城际铁路超深基坑石方爆破与逆作法主体结构流水施工技术研究

城际铁路超深基坑石方爆破与逆作法主体结构流水施工技术研究

乌志猛1 ,占城2

1.中国葛洲坝集团市政工程有限公司      湖北宜昌   443000 2.深圳市市政设计研究院有限公司         深圳      518029

摘要：随着城市地下工程建设规模越来越大，基坑向着超深方向发展，基坑内主体结构多处于硬岩地层，结合成本以及安全等因素，超深基坑吊脚地下连续墙及逆作法主体结构将成为超深基坑发展的主流趋势。因此，超深基坑石方爆破与逆作法主体结构流水施工将越来越常见，施工过程中采取何种爆破方法，降低石方爆破与逆作法主体结构之间的相互影响将是确保超深基坑施工安全、质量控制的关键所在。

关键词：超深基坑；石方爆破方法；逆作法主体结构

1 工程概况

深圳机场至大亚湾城际深圳机场至坪山段工程（以下简“深大城际”）是粤港澳大湾区城际铁路网的重要组成部分，线路全长69.2公里，采用全地下敷设方式。深大城际石龙区间1#工作井及出碴井位于深圳市龙华区，作为石龙区间四台盾构始发工作井。

石龙区间1#工作井设计为圆形工作井，内径36m，深约63.7m，为地下三层结构。工作井底板埋深63.865m，其中主体结构段高度24.02m、顶板夹层段高度7.15m，竖井段高度22.995m，转换层高度6.8m，转换层覆土2.9m。主体结构段顶、底板厚1700mm，侧墙厚1500mm，中隔墙厚800mm。1#工作井主体结构顶板环梁、内衬侧墙采用逆做法施工，底板、中隔墙及顶板均采用顺作法施工，结构采用防水钢筋混凝土结构自防水与外包式防水层相结合的防水模式。根据地质情况，主体结构位于块状强风化花岗岩层、中等风化花岗岩层及微风化花岗岩地层。

2 总体施工方案

根据以往同类施工经验以及本项目地质情况，石龙区间1#工作井中等风化花岗岩层及微风化花岗岩层采取爆破开挖，首次爆破深度为51.28m。根据设计情况，本工程逆作法主体结构与基坑石方爆破存在流水施工情况，在达到爆破效果的同时，为降低爆破施工与逆作法主体结构之间相互影响，减小爆破施工对逆作主体结构震动影响，确保施工安全、质量可控。石龙区间1#工作井基坑石方爆破通过爆破分层划分拉开爆破层与已施做主体结构之间距离，设置减震孔隔离爆区与围护结构，分时、分区采取掏槽爆破、浅孔台阶控制爆破、浅孔低台阶控制爆破三种方式来降低相互之间的影响。

2.1.石方爆破开挖分层

根据逆作法主体结构分段情况，结合地质情况，同时考虑爆破震动对已施做主体结构影响，以爆破层距离已施做主体结构之间距离1.5m为原则，将石龙1#工作井石方爆破共分四层。石方爆破分层示意图如图1所示。

图1 石方爆破分层示意图

2.2石方爆破方式

2.2.1掏槽爆破

石龙区间1#工作井首先采用掏槽爆破方式开创自由面，为后需爆破提供作业空间。掏槽爆破区域半径R=2.8m，掏槽爆破平面示意图如图2所示。

图2 掏槽爆破平面示意图

2.2.2浅孔台阶控制爆破

开挖层掏槽爆破至距离围护结构2m之间范围采取浅孔台阶控制爆破，石龙1#工作井浅孔台阶控制爆破同步采取分区爆破，施工过程中，待掏槽爆破施工完成后，依次施做爆破区域1→爆破区域2→爆破区域3→爆破区域4。浅孔台阶控制爆平面示意图见图3所示。

图3 浅孔台阶控制爆破平面示意图

2.2.3浅孔低台阶控制爆破

距离地连墙2m范围采用浅孔低台阶控制爆破，分层开挖，分层高度为开挖层1/2，爆破后辅以机械破除开挖。浅孔低台阶控制爆破同步采取分区爆破，施工过程中，待浅孔台阶控制爆破施工后，依次施做爆破区域1→爆破区域2。浅孔低台阶控制爆破平面意图见图4所示。

图4 浅孔低台阶控制爆破平面示意图

2.3施工步序

2.3.1爆破第一层施工步序

（1）基坑土石方开挖至第四节内衬墙底标高。

（2）第四节内衬墙施做前，进行爆破第一层减震孔施工。减震孔孔径为φ76mm，距离地连墙0.5m，深度较爆破开挖层深0.5m，环向间距0.5-0.8m，仅爆破区域布设。

