敏感环境下地铁车站基坑硬岩控制爆破开挖技术研究

敏感环境下地铁车站基坑硬岩控制爆破开挖技术研究

江凯铖

（中交一公局厦门工程有限公司 福建厦门 361000）

【摘要】车站基坑开挖施工，时有基岩凸出开挖底面现象发生，在敏感环境下，一般不允许采用爆破开挖。为解决在敏感环境中硬岩开挖的问题，提出了在深圳市城市轨道交通8号线小梅沙站基坑硬岩开挖施工中采用控制爆破开挖的施工工艺，同时形成了一种全自动式移动地铁基坑防护大棚专利。该方法显著提高了施工质量，节约了大量施工工期，获得了很好的社会和经济效益，可提供同行业相关施工参考。

【关键字】敏感环境 地铁车站 基坑硬岩 控制爆破 全自动式移动防护大棚

1前言

目前国内城市地铁建设在各大城市发展迅速，城市地铁网也在不断铺展，地铁车站站位全面铺开，越来越多的地铁车站站位选择于靠近居民楼、商业中心、医院等人员密集的敏感环境。

通过不断总结研究与现场实践，厦门公司研发出一种敏感环境下地铁车站基坑硬岩控制爆破开挖施工工法，在保证安全的前提下实现爆破施工在敏感环境下的应用。本工法依托工程为深圳地铁8号线二期小梅沙站基坑开挖工程，小梅沙站小里程端存在一基岩凸起体，岩石强度高。基坑地处深圳小梅沙旅游景区，节假日旅游人员熙来攘往，周边存在老旧居民楼，且燃气管线、电力管线等重要管线密集，通过本工艺成功完成该基坑硬岩开挖施工。

2工程背景

小梅沙站是深圳地铁8号线二期工程的第四个车站，位于大鹏湾海域。小梅沙站为地下双层岛式车站，全长377.5m，车站标准段结构净宽20.1m，开挖深度15.94～17.04m，车站采用明挖顺筑法施工，采用地下连续墙+内支撑的支护方式。基坑竖向布置三道内支撑，第一道支撑为钢筋混凝土支撑，第二、三道支撑采用钢管支撑。

3地质水文情况

小梅沙站位于槐头岭山脚下，距离山顶直线距离100米，地下水位受潮汐影响明显。车站小里程端下层分布超硬岩层，入岩深度达到8～14米，岩性为微风化花岗岩，单轴抗压强度达到135MPa。

根据地质详勘报告，基坑施工范围地层由上向下依次为人工填土、海陆交互沉积及冲洪积粘性土、砂层及卵石层、残积层，基岩全风化层、强风化层、中等风化及微风化岩层。

4施工重难点分析

4.1地质条件复杂，硬岩强度高

施工范围内下层分布超硬岩层，且超硬岩层深厚，硬岩开挖深度最大达14米，单轴抗压强度达到135MPa。硬岩开挖施工时间过长容易导致基底暴露时间过长，围护结构变形超限，基坑安全风险高。

4.2周边环境复杂，工期要求紧迫

施工场地位于小梅沙度假村内，周边居民、商铺聚集，重要地下管线密集，小里程端头距离六层老旧居民楼仅2.5米，硬岩开挖工艺选取不合理，易产生过大震动导致周边建（构）筑物开裂、地下管线受破损，维稳压力大，工期要求紧迫。

5技术特点

5.1优化研发一种硬岩爆破布孔方式及装药量

保证预定开挖硬岩体积的爆破效果的同时，有效降低爆破振动。通过对爆破机理的分析，优化硬岩钻孔间距及深度，并对装药量进行优化。一方面减少了炸药用量，另一方面有效地控制了爆破振动，保证了周边建（构）筑物以及重要地下管线的安全。

5.2发明一种全自动式移动地铁基坑防护大棚。

通过在基坑冠梁位置加设自动行走移动防护大棚，在爆破前对基坑爆破点正上方进行防护，确保爆破飞石仅在基坑内，大大利于爆破期间的安全控制，解决爆破飞石飞溅影响周边安全的问题。

6技术原理

本技术提出了新的基坑硬岩开挖爆破布孔及装药量，最小化硬岩爆破振速，确保振速不会对周边建（构）筑物产生不利影响。通过在基坑冠梁位置加设自动行走移动防护大棚，在爆破前移动至基坑爆破点正上方进行防护，确保爆破飞石仅在基坑内，进而缩小了警戒线范围。通过两方面的创新及优化，直接使敏感环境下地铁车站基坑硬岩爆破开挖成为一种可行的工法。在爆破完成后，操作移动防护大棚离开爆破点正上方，采用挖机对破碎岩石进行挖掘，并通过汽车吊将渣石吊运至地面运出。

7施工技术

结合本车站现场实际情况和技术特点，本文重点从控制爆破点位布置、爆破过程中安全防护两方面进行分析。

7.1起爆网络

1起爆方法

浅孔爆破，采用非电起爆系统，非电雷管采用簇联起爆，每段间隔时间为50～75ms。起爆顺序采用 ‘斜线’型、‘V’或‘T’型。

2起爆网络

采用非电导爆管雷管起爆网路。各炮孔采用毫秒导爆管雷管微差起爆，控制每段雷管间的起爆时间50～75sm，控制爆破振动。用一把抓形式，雷管的聚能穴朝向导爆管的尾端。网路敷设时应将导爆管理顺捆扎，雷管接点用沙包覆盖压实，防止雷管超前炸断网路引起拒爆。选用CHA-300型起爆器起爆。

7.2起爆前安全防护

严格按照要求实施安全警戒，待警戒范围内人员全部撤离至安全地点后方可起爆。主动控制是指合理设计、严格施工，从振源上控制爆破药量，杜绝产生飞石，具体做法是抓好以下几个方面的工作：

（1）检查台阶的立面，发现有软弱带、张开裂缝和凹陷处的地方，采用间隔填塞。

（2）检查并处理第一排炮孔的底盘， 使底盘抵抗线控制在允许范围之内(过大则进行挖除处理)。

（3）把握钻孔质量，进行认真检查验收,装药时认真控制，保证填塞长度不小于最小抵抗线。

（4）同一炮区内不准使用秒差延迟爆破。

（5）严禁散装药。

（6）采用地表防护形式，爆区地表防护是爆破防护工作的重点，能有效控制飞石在爆区范围内。在完成网路作业程序后，首先用沙袋平铺保护好爆破网路，不能因安全防护破坏爆破网路。浅孔爆破在孔口压1～3个砂土袋，保护好网路，再调盖钢板无缺漏式覆盖，在钢板上加压砂土袋；深孔爆破防护措施，在孔口压1～3个砂土袋，爆区上面覆盖1～2层密目网，可控制飞石在爆区范围内。

（7）地面防护，在基坑冠梁上设置全自动式移动防护棚，防护棚能将整个基坑扩大端全覆盖，以防止飞石飞出基坑，确保爆破安全。

图1全自动式移动防护大棚

8结语

该关键技术的成功运用，不仅解决了敏感环境下地铁车站基坑硬岩控制爆破开挖施工的安全性问题，关键是同时能够降低了施工成本，大幅度提高施工效率，取得了良好的经济及社会效益，业界人士广泛关注，市内同类型项目多次到实施项目调研学习。该项关键技术适用性强，具有较好的技术、安全、经济效益，可在类似基坑硬岩开挖工程中推广运用，特别适用于周边有密集人群或者重要性系数高的建（构）筑物的环境中，有效推动基坑开挖施工技术向前发展，对于今后在我国的基坑开挖施工中有着一定的指导意义和广阔的应用范围。

参考文献

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