摘要：本文以广深港客运专线福田站为例，主要阐述了地下连续墙入岩较深且岩石坚硬时，通过对弱风化岩层进行水下爆破处理，以提高成槽设备开挖掘进速度。
关键词：地下车站 地下连续墙 基岩爆破 施工技术
1、工程概况
广深港客运专线ZH-4标福田站为全地下三层结构火车站，其围护结构为1.2m地下连续墙形式，其中北端A1区连续墙深度35.2～43m不等，入弱风化花岗岩12.2～24.6m，且岩石坚硬，其最大单轴饱和抗压强度114.8MPa。采用冲击钻冲孔施工中进入岩层后进尺困难，无法满足工期要求。采用双轮铣对岩层进行切削开挖，也难以达到计划的钻进速度，且机械钻进存在设备维护复杂、损耗大、维修成本高的缺点。因此对于进入若风化花岗岩较深的槽段采用控制爆破技术进行处理。
通过采取爆破方法处理后，以便达到使连续墙整体弱风化岩石破裂、分割成块状的目的，从而确保成槽设备快速高效地掘进。
2、设计方案选择
对于本工程A1区槽段，采用通过地表钻孔的方法对弱风化花岗岩层进行钻孔，利用“预裂爆破+挤压爆破”作用机理，科学布孔，合理利用爆炸产生的能量对地下连续墙弱风化部分岩石进行作用，以便达到使整体弱风化岩石破裂、分割成块状的目的，从而确保成槽设备快速高效地掘进。爆破作业时，钻孔孔距在0.4～0.6cm之间，炸药单耗控制在1.2～3.0kg/m3之间。爆破施工时需进行试爆，以便根据实际爆破效果及时调整爆破参数。如图1所示：
3、爆破参数选择与装药量计算
3.1 每次爆破槽段长度
地下连续墙每次爆破槽段长度在3.0～6.0m之间。距离建筑物较近时，每次爆破槽段长度为3m。
图1 地下连续墙基岩爆破处理示意图
3.2爆破槽段宽度
爆破槽段宽度为地下连续墙的设计宽度1.2m。钻孔时外放0.5cm，成槽宽度为1.3m。
3.3每次爆破岩石厚度
根据各槽段弱风化基岩岩面分布位置不同，各槽段爆破岩石厚度在12～24m之间，平均爆破岩石厚度在15m左右。
3.4 钻孔直径
采用地质钻进行钻孔，钻头直径为110mm及90mm两种规格，进入弱风化岩层采用抽芯的方式成孔。
3.5钻孔深度
钻孔深度=地下连续墙设计深度+超深0.3m。
3.6炸药选型
炸药选择2#岩石乳化炸药，药卷直径为60mm，炸药具有防水性能。
3.7单孔装药量计算
以每次爆破槽段长3m，入弱风化岩石15m为例计算，单孔装药量见表1所示：
表1 地下连续墙基岩爆破参数表（装药孔直径：110mm）
3.8同段起爆最大药量
同段起爆最大药量见表3.1所示，同段起爆最大药量为12kg。
3.9平均炸药单耗
根据岩石性质，结合前期工程的施工经验，岩石坚固性系数f在10～12时，炸药单耗取值通常在1.0～3.0之间，本设计初步取值为1.42kg/m3。爆破时根据实际爆破效果进行调整。
4、布孔及钻孔设计
4.1边眼布孔及钻孔设计
采取沿连续墙轮廓均匀布眼的形式，装药孔与空眼均匀布置，炮孔距离为0.5m。钻孔深度至连续墙设计深度向下0.3m位置。
边眼布孔及钻孔设计见图1：地下连续墙基岩处理示意图。
4.2中心眼布孔及钻孔设计
采取沿连续墙中心线均匀布眼的形式，装药孔与空眼均匀布置，炮孔距离为0.5m。钻孔深度至连续墙设计深度向下0.3m位置。
边眼布孔及钻孔设计见图1：地下连续墙基岩处理示意图。
5、装药、堵塞
对于边眼采取孔底集中装药结构，双发电雷管反向起爆。弱风化岩面以上1m位置开始堵塞，堵塞至孔口，堵塞材料为粗砂。详见图2所示：
图2 炮孔集中装药结构示意图
对于中心眼，采取分层、间隔装药结构，各药卷采用非电毫秒导爆管雷管起爆，然后簇联后由双发电雷管引爆。上、下部药卷中间间隔长度为1-2.0m。间隔空隙采用PVC管内装填粗沙。上部堵塞段从弱风化岩面以上1m位置开始堵塞至孔口，堵塞材料为粗砂。见图3所示：
图3 炮孔间隔装药结构示意图
6、起爆网路设计