（3）掏槽爆破开设临时爆破工作面，临时工作面渣土不外运，用于后续爆破施工后回填。

（4）爆破第一层采取浅孔台阶控制爆破，距离地连墙2m范围内采取浅孔低台阶控制爆破。

（5）该爆破开挖层爆破渣石均在爆破区域临时倒运，不进行外运，待爆破开挖完成后整平压实。回填压实示意图如图5所示。

图5 回填压实示意图

（6）施做第四节内衬墙钢筋、模板及混凝土施工。

2.3.2爆破第二层施工步序

（1）待第四节内衬墙施做完成并达到设计要求后，将回填整平渣石及该层其余土石方外运。

（2）施做爆破第二层减震孔，减震孔孔径为φ76mm，距离内衬墙0.5m，深度较爆破开挖层深0.5m，环向间距0.5-0.8m，全环设置。

（3）减震孔施做完成后，依次进行掏槽爆破施工、浅孔台阶控制爆破施工及浅孔低台阶控制爆破施工。

（4）该爆破层底部1.5m高度范围渣石不进行外运，其余渣石正常外运。渣石外运及回填示意图如图6所示。

图6 渣石外运及回填示意图

（5）渣石预留并整平碾压。

（6）进行地连墙底部锁脚锚杆及喷锚支护施工。

（7）进行第五节内衬墙钢筋、模板及混凝土施工。

2.3.3爆破第三、四层施工步序

爆破第三、四层施工步序参照爆破第二层施工步序。

3爆破设计

3.1爆破参数

3.1.1掏槽爆破参数

（1）爆破方式：中心掏槽，电子雷管孔内微差延时爆破。

（2）炸药类型：Φ=32mm的筒状乳化炸药。

（3）炮孔参数布置：

孔深：L=H+h，（H=台阶高度，h=超深深度）；

孔径：Φ=42mm；

孔距：a=1.2~1.5m（掏槽孔a=0.8m）；

排距：b=0.8~1.0m（掏槽孔b=0.8m）；

倾角：β=90°；

炸药单耗取q=1.1kg/m3，根据岩石硬度及爆破效果调整优化。

（4）掏槽爆破参数见表见表1、表2、表3。

表1                    进尺1.5m 掏槽爆破参数表

表2                    进尺3.0m 掏槽爆破参数表

3.1.2浅孔台阶、浅孔低台阶控制爆破参数

（1）爆破方式：电子雷管孔内微差延时爆破。

（2）炸药类型：Φ=32mm的筒状乳化炸药。

（3）炮孔参数布置：

钻孔直径    D=42mm              

最小抵抗线  W=（0.4～0.8）H

孔间距      a=(1～2)W  

排间距      b=(0.8～1.0)a

孔深        L=H+h             

钻孔超深    h=(0.1～0.15)H

填塞长度    lˊ≥W            

炸药单耗    q=(0.4～0.50)(kg/m3)

（4）浅孔台阶控制爆破参数见表见表4，浅孔低台阶控制爆破参数表见表5。

表4                   浅孔台阶控制爆破参数表

表5                   浅孔低台阶控制爆破参数表

3.2起爆顺序、起爆方式与起爆网路

石龙1#工作井台阶控制爆破采用逐孔起爆，根据类似工程经验，在电子雷管微差延期设计时，间隔17ms能有效的改善爆破效果和降低爆破振动。

3.3装药与填塞

石龙1#工作井台阶爆破采用乳化炸药连续装药方式，起爆雷管置于炮孔底部。使用钻屑或砂粘土堵塞，遇水炮孔采用“瓜米石”进行填塞，填塞时逐段压实，避免在炮孔中形成空腔。

3.4爆破飞石控制

1#工作井爆区表体采用炮被+2层砂土袋进行防护。

1#工作井井口采取柔性覆盖防护。采用10mm钢丝绳做为骨架，间距8.25m，满铺密目网（A级阻燃2600目）。覆盖密目网及钢丝绳骨架于地面进行拼接固定，爆破施工时，采取人工拖拉覆盖，配钢丝绳紧线器进行紧固，四周固定于冠梁。

5施工监测

本工程根据设计及相关要求，主要监测项目包含地表沉降监测、墙体深层水平位移监测、围护结构顶部竖向及水平位移监测、建构筑监测以及爆破震动监测等。

施工过程中加强监测管理，严格按照监测方案实施监测，确保数据准确，反馈及时，以监测数据指导施工，确保施工安全。

6 结束语

超深基坑石方爆破与逆作法主体结构流水施工地下工程建设的发展趋势，确保石方爆破效果及主体结构安全稳定，降低爆破震动对逆作主体结构的影响是施工安全与质量控制的重中之重。本文通过工程实例加以总结与分析，希望能够为超深基坑石方爆破与逆作法主体结构流水施工提供一些可借鉴经验，能够更好的适应与推动地下工程建设的发展。

参考文献

1.赵晋峰.浅谈深基坑逆作法施工技术应用现状.文化科学,2019-08.

2.魏荷琴.深基坑逆作法施工技术应用现状分析.建筑设计及理论,2018-12.