广州地铁天河公园站控制施工及安全影响测试分析

李应战, 李志刚

(中国中铁股份有限公司， 广东广州 510308)

1 工程概况与地质条件分析

广州市轨道交通十一号线(环线)呈环形线路。线路经由天河区、白云区、越秀区、荔湾区和海珠区。线路全长44.2km，全部采用地下敷设方式，全线共设32座车站，另外，代建1座车站。

1.1 地质条件分析

广州地铁十一号线天河公园站岩层较完整、微风化岩面埋深相差较大，呈“夹层风化”现象。透水性大，不利于明挖段围护结构施工与土方开挖。风化岩中广泛分布砾岩，砾石含量大，砾径相差大，强度较高，对盾构施工影响较大，切削砾石颗粒及风化岩与刀具摩擦大，造成刀具(刀盘)壁磨损严重，推进缓慢。线路沿线地下水水位埋藏较浅，地下水位的变化与地下水的赋存、补给及排泄关系密切，每年4～9月为雨季，大气降雨充沛，水位会明显上升，而在冬季因降水减少，地下水位随之下降，水位年变化幅度为2.5～3.0m。地下水按赋存方式分为第四系土层孔隙水，层状基岩裂隙水、块状基岩裂隙水、碳酸盐岩类裂隙溶洞水。

1.2 爆破开挖区域

爆破开挖区域工作布置见图1。

图1 工作布置示意

2 爆破方案及控制参数

2.1 钻孔设备及规格

爆破试验主爆孔采用液压钻机Atalas-D7进行钻孔；爆破试验预裂孔采用液压钻机Atalas-D7、QZJ-100B和手风钻YT-28进行钻孔。钻头直径分别为76mm、80mm和38mm。

2.2 开挖爆破的各炮孔装药量及其相关爆破参数

参考以往爆破技术及经验[1-3]，开挖爆破的各炮孔装药量及其相关爆破参数见表1。

表1 爆破设计参数

2.3 爆破炮孔布置与网络联结

2017年1月7日进行的爆破作业面上共布置孔数144个，采用梯段微差爆破，排间微差起爆，梯段微差间隔时间25～50ms，其网路图见图2。

图2 爆破网络联接

3 现场爆破实施与效果

3.1 现场爆破炮孔布置

现场炮孔布置见图3。

图3 现场炮孔布置

3.2 现场爆破效果

2017年1月7日，位于广州地铁十一号线天河公园站爆破试验，该爆破施工可以达到预期效果，破岩效果如图4所示。

图4 爆破后-裂岩

4 振动效应测试方法

4.1 现场爆破振动测点布置参数

借鉴振动测试方法[4-6]，用爆破振动测试仪(TC-4850)配TCS-B3振动速度传感器进行爆破地震效应试验，测点布置见图5、图6。

图5 钻孔和测试点布置剖面

图6 钻孔和测试点布置俯视

4.2 测试仪器安装

在测点与爆区的空间距离为18m位置处布置1个测点，测量其X、Y、Z三轴方向振动(图7)。

图7 2#天河公园的测点位置与仪器安装

在测点与爆区的空间距离为19.6m处布置一个测点，测量其X、Y、Z三轴方向振动(图8)。

图8 4#天河公园的测点位置与仪器安装

5 爆破地震效应测试与结果分析

5.1 测试结果波形

爆破测试在两个测试点采集到了多组数据波形，其中两台仪器各测到一组数据，在此对较为典型的振动速度波形进行说明(图9)。

5.2 振动速度波形的数据处理

根据爆破地震测试到的振动波形，经参数提取并处理后，获得的振动数据列于表2中。

6 结 论

(1)广州市轨道交通十一号线(环线)呈环形线路地质条件及周边环境均较为复杂，爆破影响比较大，必须从严控制，

图9 2#测试点竖直Z方向振速波形

测点编号垂直向(y)水平径向(x)轴向(z)幅值/(cm·s-1)主频/Hz幅值/(cm·s-1)主频/Hz幅值/(cm·s-1)主频/Hz2#测试点1.673285.7161.390129.0321.437181.8164#测试点4.50527.9002.072200.0001.63581.633

开挖爆破的各炮孔装药量及其相关爆破参数一旦控制不慎，极易导致施工事故发生。

(2) 振动测试结果可得，尽管爆破单段起爆最大药量为246kg，但在2#测试点处的垂直向峰值振动速度(Z向)为1.673cm/s，水平X向与Y向的峰值振动速度分别为1.39cm/s和1.437cm/s。而在4#测试点处垂直向峰值振动速度为4.505cm/s，水平X向与Z向的峰值振动速度分别为2.072cm/s和1.635cm/s。

(3) 试验结果表明，按照提出的开挖爆破方法和控制参数进行施工，爆破效果较好，且周边建筑可以保证安全，但鉴于地质条件的复杂性，仍然需要严格控制最大段装药量。