地下連續(xù)墻基巖處理控制爆破技術(shù)
【關(guān)鍵詞】地下連續(xù)墻，基巖，控制爆破
1 工程概況
本工程為廣深港客運專線ZH-4新建福田站地下連續(xù)墻基巖處理爆破工程，位于廣深港客運專線ZH-4標(biāo)段新建福田站內(nèi)。新建福田站位于深圳市福田區(qū)市民中心廣場西側(cè)，益田路和深南大道交口的正下方，為全地下三層客運車站。車站沿深圳市主干道益田路下方南北布置，北起福中路，南到福華路，車站總長1023m，車站標(biāo)準(zhǔn)段最寬處為78.86m。車站東側(cè)由北向南依次為益田路北端的蓮花山公園、深圳市音樂廳、深圳市人民政府、市民廣場、香格里拉大酒店（在建，47層）、捷美商務(wù)中心（在建，地上高度約200m）、榮超會展大廈等。車站西側(cè)為深圳市圖書館、中國國際高新技術(shù)成果交易會展覽中心、港中旅大廈、時代金融中心、國有免稅大廈、豐立大廈（已建，25層）、郵電大廈等多棟高層、超高層建筑。車站周邊環(huán)境復(fù)雜。車站平面位置圖如圖1所示。
由于地下連續(xù)墻在沖擊至地面以下20-30m范圍時進(jìn)入微風(fēng)化巖層，巖石非常堅硬，對于進(jìn)入微風(fēng)化巖部分的地下連續(xù)墻成槽極其困難，即便采取最先進(jìn)的成槽設(shè)備強制鉆進(jìn)也很難達(dá)到滿意的鉆進(jìn)速度，且機械鉆進(jìn)存在設(shè)備損耗大、維修成本高的缺點。因此對于進(jìn)入微風(fēng)化花崗巖或存在微風(fēng)化花崗巖的槽段擬采用控制爆破技術(shù)進(jìn)行處理。
2、地質(zhì)條件及爆破工程量
站區(qū)原為市政道路柏油路面及綠化帶，現(xiàn)已破壞。其地下巖層北段及南段偏高，車站中部巖層偏低，巖面呈南北高，中間低的規(guī)律分布，中間略有起伏。地層上部從上至下依次為第四系全新統(tǒng)人工堆積層（Q4ml）、沖洪積層（Q4al+pl）、第四系殘積層（Qel）、燕山期花崗巖（r53）。
被爆破部分為地下連續(xù)墻底部微風(fēng)化基巖，巖質(zhì)非常堅硬。需采取爆破方法處理的基巖體厚度在10-25m之間。經(jīng)勘探，車站存在微風(fēng)化基巖較厚的地下連續(xù)墻槽段長約300m，全車站共有約5400m3地下連續(xù)墻基巖需進(jìn)行爆破處理。
3、爆破方案的確定
根據(jù)沿線地形、地質(zhì)情況、所處的地理位置和周邊環(huán)境，對于進(jìn)入微風(fēng)化花崗巖或存在微風(fēng)化花崗巖的槽段擬采用控制爆破技術(shù)進(jìn)行預(yù)處理。爆破方案如下：對于微風(fēng)化花崗巖分布較厚的槽段，提前探明，采用通過地表垂直鉆孔的方法對微風(fēng)化花崗巖層進(jìn)行鉆孔，利用“預(yù)裂爆破+擠壓爆破”作用機理，科學(xué)布孔，合理利用爆炸能量對地下連續(xù)墻微風(fēng)化巖石部分進(jìn)行作用，以便達(dá)到使整體微風(fēng)化巖石破裂、分割解體的目的，從而確保成槽設(shè)備快速高效地掘進(jìn)。地下連續(xù)墻基巖處理見圖2示。
4、爆破參數(shù)選擇與裝藥量計算
�、�、每次爆破規(guī)模：地下連續(xù)墻每次爆破槽段寬度在3.0～6.0m之間。
�、�、每次爆破槽段尺寸：爆破槽段寬度為地下連續(xù)墻的設(shè)計寬度1.2m。鉆孔時外放0.5cm,成槽寬度為1.3m。
�、�、每次爆破巖石厚度：根據(jù)各槽段微風(fēng)化基巖巖面分布位置不同，各槽段爆破巖石厚度在10～25m之間，平均爆破巖石厚度在15m左右。
�、�、鉆孔直徑：采用地質(zhì)鉆進(jìn)行垂直鉆孔，鉆頭直徑為110mm及90mm兩種規(guī)格，進(jìn)入中、微風(fēng)化巖層采用抽芯的方式成孔。
�、�、鉆孔深度：鉆孔深度=設(shè)計連續(xù)墻深度+0.3m。
�、蕖⒄ㄋ庍x型：炸藥選擇具有防水性能2#巖石乳化炸藥，藥卷直徑為60mm。
�、�、單孔裝藥量計算：以每次爆破槽段長3m,入微風(fēng)化巖石15m為例計算，單孔裝藥量見表1。
表1：地下連續(xù)墻基巖處理爆破參數(shù)表（裝藥孔直徑：110mm）
⑧、同段起爆最大藥量：見表1所示,同段起爆最大藥量為28kg。
�、�、平均炸藥單耗
