房建華

（中鐵隧道局集團有限公司，浙江 杭州 310002）

河坊街起源于南宋，是杭州歷史上最著名的街區(qū)，街區(qū)建筑多為明清時期建筑，年日均游客流量近10萬人次。由于杭州地鐵線建設從未有過歷史文化旅游景區(qū)下盾構(gòu)穿越孤石群的案例，因此其相應的孤石群爆破預處理技術(shù)欠缺，對景區(qū)下孤石群爆破預處理技術(shù)進行總結(jié)研究顯得尤為緊迫和必要。

1 工程簡述

1.1 工程概況

杭州地鐵七號線吳山廣場站—江城路站區(qū)間采用地下雙洞單線區(qū)間，沿歷史文化旅游景區(qū)河坊街由西向東地下敷設。區(qū)間右線長度約為1090m，左線長度約為1026m；埋深15.8～27.7m。

1.2 地質(zhì)水文情況

（1）地質(zhì)情況：主要地層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土和黏土混角礫。通過微動探測和現(xiàn)場鉆孔取芯驗證，其中黏土混角礫地層中含有大量孤石，孤石厚度為2.4～19.5m，完整性較好，侵入盾構(gòu)范圍內(nèi)4.2m，鉆探取芯以柱狀為主，RQD約75%以上。根據(jù)室內(nèi)土工試驗成果，飽和單軸極限抗壓強度為74.6～160MPa。

（2）水文地質(zhì)：場地內(nèi)地下水類型主要為地面下3.96～8.20m潛水和36.8m以下砂礫層中的承壓水。

2 孤石對盾構(gòu)機掘進的影響

根據(jù)國內(nèi)外盾構(gòu)施工的經(jīng)驗，盾構(gòu)掘進中土層中孤石位置難以固定，不足以給盾構(gòu)機提供一個破碎孤石的反力，孤石會隨著土體被擠壓而移動，致前方松散土體垮塌，造成地面沉降；同時，孤石與盾構(gòu)機刀盤接觸時，可能會與刀盤上某幾把刀反復碰撞，造成刀具嚴重損耗；而且，掘進過程中遇到軟硬不均地層，盾構(gòu)會順著孤石巖體被擠向軟弱的一側(cè)，嚴重時導致隧道軸線偏移。

3 孤石爆破預處理方案

3.1 施工原理

針對盾構(gòu)區(qū)間孤石大量侵入隧道結(jié)構(gòu)情況，采用“聚能藥包”進行預處理。首先通過地質(zhì)鉆機進行引孔施工至孤石位置，然后從地表將炸藥安放在巖石指定位置，利用炸藥爆炸產(chǎn)生的能量將巖石破碎、解體。

3.2 爆破參數(shù)設計

（1）炮孔布置：炮孔進行梅花形布孔，孔徑為108mm，孔距a、排距b均為50cm，炮孔密集系數(shù)m=a/b=1，炮孔間“裂紋區(qū)”盡量相互多重疊，充分破碎巖石，如圖1所示。

圖1 炮孔布置示意圖

（2）炸藥單耗：為了盡量擴大“爆腔、粉碎區(qū)、裂紋區(qū)”，滿足“聚能藥包”要求，保證不破壞地面密集建筑或擾動覆蓋層及地下管線，一般炸藥單耗＜0.05kg/m3。

（3）裝藥結(jié)構(gòu)：采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)或分層裝藥結(jié)構(gòu)。

（4）炮孔超深、超邊界的尺寸要求：爆破范圍在盾構(gòu)開挖斷面外1.0m，如圖2所示。

圖2 爆破范圍示意圖

3.3 盾構(gòu)孤石炮孔參數(shù)及其裝藥量

針對密集建筑物與爆源距離較近，所確定的爆破參數(shù)和裝藥量如下：炮孔間距a=b=50cm；分層裝藥方式，隧道與爆破點距離從10～16m，爆破參數(shù)及每孔裝藥量控制如表1所示。

3.4 創(chuàng)建地下臨空面

孤石所在區(qū)域覆蓋層厚且不具備開挖的條件，為此需創(chuàng)建地下臨空面，具體做法：在孤石的邊界土層中布置2～3個炮孔，與第一排孤石炮孔平行，深度超過孤石炮孔1.0m。土層單炮孔裝藥量為孤石第一排單炮孔裝藥量的20%～40%，土層炮孔采用1段雷管最先同時起爆，為孤石第一排炮孔的臨空面。

3.5 爆破效果的判定

對孤石爆破后，通過鉆孔勘探檢驗巖石破碎情況。若存在大于30cm邊長的塊石，需鉆孔補爆；后續(xù)施工則加大炸藥單耗、減小孔排距；若巖石過度粉碎，則減小炸藥單耗、增大孔排距，即對爆破參數(shù)進一步優(yōu)化調(diào)整。

