装药与堵塞
浅眼炮孔和大孔爆破，均从孔底连续装药。浅眼爆破用Φ32mm乳化炸药装药，每个炮孔按照起爆顺序的要求装一发微差雷管，起爆药包置于炮孔的中下部。大孔爆破用Φ60mm乳化炸药装药，每个炮孔各装药段按照起爆顺序的要求装二发毫秒非电导爆雷管。炮孔装药后，剩余空孔段用粘土或粘土拌钻屑密实堵塞，水孔回填采用细石子（瓜米石）作填料。
3.5 起爆顺序、起爆方式与起爆网路
采用非电起爆法，孔内为非电雷管，微差爆破，微差间隔时间25-75ms。为了控制爆破振动对周边建（构）物及地面管道影响，Φ76孔内分段装药台阶松动爆破，孔外非电接力起爆网路，即孔间和排间微差接力爆破。孔内起爆顺序为下层先响，上层后响。起爆雷管为电雷管，GM-2000型起爆器远距离起爆。
4 静态破碎爆破方法参数设计
4.1 静态爆破的施工方法
施工顺序应先上后下，先外后内。当爆破自由面形成后，以爆破自由面为起线，向基坑边缘推进，台阶高度选取3～5米。为加快施工进度，当上面一个台阶向内静态破碎开挖完成5～6米时，开始进行下一个台阶的施工，形成梯步式多点工作面。
图4-1 爆破网络连接图
4.2 布孔
为提高破碎效果，提高装车能力，满足进度需要，根据自由面较多的特点，本工程采用对树形布孔方式，即离自由面越远，孔的间距越密。
（1）孔径：钻孔直径选择为Φ76mm和Φ42mm两种。
（2）孔深：在相同条件下，孔深大的比孔深小的容易开裂，破碎效果好。但是超出需要的深度，陡然增加破碎剂用量和钻孔费用，显然是不经济的。因此，可根据实际需要选择：破碎高度（m）1.0～2.0， 钻孔深度（m）1.05～2.1; 破碎高度（m）2.0～3.0， 钻孔深度（m）2.1～3.2; 破碎高度（m）3.0～4.0， 钻孔深度（m）3.2～5.2; 破碎高度（m）4.0～4.5， 钻孔深度（m）5.2～5.8。
（3）孔距：孔距越小，开裂越容易，破碎时间也短。但是孔距越密，孔数增多，必然加大施工成本，影响施工进度，因此计算及实际爆破试验确定下列参数：d=76mm和d=42mm两种孔径对应的孔距分别为30cm和80cm。
（4）排距和最小抵抗线：排距b一般小于孔距a，本设计取排距和最小抵抗线分别为25cm和60cm。
4.3 装药
静态爆破与炸药爆破不同，装药需基本填满空孔，用药量可按照空孔总长度计算，并随孔径、孔距而异，单位炮孔长度装药量（kg/m）与孔径（mm）对应：1.81-Ф38，2.01-Ф40，2.21-Ф42，6.5-Ф74，7.24-Ф76，8.02-Ф80。
单位体积用药量：软质岩石8～10 kg/m3，中硬岩石10～15 kg/m3，硬质岩石12～20 kg/m3。
4.4 膨胀剂加工、灌注、养生
（1）拌制：采用SCA破碎剂，一般水灰比为0.3～0.35，即每袋（重5kg）破碎剂，加水1.5～1.75kg。拌制时，先将定量破碎剂倒入塑料容器内，然后缓缓加入定量水，用机械或手工（戴橡胶手套）拌成具有流动性的均匀浆体备用。要求拌匀，拌和时间最多不超过3min。
（2）灌注：拌好的SCA浆体要在10min内灌入炮孔中。对于垂直孔，可直接倾倒进去，并用炮棍捣实；对于斜孔，可用挤压或灌浆泵压入孔内，并用快凝砂浆或泡沫塑料塞子迅速堵口。
（3）养生：除雨天外，灌孔可不用覆盖，裂缝出现后，可用水浇缝，以加速膨胀压的发生和裂缝的扩大。
5 结语
通过科学合理的爆破参数设置及现场组织控制，深圳市地铁七号线华新站硬岩爆破过程中，爆破震速、建筑物沉降、管线沉降、车站结构等各项监测数据均正常，圆满的完成了城市繁华区域的地下硬岩爆破挖除施工。实践再次证明，城市地下工程采取微振钻爆施工是安全、可靠、可行的。
参考文献：
[1]柳军城.微震动爆破技术在软弱松散围岩中的应用[J].西部探矿工程，2002.
[2]刘招伟.复杂环境条件下地下工程微振爆破施工技术探讨[J].隧道建设.2003.
论文作者:张朋银
论文发表刊物:《防护工程》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/21
标签：孔径论文; 炸药论文; 钻孔论文; 高度论文; 药量论文; 雷管论文; 台阶论文; 《防护工程》2018年第20期论文;