岩层洞桩法车站站内爆破技术

朱凡

摘 要：自城市地铁工程建设以来先后开发了明挖法、浅埋暗挖法、盾构法、盖挖法等多种修建地铁的施工方法，随着一线及二线城市陆续修建地铁，地铁的施工环境多样化、复杂化，必然带来工法的不断调整和改进。原来主要运用于土质地层且能很好控制地表变形的洞桩法工法，也被运用到了乌鲁木齐上软下硬的地质环境中，成熟的工法运用到新的施工环境中，不可避免的带来了新的问题。洞桩法在上软下硬岩层中运用，如何实现暗挖车站内部安全高效的开挖。本文将从如何结合运用明、挖挖爆破技术，实现安全、效率、成品保护方面做详细介绍。

关键词：岩层；暗挖车站；爆破；高效；成品保护

中图分类号：U231.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）14-0108-02

1 岩层洞桩法工法难点分析

工程施工中，土层与岩层带来的区别主要在于开挖方式不同。暗挖车站有限的施工通道和施工空间，土层中可挖性强，普通的机械设备就可以满足施工生产的需要。而岩层可挖性差，开挖效率是进度关键，较大型的破碎锤、铣刨机、凿岩机等设备无法进入现场作业，严重影响了开挖的效率。洞桩法大体量的开挖方量在岩层中运用，开挖方式的选择尤为关键。基于现场施工条件限制和岩石可挖性差的特性，现场选用爆破开挖作业，爆破开挖具有适用性强、效率高的优点。

洞桩法工法开挖工序与结构工序具有相互交替施工的特点，致使站内爆破施工存在以下问题：（1）车站内部已经施工完成的成品和半成品结构的保护，特别是中板、中柱临近或者紧贴爆破作业面，成品保护较困难；（2）车站选择洞桩法工法，车站上部围岩或者周边环境复杂，施工环境风险较大。采取爆破作业必要重点考虑施工对环境的影响。

2 依托工程简介

乌鲁木齐地铁一号线八楼站暗挖车站长198m，车站采用洞桩法工法施工，车站埋深10-11m，拱顶位于强风化岩层和卵石地层中，主体位于中风化岩层中，标准段宽23.3m，车站高度16.68m，为地下两层拱形三跨直墙结构，主体结构采用逆作法施工。暗挖车站断面图如图1所示。

车站站址位于市政道路路口正下方，周边环境复杂，车站主体下穿人防硐室、地下过街通道、BRT车站、大直径雨污水管等7处一级风险源，施工期间不能影响地面交通及地下过街通道正常通行。

3 爆破方案分析

暗挖站内大量土方开挖主要集中在扣拱结构施工完成以后下部的土方开挖，车站拱顶永久结构已经施工完成，相当于一个有拱盖的深基坑，整体爆破方案考虑采用竖眼爆破。车站结构采用逆作法施工，中板下部土方需要在中板施工完成后开挖。为确保基坑安全，土方开挖无法一次开挖到底部，只能开挖至中板下部一定深度，中板施工完成后，相当于一道基坑水平支撑，支撑完成后，可实施下部土方开挖。因此爆破开挖需要分层上、下两层实施。

中板上部土方爆破开挖，需要对中柱、拱部结构、侧墙结构及防水做好成品保护，中板下部增加了对中板的保护。土层中洞樁法中板结构施工是利用找平的土层做地模，采用爆破工艺的洞桩法中板，必须在中板预留一定的隔振空间，才能保证在爆破作业时40cm厚中板结构混凝土振速指标满足规范要求。下层爆破受顶部中板空间限制，采用水平眼爆破加竖眼爆破相结合方式。

4 关键工艺技术

中板上部土方开挖以竖向分层为主，上层土方需开挖至中板板底以下1.9m，开挖高度约6m，共分3层开挖，每层开挖高度控制在2-2.2m，一次爆破开挖开挖长度15-20m，如图2上层土方开挖示意图所示。

中板结构施工完成后需要等混凝土结构强度达到设计强度后进行中板下部土石方爆破开挖。中板下层土方分2层开挖，第一层采用水平眼爆破方式进行爆破，第二层土方采用竖向眼爆破方式进行开挖，如图3下层土方开挖示意图所示。

钻爆设计如图4、图5所示。

5 成品保证措施

拱顶结构、中柱、中板及防水层是暗挖车站站内爆破作业保护的重点。

（1）拱顶衬砌混凝土大面不采取具体的保护措施，但对结构棱角作为爆破飞石打击的重点保护对象，采用10×10角钢进行包边保护；（2）中柱结构保护主要通过控制爆破最小抵抗线，来减少爆破冲击的影响。中柱钢管桩周边回填的砂子充当缓冲层，减少爆破震动的影响；（3）上层土方开挖需超挖至中板以下一部分，作为下层爆破的减振带，减小爆破震动对中板的影响；（4）逆作结构侧墙施工缝下部采用沙模作为底模，沙模可将防水板接头向内折埋设在沙体中，利用沙体作为缓冲，减少爆破对防水板的破坏。

6 运用效果

（1）成品保护及环境保护效果情况：竖眼爆破爆破振速小，临近爆破点3m结构处测得最大爆破振速仅2.68cm/s，且抛至方向为水平方向，不会造成对拱部结构损伤，爆破过程基本无飞石。地面及地下通道爆破振速最大不超过0.8cm/s。下层水平眼爆破，爆破点正上方中板测点爆破振速可控制在4cm/s以内，均小于《爆破安全规程》GB6722-2014所规定的范围值。（2）施工功效情况：一个工作面整过爆破作业过程仅需6-7h，可爆破900方渣，可提供充足的渣土量和出渣时间，出渣过程不影响其他作业面施工，可多个作业面同时作业，干扰小。开挖能力很容易满足出渣能力，解决了开挖难度大，效率低的问题。（3）经济情况：站内爆破方量4.7万方，经统计该爆破方案平均单耗约0.26kg/方，正常隧道水平眼爆破单耗约0.6kg/方，不考虑雷管仅炸药一项节约16t，约20万元。

7 结语

爆破开挖作业是目前开挖效率高且经济的开挖方式，竖眼爆破与水平眼爆破有效率高、单耗低等优势。现状暗挖岩层硐室爆破主要还是采用水平眼爆破的方式掘进，如何在有实现条件的暗挖车站内策划组织达到竖向眼爆破的条件，是实现高效开挖关键。下一步我们也将研究如何在盖挖法、拱盖法等工法下研究高效的爆破技术。