表1 爆破參數(shù)及每孔裝藥量（10m≤R＜16m）

3.6 爆破安全距離

歷史文化旅游景區(qū)建筑物密集人流量大，必須嚴格按照《爆破安全規(guī)程》（GB 6722—2014）的爆破地震速度限制最大段藥量。孤石爆破炸藥單耗小且在地面15m以下相對覆蓋層屬于超弱松動爆破，不存在爆破飛石現(xiàn)象，沖擊波可忽略不計其危害。

3.7 爆破振動監(jiān)測

采用SR-VM1004（A）爆破測振儀進行監(jiān)測，測點根據(jù)現(xiàn)場實際需要布置，對爆破振動影響范圍內(nèi)周邊存在的重要建筑物及管線等設施進行監(jiān)測。

4 施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1 爆破施工流程及關(guān)鍵技術(shù)

（1）施工工藝流程：制定布孔裝藥參數(shù)→GPS定位鉆孔→檢查炮孔質(zhì)量→下放套管和PVC管→制定藥包→定位放置藥包→炮孔堵塞→覆蓋防護→網(wǎng)絡連接→爆破安全檢測核對→清場警戒→布設監(jiān)測點→安全起爆。

（2）鉆孔施工：采用地質(zhì)鉆機垂直對孤石段進行取孔，鉆至設計深度后須全部清除孔中的雜物，下設75mmPVC管護孔，管底需安裝有堵頭并密封，爆破前孔口需防止異物掉入堵塞炮孔。鉆孔過程中記錄巖面高度即覆蓋層厚度、巖石中炮孔長度。

（3）炮孔驗收：由技術(shù)員驗收，炮孔上下通暢可裝入套管及藥包為合格。

（4）裝藥施工警戒：為了游客和現(xiàn)場機械設備及施工人員的安全，裝藥爆區(qū)50m內(nèi)必須設置警戒崗，專職安全員負責，嚴禁閑雜人員進入。

（5）炮孔裝藥：根據(jù)孤石大小按照連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)或分層裝藥結(jié)構(gòu)將乳化炸藥裝入預先埋設的PVC管中，并安放毫秒雷管，裝藥長度大于需要爆破巖層厚度。藥包的繩索總長度＞孔深2m。

（6）炮孔覆蓋：采用整體焊接的鋼支架籠架空防護，架空高度0.6m。支架籠底部焊接鋼筋網(wǎng)片，在鋼筋網(wǎng)片上捆綁2層竹片，配重后的每個支架籠重量＞2t。

（7）爆破網(wǎng)絡：采用毫秒數(shù)碼電子雷管，延時間隔時間≥5ms，實行單孔單響毫秒延期爆破。專用起爆器起爆。

（8）現(xiàn)場安全警戒方案：爆破區(qū)域位于歷史文化旅游景區(qū)，建筑物密集、游客流量大，爆破施工作業(yè)前以爆破中心周圍50m為警戒線進行點對點專人安全警戒。

（9）起爆：全部警戒工作完成后，確認無誤后，下達起爆命令，爆破完畢，經(jīng)技術(shù)人員檢查現(xiàn)場無誤后，下達解除警戒命令。

4.2 爆破效果檢測

對爆破區(qū)域內(nèi)進行取芯檢測爆破效果，取芯根據(jù)孤石大小且不少于3處，取芯深度達到設計深度。以抽取出的完整巖芯單向長度≤25cm為合格。若抽檢巖芯不合格，則補孔進行二次爆破。

4.3 注漿及地面加固

爆破完成后，采用袖閥管后退式分段注漿工藝在原爆破孔位置注漿，使爆破擾動最大的部位得到最強加固。袖閥管注漿加固時采用注漿壓力和注漿量雙重控制。

4.4 地面封孔

探測孔、爆破鉆孔均布置在隧道正上方，為避免封孔不及時出現(xiàn)事故和意外。封孔采用水泥砂漿，漿液中加入適量速凝劑。

5 施工建議及措施

（1）針對歷史文化旅游景區(qū)建筑物結(jié)構(gòu)形式復雜、年代久遠、結(jié)構(gòu)條件較差的，應根據(jù)不同建筑物及距離遠近采用不同的變形控制值。在爆破前需要將易碎文物轉(zhuǎn)移至安全地帶，或采取防震抗震措施，或搬離并平放地面。

（2）盾構(gòu)掘進需結(jié)合不同地質(zhì)情況及孤石處理情況系統(tǒng)的分析，調(diào)整盾構(gòu)掘進參數(shù)，確保盾構(gòu)平穩(wěn)掘進，不可盲目推進。

6 結(jié)束語

通過采取深孔控制爆破后，避免了明挖法挖出孤石給歷史街區(qū)建筑物的影響。該方案的實施中爆破振速、沉降以及位移均在規(guī)范規(guī)定范圍之內(nèi)，未對臨近建筑物造成影響；同時區(qū)間孤石均得以有效處理，保證了盾構(gòu)掘進的順利進行。希望工程的實施及驗證總結(jié)能對類似工程的施工提供良好的借鑒。