地下连续墙基岩处理控制爆破技术
【关键词】地下连续墙，基岩，控制爆破
1 工程概况
本工程为广深港客运专线ZH-4新建福田站地下连续墙基岩处理爆破工程，位于广深港客运专线ZH-4标段新建福田站内。新建福田站位于深圳市福田区市民中心广场西侧，益田路和深南大道交口的正下方，为全地下三层客运车站。车站沿深圳市主干道益田路下方南北布置，北起福中路，南到福华路，车站总长1023m，车站标准段最宽处为78.86m。车站东侧由北向南依次为益田路北端的莲花山公园、深圳市音乐厅、深圳市人民政府、市民广场、香格里拉大酒店（在建，47层）、捷美商务中心（在建，地上高度约200m）、荣超会展大厦等。车站西侧为深圳市图书馆、中国国际高新技术成果交易会展览中心、港中旅大厦、时代金融中心、国有免税大厦、丰立大厦（已建，25层）、邮电大厦等多栋高层、超高层建筑。车站周边环境复杂。车站平面位置图如图1所示。
由于地下连续墙在冲击至地面以下20-30m范围时进入微风化岩层，岩石非常坚硬，对于进入微风化岩部分的地下连续墙成槽极其困难，即便采取最先进的成槽设备强制钻进也很难达到满意的钻进速度，且机械钻进存在设备损耗大、维修成本高的缺点。因此对于进入微风化花岗岩或存在微风化花岗岩的槽段拟采用控制爆破技术进行处理。
2、地质条件及爆破工程量
站区原为市政道路柏油路面及绿化带，现已破坏。其地下岩层北段及南段偏高，车站中部岩层偏低，岩面呈南北高，中间低的规律分布，中间略有起伏。地层上部从上至下依次为第四系全新统人工堆积层（Q4ml）、冲洪积层（Q4al+pl）、第四系残积层（Qel）、燕山期花岗岩（r53）。
被爆破部分为地下连续墙底部微风化基岩，岩质非常坚硬。需采取爆破方法处理的基岩体厚度在10-25m之间。经勘探，车站存在微风化基岩较厚的地下连续墙槽段长约300m，全车站共有约5400m3地下连续墙基岩需进行爆破处理。
3、爆破方案的确定
根据沿线地形、地质情况、所处的地理位置和周边环境，对于进入微风化花岗岩或存在微风化花岗岩的槽段拟采用控制爆破技术进行预处理。爆破方案如下：对于微风化花岗岩分布较厚的槽段，提前探明，采用通过地表垂直钻孔的方法对微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，合理利用爆炸能量对地下连续墙微风化岩石部分进行作用，以便达到使整体微风化岩石破裂、分割解体的目的，从而确保成槽设备快速高效地掘进。地下连续墙基岩处理见图2示。
4、爆破参数选择与装药量计算
①、每次爆破规模：地下连续墙每次爆破槽段宽度在3.0～6.0m之间。
②、每次爆破槽段尺寸：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、每次爆破岩石厚度：根据各槽段微风化基岩岩面分布位置不同，各槽段爆破岩石厚度在10～25m之间，平均爆破岩石厚度在15m左右。
④、钻孔直径：采用地质钻进行垂直钻孔，钻头直径为110mm及90mm两种规格，进入中、微风化岩层采用抽芯的方式成孔。
⑤、钻孔深度：钻孔深度=设计连续墙深度+0.3m。
⑥、炸药选型：炸药选择具有防水性能2#岩石乳化炸药，药卷直径为60mm。
⑦、单孔装药量计算：以每次爆破槽段长3m,入微风化岩石15m为例计算，单孔装药量见表1。
表1：地下连续墙基岩处理爆破参数表（装药孔直径：110mm）
⑧、同段起爆最大药量：见表1所示,同段起爆最大药量为28kg。
⑨、平均炸药单耗
根据岩石性质，结合前期工程的施工经验，水下爆破，岩石坚固性系数f在10～12时，炸药单耗取值通常在2.0～6.0之间，本设计初步取值为2.14kg/m3。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。平均炸药单耗见表1所示。
5、布孔及钻孔设计
边眼布孔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。中心眼布孔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。
6、装药、堵塞
对于边眼采取集中装药结构，双发电雷管反向起爆。微风化岩面以上1m位置开始堵塞,堵塞长度不小于2m，堵塞材料为粗砂及石屑。对于中心眼，采取间隔装药结构，中间间隔长度为0.6m,底部药卷采用双发电雷管反向起爆，上部药卷采用双发电雷管正向起爆,药卷之间采用双导爆索串联，间隔空隙利用PVC管进行填充。上部堵塞段从微风化岩面以上1m位置开始堵塞,堵塞长度不小于2m，堵塞材料为粗砂及石屑。详见图3、4所示。
7、起爆网路设计
采取孔内分段的电起爆网络，各电雷管并联连接，双发电雷管同时起爆，以确保起爆网络安全。
8、爆破安全距离计算
由于被爆破岩体在地面下20m以下,距离爆源最近的房屋结构在40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3：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28kg<29.65kg，可确保爆破震动不会对周边建筑物造成伤害。
9、安全防护措施
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。如图4所示。
安全警戒距离为以爆源为中心向外50m范围。
10、施工机具、仪表及器材表
现场需用施工机具、仪表及器材表见下表（1）、表（2）。
（1）、施工机具、仪表表
（2）、爆破器材使用计划表
11、工程进度计划
根据每个槽段需完成钻孔工程量，单个槽段开始钻孔至爆破完成需7天时间，钻孔时两个槽段同时进行、平行作业。完成全站50个槽段基岩爆破处理需用时约90天。
12结束语
(1)通过采取控制爆破技术处理地下连续墙微风化岩层，解决了常规施工技术存在的施工难、工期长、成本高、效果差的难题，加快了地下连续墙成槽速度，节约了成本，为基坑的后继开挖等施工赢取了宝贵的时间。
(2)通过对周边建筑物进行振动监测，及时掌握爆破振动对周边建筑物的影响情况，振动数据及时指导爆破施工，确保了爆破施工安全。
(3)控制爆破技术在复杂环境、复杂地质条件下地下连续墙微风化基岩破除中的成功应用，克服了富水、边墙自稳性差、易坍塌等特点，确保了连续墙在较短时间内快速成槽，降低了成槽成本。为今后复杂环境、复杂地质条件下地下连续墙的基岩处理提供了新的施工技术，并为其他类似工程的应用提供了宝贵的经验。
参考文献：
[1]、于亚伦.工程爆破理论与技术[M].北京冶金工业出版社，2007.
[2]、冯叔瑜，吕毅，杨杰昌.城市控制爆破[M].北京：中国铁道出版社，1987.
[3]、中华人民共和国国家标准.爆破安全规程（GB6722-2003）[S].北京：中国标准出版社，2004.