采取孔内分段的非电-电起爆网络，各非电雷管簇联连接，双发电雷管同时起爆，以确保起爆网络安全。见图4所示：
图4 起爆网路示意图
7、爆破安全距离计算
由于被爆破岩体在地面下25m以下，距离爆源最近的房屋结构在30米之外。因此需对此范围内的建筑物进行验算以确定同段起爆最大药量，以便指导施工。
根据《爆破安全规程》计算：
Q=R3（V/K）3/α
式中：Q—最大一段的装药量，kg；
R—距爆源中心的距离，m；
K—与介质特性、爆破方式及其它因素有关系数取120；
V1—非抗震性钢筋混凝土框架房屋允许振速取，1cm/s；
V2—抗震性钢筋混凝土框架房屋允许振速取，3.5cm/s；
α—地震衰减指数取1.6。
车站周围需保护建筑均为抗震结构建筑，安全允许振速在3.5～4.5之间，按最小允许振速取值2.0cm/s进行验算，可得结果如下表所示。
表2 不同距离的最大一段的装药量值对照表
实际施工中单段起爆最大装药量为12kg<12.5kg，可确保爆破震动不会对周边建筑物造成伤害。
8、安全技术与防护措施
8.1安全技术措施
（1）在设计施工前应摸清被爆介质的情况，详尽掌握有关资料优化爆破参数，慎重选择炮位，精心施工。
（）所有钻爆作业人员必须佩戴安全帽，脚穿防滑绝缘鞋。
（3）严格按照设计要求进行钻孔，必须做到精确定位，谨慎操作。
（4）对于边孔的孔距必须严格控制，孔底落在同一条线，同一面上，开口误差及群孔平行度不得超过 ±10cm。
（5）所有爆破孔必须按照设计要求施工，在现场爆破工程师指导下进行装药。
（6）要求防护的部位，必须采用具有一定强度和重量、富有弹性和韧性以及透气性和便于搬运联接的车胎帘、砂袋等加强防护。
（7）所有电雷管的检测均在指定的地点。所有火工品的搬运存放必须遵守《民爆器材管理规定》，轻拿轻放，分放分拿。
（8）使用电雷管时，起爆器在起爆前应由专人看管。禁止所有携带手机、手电等射频器材人员进场。
（9）火工品进入施工场地后，严禁携带烟火进入作业区。
（10）在装药前，设立警戒区并插红旗显示，严格实行“三员一长”制度，做到万无一失。
（11）在爆破前30分钟必须设立安全警戒，距离不得小于50m，并吹口哨鸣叫，通知所有的机械、人员撤到安全警戒范围之外。
（12）在放炮前应书面通知附近作业的各单位、居民知晓。起爆时，用口哨三长声鸣叫；起爆后，口哨一长声解除信号。
（13）起爆时，避炮所距爆破点不小于100m。
（14）如果遇到雷雨天气，所有人员必须撤出警戒线外，并设置警戒，防止行人误入爆破作业区。
8.2防护措施
由于爆源在地面以下约20-35m之间，爆破属于内部作用，为确保绝对安全，槽段上部采用“孔口压沙包+钢板+冲击锤”的防护措施，以防个别炮孔冲孔产生泥浆。如附图5所示。
图5 爆破防护示意图
8.3安全警戒
每次爆破前30分钟进行安全警戒，警戒范围按爆破飞石及震动影响的的安全距离确定，警戒范围以内的一切人员全部撤离，爆破指挥则依每次爆破地点设于安全位置。爆破指挥、起爆点和各警戒点之间用对讲机保持顺畅的通讯联系。警戒信号分为三种，即警戒、起爆和撤离警戒。每次爆破后检查无误后由爆破指挥发出警戒撤消信号。
安全警戒距离为以爆源为中心向外100m范围。
9、结语
9.1进度分析
冲击钻成槽进入弱风化岩层后岩石强度逐渐增大，连续墙施工初期基岩未作爆破处理，每日进尺约0.25～0.15m，平均按0.2米计；爆破处理后每日进尺约0.6～0.35m，平均按0.475米计，为处理前2.4倍。
9.2经济效益分析
岩层爆破处理后，虽然冲击钻冲击成槽施工进度得以提高，但由于爆破施工钻孔投入较大，经济效益方面并不明显。
论文作者:代祥
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
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