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摘要：随着城市化的发展，越来越多的城市开发地下轨道交通工程，遇到不同的地质构造，现已主体地下基坑地质为中风化安山岩为例，在机械凿除不动的情况下采取爆破开挖对混凝土临时支撑体系如何采取保护措施控制在其变形范围内的实践和理论相结合的施工。
关键词：地下轨道交通工程、爆破开挖、中风化安山岩、混凝土支撑
1.工程概述
1.1工程概况
中山东路站位于南京市溧水区中山东路与秦淮大道交叉路口，沿秦淮大道东侧跨中山东路布置，为地下三层结构，车站结构包括车站主体部分和附属部分车站总长度为151.8m，标准段宽度为21.4m，基坑开挖深度约为23.31m，南北端头盾构工作井宽27.2m，开挖深度约为25.24m。主体结构采用明挖顺作法施工。
主体基坑围护结构采用φ1200@1400mm的钻孔灌注桩形式，围护桩布设形式除南端井全是长桩外，其余均为长短桩间隔布置
1.2工程基坑支护
基坑采用砼+钢管內支撑体系，端头井及标准段沿基坑深度方向均设置4道支撑，其中第一道为800x1000mm的砼支撑，其余为φ609x16mm的钢支撑。
基坑安全等级为一级，施工开挖时基坑14-18轴10m覆土其余大部分均为岩层。
2.爆破对比
2.1两次爆破情况及支撑体系变化
根据地层情况，中山东路站主体基坑以强风化安山岩为主，岩石强度为30MPa～130MPa，经过估算，车站主体基坑土石方约8万方，其中岩石约6万方。经过方案的讨论，石方采用爆破法施工，爆破施工方案按照相关规定，经过业主及公安局组织专家论证。与2016年8月3日取得爆破施工审批手续。按照基坑结构特点，爆破采用深孔爆破法施工，将基坑石方分为20块，每块宽20m，深度5～8m，车站主体主要分为8个区域。
2.1.1 第一次爆破
前期已完成基坑内土方的挖运清理，根据已评审完成的爆破施工方案，第一次爆破的爆破参数为：共钻孔40个，深度6.5m，孔距2.7m，排距2.5m，单孔装药量18kg，平均炸药单耗0.41kg/m3，填塞长度不小于3.2m，采用一层爆被防护，民用建筑爆破振速控制为2.5cm/s。
于2016年8月9日进行第一次爆破，爆破区域为基坑南端井17～18轴，第一次爆破区域。
爆破后基坑石方隆起严重，约2.3m，将基坑内架设好的钢支撑损坏，同时爆破飞石严重，部分飞石抛飞距离达到100m，爆振速大，最大值达到4.5cm/s ，距离基坑20m处接近7级地震。
分析原因为第一次爆破时对岩石的特性分析不全面，岩石较硬；同时爆破需要临空面，而第一次爆破缺乏临空面，导致爆破过程中岩石只能向上隆起，破坏钢支撑；爆破药量过大，单耗偏高，且填塞质量欠缺，爆破防护措施不到位，导致飞石严重。为此，我部组织召开专家咨询会。
根据专家意见，在第一次爆破的基础上调整药量及单耗，爆破参数调整为：炮孔深度6.5m，孔距3.0m，排距2.5m，单孔装药量14.5kg，平均炸药单耗0.3kg/m3，填塞长度不小于3.6m，加强爆破防护，防止飞石。
2.1.2 第二次爆破
2016年8月15日，根据第一次爆破后的实际效果，调整参数：炮孔深度6.5m，孔距3.0m，排距2.5m，单孔装药量14.5kg，平均炸药单耗0.3kg/m3，填塞长度不小于3.6m，优化方案，进行了第二次爆破。同时格构柱四周采用对称布孔、同时起爆的方式。为控制单孔装药量，格构柱周边孔深不宜超过8m。
另外选择合理的起爆方式，格构柱周边采用对称布孔，同时起爆的方式，距离钢立柱近的炮孔采用ms9段孔内延期，外围采用ms10段孔内延期。网络连接采用族联（俗称“抓把子”）的方式。
为防止钢立柱四周受力不均，钢立柱周边区域的岩体采用对称整体爆破。单次爆破区域内钢立柱较多时，采用分段延时接力起爆。
第二次爆破区域为沿第一次爆破向北相邻段。
爆破后飞石及隆起均得到有效的控制，但岩体挤压导致三根格构柱位移过大，最南侧格构柱位移最大距离接近2m，另外格构柱偏移将首道混凝土支撑拉拽开裂、下沉并破坏，最严重处混凝土支撑下沉接近30cm。
分析原因为第一次爆破后，爆破区域的石方清理干净，形成了完整的临空面，爆破过程中应力释放，岩石整体向临空面滑移，导致格构柱被挤坏，同时引起混凝土支撑破坏。
结合两次爆破的情况，2016年8月15日在项经部组织了第一次专家咨询会，针对两次爆破情况产生的原因进行分析。初步决定细化爆破的方案，确保基坑内支撑体系的稳定性，同时对已经破损的三道混凝土支撑进行破除，通过验算是否可以调整内支撑体系。按照调整优化的爆破方案，于2016年8月18日进行第二次专家咨询会。由于车站北端井混凝土支撑体系距基坑岩面距离太近，
后续爆破施工过程中无法确保混凝土支撑及格构柱的完整性和稳定性，从而无法保证因爆破施工影响混凝土支撑及格构柱，从而导致基坑内支撑体系失稳，基坑变形。通过分析中山东路站主体基坑爆破开挖与结构支撑体系分布之间存在的矛盾，以及对结构支撑体系受力的进一步计算结果得出以下结论：
(1)对主体基坑内所有格构柱进行割除；
(2)对主体基坑南端14-17轴受损的混凝土支撑予以拆除，并用钢支撑置换，钢支撑间距为4.2m；
(3)对主体基坑北端2-9轴混凝土支撑予以拆除，并用钢支撑置换，钢支撑间距4.2m。基坑爆破开挖阶段取消钢便桥，在施工场地东侧设置临时便道，确保行人和非机动车的便利及安全。
(4)保留主体基坑9-14轴混凝土支撑，后续爆破作业过程中加强施工监测。
(5)经核算，将主体基坑9-16轴第二道钢支撑间距由4.2m调整为3.5m，以保证支撑平面稳定性及基坑安全。
(6)第三次爆破
根据专家意见调整后的爆破方案，爆破参数为：炮孔深度6.5m，孔距3.0m，排距2.5m，单孔装药量14.5kg，平均炸药单耗0.3-0.32kg/m3，填塞长度不小于3.6m。
3.总结
根据专家意见方案调整后第三次爆破达到了预期的效果，岩石的破碎程度适合装车，同时爆破飞石得到了有效的控制，爆破的振速满足相关规范的要求。另外，爆破后靠近围护桩部分留有炮根，有效的缓解了因车站主体结构围护桩长短桩的布设，减少因爆破对短桩的影响。
参考文献
[1]徐至钧、王曙光、陈静 深基坑与边坡支护工程设计施工经验[M].北京：同济大学出版社，2011.
[2]地下铁道工程施工及验收规范 GB50299-1999 (2003年版）
[3]建筑基坑支护技术规范 JGJ120-2012
[4]钢结构设计规范 GB50007
[5]爆破安全规程 GB6722-2014
论文作者:唐少华
论文发表刊物:《防护工程》2017年第33期
论文发表时间:2018/3/21
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