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【摘要】位于敏感地带，在明挖基坑爆破施工过程中，拟采用弱爆破的施工方法，可以减少对周边环境及建筑物的影响。本文详细介绍了预裂孔和主炮孔参数的选择并进行了计算，对爆破施工的施工工序和爆破过程中的安全措施进行了介绍。
【关键词】弱爆破；预裂孔；主炮孔
一、工程概况
位于徐州市的城市轨道交通3号线南三环站附属结构区段内下伏基岩为中风化泥灰岩及中风化灰岩，无活动断裂、滑坡、泥石流等不良地质，但基底局部有岩溶等不良地质，综上所述，本站附属结构地质条件较好。该车站位于三环南路与北京北路交叉口，车站四周范围内均有居民建筑。为减少爆破施工对周边环境及居民生活的影响，所以弱爆破施工技术就显得尤其重要。
二、爆破原则及方案综述
根据规范及设计要求，在爆破施工中既要保证基坑的净空及基坑围岩的自稳性，又要确保周边环境的稳定，不能对支护结构、管线等造成破坏。故保证岩体完整性，缩短工期，增加效益等方面是确定爆破施工方案的重难点。为确保以上爆破目标的实现，拟采用分段分层开挖法、台阶法配合弱爆破进行施工。施工方案为：（1）本车站明挖基坑，从车站两端向中部掘进，将基坑分为左右两部分，先挖一侧，当先开挖的一侧前进一定距离时，再开挖另一侧。如此循环，直至开挖结束。（2）施工期间，全面考虑周边环境及居民，避免施工振动过大，对环境造成破坏，或威胁居民生命安全。因此，要适当调整爆破参数，并优整孔网几何参数。（3）轮胎钢丝编织炮被覆盖两层，确保可以阻挡飞石。
三、参数选择、爆破设计
（一）参数选择
影响弱爆破因素包括多种，一般来说，孔距离、钻孔直径是主要影响因素。影响装药参数主要有四种，分别为孔底装药密度、不耦合系数、装药密度、台阶高度，正常情况下，台阶高度400cm最为适宜。孔距离用a表示，孔距系数用n表示，孔直径用d表示，计算公式为n=a/d，从机械设备实用性角度来讲，d参数约42mm。线装药密度——q'、孔底装药密度——q''，弱爆破孔距系数取值范围为8~12时，视岩石情况具体确定孔距系数值，如果岩石质地较硬，则取值为12，计算得知孔距离为51cm。同主爆行距用w表示、孔距系数用m表示，关系式为m=a/w，其中孔距系数作为判断主爆对弱爆破效果影响的重要因素。室外施工时，孔距系数取值范围为0.5~1.0，取值为0.5时，经公式代入求得同主爆行距为1.02m。不耦合系数值定为1.7，它由炮孔直径与所用炸药直径的比值定，经公式求得炸药直径为φ25。
（二）爆破设计
爆破设计内容包括两方面，第一方面即炮孔布置，弱爆破从中间向周围钻眼，中间先爆破形成临空面后再向周围进行爆破。站在浅孔爆破角度来讲，应妥善处理炮孔与临近主炮孔间关系。具体来说，基于坡面边界线设定预裂孔、合理设置孔距离，孔深浅以施钻高度、开挖面标高差值为依据，如以下钻孔方式布置图。针对主爆区进行爆破设计时，既要注意起爆顺序，又要铺设起爆网，接下来设计主炮孔。第二方面即设置预裂爆破设计参数，根据相关理论完成下述参数设定。
四、参数选择、设计——主炮孔
合理控制爆破参数，这是提高爆破效率、优化爆破效果的重要条件，同时，能对城市敏感地带明挖基坑有效施工有促进作用。第一，设计钻孔直径，根据施工现场现状准备施工设备或机械工具，直径首定参数为4.2cm，孔底部标高预留距离约0.24m，待阶段性开挖工作结束后，要想完成连续开挖目标，势必要借助水平眼实现这一目的。第二，适当控制台阶高度，根据爆破需要调整底盘抵抗线高低，岩石质地硬度较大时，底盘抵抗线参数取值范围为1.5~1.8m。第三，炸药单耗q距离此处建筑较近，取值范围3~0.6kg/m3。第四，设计炮眼间距a，a=（1.0~2.0）W和a=（0.5~1.0）L联合取较小值，得a=1.5~1.8m，并依据现场实际情况进行调整。第五，设计炮眼排距b，取值范围为1.2~1.5m，参照孔直径、炸药爆破力、岩石消耗等参数予以调整。填塞长度以20~40孔径为依据，即0.8~1.7m，根据实际情况而定。第六，单孔装药量，参照Q=qaWH、Q=KqabH确定装药量，其中增加系数用K表示，最终完成预裂孔一排、主炮孔四排设定任务。根据布点高度具体确定，当高度为400cm时，爆破参数（主炮孔参数）如表2所示。