根據(jù)巖石性質(zhì)，結(jié)合前期工程的施工經(jīng)驗，水下爆破，巖石堅固性系數(shù)f在10～12時，炸藥單耗取值通常在2.0～6.0之間，本設(shè)計初步取值為2.14kg/m3。爆破施工時需進(jìn)行試爆，以便根據(jù)實際爆破效果及時調(diào)整爆破參數(shù)。平均炸藥單耗見表1所示。
5、布孔及鉆孔設(shè)計
邊眼布孔采取沿連續(xù)墻輪廓均勻布眼的形式，裝藥孔與空眼均勻布置,炮孔距離為0.5m。鉆孔深度至連續(xù)墻設(shè)計深度向下0.3m位置。中心眼布孔采取沿連續(xù)墻中心線均勻布眼的形式，裝藥孔與空眼均勻布置,炮孔距離為0.5m。鉆孔深度至連續(xù)墻設(shè)計深度向下0.3m位置。
6、裝藥、堵塞
對于邊眼采取集中裝藥結(jié)構(gòu)，雙發(fā)電雷管反向起爆。微風(fēng)化巖面以上1m位置開始堵塞,堵塞長度不小于2m，堵塞材料為粗砂及石屑。對于中心眼，采取間隔裝藥結(jié)構(gòu)，中間間隔長度為0.6m,底部藥卷采用雙發(fā)電雷管反向起爆，上部藥卷采用雙發(fā)電雷管正向起爆,藥卷之間采用雙導(dǎo)爆索串聯(lián)，間隔空隙利用PVC管進(jìn)行填充。上部堵塞段從微風(fēng)化巖面以上1m位置開始堵塞,堵塞長度不小于2m，堵塞材料為粗砂及石屑。詳見圖3、4所示。
7、起爆網(wǎng)路設(shè)計
采取孔內(nèi)分段的電起爆網(wǎng)絡(luò)，各電雷管并聯(lián)連接，雙發(fā)電雷管同時起爆，以確保起爆網(wǎng)絡(luò)安全。
8、爆破安全距離計算
由于被爆破巖體在地面下20m以下,距離爆源最近的房屋結(jié)構(gòu)在40米之外。因此需對此范圍內(nèi)的建筑物進(jìn)行驗算以確定同段起爆最大藥量，以便指導(dǎo)施工。
根據(jù)《爆破安全規(guī)程》計算：Q=R3(V/K)3/α
式中：Q—最大一段的裝藥量，kg;
R—距爆源中心的距離，m；
K—與介質(zhì)特性、爆破方式及其它因素有關(guān)系數(shù)取120；
V1—非抗震性鋼筋混凝土框架房屋允許振速取1cm/s；
V2—抗震性鋼筋混凝土框架房屋允許振速取3.5cm/s；
α—地震衰減指數(shù)取1.6。
車站周圍需保護(hù)建筑均為抗震結(jié)構(gòu)建筑，安全允許振速在3.5～4.5之間，按最小允許振速取值2.0cm/s進(jìn)行驗算，可得結(jié)果如下表所示。
表3：不同距離的最大一段的裝藥量值對照表
實際施工中單段起爆最大裝藥量為28kg<29.65kg，可確保爆破震動不會對周邊建筑物造成傷害。
9、安全防護(hù)措施
由于爆源在地面以下約20-35m之間，爆破屬于內(nèi)部作用，為確保絕對安全，槽段上部采用“孔口壓沙包+鋼板+沖擊錘”的防護(hù)措施，以防個別炮孔沖孔產(chǎn)生泥漿。如圖4所示。
安全警戒距離為以爆源為中心向外50m范圍。
10、施工機具、儀表及器材表
現(xiàn)場需用施工機具、儀表及器材表見下表（1）、表（2）。
�。�1）、施工機具、儀表表
�。�2）、爆破器材使用計劃表
11、工程進(jìn)度計劃
根據(jù)每個槽段需完成鉆孔工程量，單個槽段開始鉆孔至爆破完成需7天時間，鉆孔時兩個槽段同時進(jìn)行、平行作業(yè)。完成全站50個槽段基巖爆破處理需用時約90天。
12結(jié)束語
(1)通過采取控制爆破技術(shù)處理地下連續(xù)墻微風(fēng)化巖層，解決了常規(guī)施工技術(shù)存在的施工難、工期長、成本高、效果差的難題，加快了地下連續(xù)墻成槽速度，節(jié)約了成本，為基坑的后繼開挖等施工贏取了寶貴的時間。
(2)通過對周邊建筑物進(jìn)行振動監(jiān)測，及時掌握爆破振動對周邊建筑物的影響情況，振動數(shù)據(jù)及時指導(dǎo)爆破施工，確保了爆破施工安全。
(3)控制爆破技術(shù)在復(fù)雜環(huán)境、復(fù)雜地質(zhì)條件下地下連續(xù)墻微風(fēng)化基巖破除中的成功應(yīng)用，克服了富水、邊墻自穩(wěn)性差、易坍塌等特點，確保了連續(xù)墻在較短時間內(nèi)快速成槽，降低了成槽成本。為今后復(fù)雜環(huán)境、復(fù)雜地質(zhì)條件下地下連續(xù)墻的基巖處理提供了新的施工技術(shù)，并為其他類似工程的應(yīng)用提供了寶貴的經(jīng)驗。
參考文獻(xiàn)：
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