五、主炮孔安全验算
当爆破震动速度安全值为2cm/s，结合本站情况爆速安全值取值为1.2cm/s。梯段高度为四米时，兼顾线路纵断面，并考虑横断面标高值增减，据此选用适宜规格爆破器材，最终准确计算预裂孔参数、主炮孔参数，这既能保证施工时间，又能优化施工质量。梯段高度小于四米、排数小于五排时，适当调整炮眼炮孔距离、堵塞长度，使最小抵抗线在线路纵向。
六、爆破施工
爆破施工具有高风险、复杂性、系统性特点，要想顺利完成施工任务，应按照一定顺序完成施工任务。一般来说，施工人员对爆破施工活动全过程分析，事前做好准备工作，待准备就绪后进行爆破设计，参照设计方案测量放线，随后钻眼、装药、起爆、运输，有序启动循环爆破活动。本段施工边坡高约25~30m，参照设计要求选用不同开挖方式，一般来说，基坑左右侧使用台阶开挖方式，高度少于四米且路基顶面标高预留0.25m时，主要实施一次开挖到位方法，并预留碎落台；高度超过四米时，实施分台阶钻孔方法。需注意的是，钻孔环节适当控制预裂炮孔深度，视情况调整边坡高度。分层处留置工作平台，宽度控制为2m，接下来完成下部边坡预裂开挖任务，开挖期间，从碎落台及其上部入手，然后坚持逐层开挖原则，避免碎石外散。钻孔过程中，严控钻孔精度，顺边坡线方向保证孔口紧密度，将盖层残渣及时清除，确保钻机运转面稳定作业。与此同时，妥善固定测防孔，保证测放孔在0.3m以内。预裂孔能否达到预期效果，务必借助斜钻孔设备合理确定预裂孔参数，且方向与设计方向相同，比例为1∶0.75，施钻方向应垂直于开挖面，孔底在相同底板平面，且中心偏离设计坡面小于孔底1%。主炮孔采用垂直钻孔，方向与设计方向相同。起爆操作遵循下图顺序。下图中，起爆器先将第一排的左侧的1、3、5、7、9孔逐个起爆，然后再逐个起爆第一排右侧的1、3、5、7、9孔，接着逐个起爆第二排右侧的1、3、5、7、9孔，接着逐个起爆第二排左侧的1、3、5、7、9孔，然后再逐个起爆第三排左侧的1、3、5、7、9孔，最后逐个起爆第三排右侧的1、3、5、7、9孔。同一排每个孔起爆间隔50ms，相邻排之间起爆间隔100ms。
七、安全措施
明挖基坑弱爆破施工时，从技术措施、安全措施两方面入手。技术措施包括：保证隧道轮廓线准确性和平稳性，根据孔眼合理确定施钻位置；适当改变施钻角度，使其与基坑开挖面保证90°，并根据具体要求做出调整；稳固钻机架，保证入孔口位置精确度，避免施工中误差，进而增加施工风险；参照相关作业要求及具体程序设定钻机，尽最大可能控制卡钻孔精度；同一平面上平衡地眼位置，确保各孔深度满足交底施工需要；钻孔完成后，确保孔口安全性，将其有效覆盖，避免碎石调入孔内。从安全角度出发，施工人员以相关规程为依据，尽可能降低安全事故发生几率，即便出现违章行为，根据这一规程予以惩处；坚持精细化管理原则，做好全过程检查工作，降低瞎炮及乱放炮发生率；炮前全面防护、炮后认真检查；炮后及时处理开挖面，将碎石清理干净；居民区爆破施工时，应保障居民安全，在适当位置设置屏障，如增设钢丝网，需注意的是，设置靠近最近炮眼2m处，钢丝网之间紧密连接，尽可能保障居民财产及生命安全。
作者:曹小为 单位:徐州市城市轨道交通有限责任公司