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摘要：本文主要论述深圳市地铁3号线华新站深基坑石方开挖过程中，通过控制单段爆破装药量来控制爆破振动速度及采取有效的防护措施控制飞石的成功案例，来总结浅孔微差松动爆破技术在地铁深基坑中石方爆破的应用。
关键词：浅孔微差松动爆破、地铁深基坑、石方爆破
深圳市地铁3号线华新站位于市中心华强北商业区范围内，周边有华新小区、各类商行等，道路行人多、车流辆大，施工环境复杂。在确保深基坑施工安全、进度和确保周边建筑物安全及最低限度扰民的目标下，通过控制单段爆破装药量和采取有效的飞石控制措施等，成功的在闹市区复杂的施工环境中实施了地铁车站深基坑石方浅孔微差松动爆破的案例，来分析和总结该技术在地铁深基坑石方爆破中的应用，为同类工程提供参考经验。
1.深圳市地铁3号线华新站工程概况
深圳市地铁3号线华新站为3号线与7号线地铁换乘站，位于红荔路与华强北路交叉路口，沿红荔路呈东西方向布置。车站全长633.5m，标准段基坑宽30.5m，挖深平均为19m；换乘段长22.8m，宽31.8m，挖深为28m。
根据地质勘探资料及车站土方开挖过程中所收集的资料，车站在13轴至17轴共有约32m长区段存在中风化花岗岩。东西方向基坑垫层以上岩层厚度在2m至6m，南北方向岩层为中间高两边低分布，南侧接连续墙位置岩层厚度约3m，北侧离连续墙约10m位置开始有中风化花岗岩。换乘段深基坑存在东西方向均匀分布、北侧接连续墙厚约6m、南侧接连续墙厚约2m的中风化岩层。
车站13轴至17轴北侧为华新村小区，车站基坑至小区内建筑最近距离约32m；南侧为振兴宾馆，距基坑最近距离约29m。换乘段南侧为7层高的商业建筑，距基坑最近距离为34m；北侧为圣廷宛酒店，距基坑最近距离约63m，但圣廷宛酒店外墙全为玻璃幕墙结构。
中风化岩呈肉红、红褐色夹灰白色，岩石致密、坚硬，锤击声脆，属较硬岩类。采用挖机是无法开挖的，同时采用静态爆破其进度太慢也不满足施工进度要求。为满足施工进度及确保基坑安全的要求，在确保周边建筑物安全和最低限度扰民的情况下，决定采用浅孔微差松动爆破的方式进行深基坑石方开挖。
2. 基坑石方爆破方案的确定
车站位于深圳市华强北商业闹市区内，周边建筑物距离较近，且道路上行车行人都相当的多，如何在石方爆破过程中确保周边建筑物安全及最低限度扰民，是本工程基坑石方爆破需要考虑的重点。我们结合岩层的厚度，在岩石基面被暴露出来后，采用台阶法分层分段，遵循“多打孔、少装药、短进尺、弱振动”的原则，控制爆破振动速度、噪音和爆破冲击波以及采取有效措施进行飞石控制等，确定采用浅孔微差松动爆破的方案。
2.1 爆破参数的确定
2.1.1 浅孔微差松动爆破参数确定
台阶最大高度不超过3m，炮眼直径d为42mm，最小抵抗线为1.1m，孔眼间距a为1.1m，排距b为1.1m，孔深l为2~3m，炸药单耗量k取0.3kg/m3，炸药单孔耗量Q=kabl=0.73~1.1kg，填塞长度超过1/3孔深。布孔方式采用梅花型，耦合装药，分段延时爆破。炮眼布置图见图1。
考虑周边建筑物的安全，单段总药量应根据爆破振动安全允许距离的公式确定。公式为：
(公式1)
式中：R—— 爆破振动安全允许距离，m；本工程按20m、25m、30m、35m、40m分别计算。
Q——炸药量，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大单段药量，kg；
V——保护对象所在地安全允许质点振速，cm/s。本工程13～17轴南侧及换乘段周边建筑物均为商业建筑，v取4.2；13～17轴北侧为一般民用建筑，V取2.8。
K, α——与爆破点至保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数，根据岩石坚硬程度情况，k取200，α取1.7。
不同建筑物类型在不同安全允许距离的单段最大用药量Q值见表1。
表1 不同建筑物类型在不同安全允许距离的最大单段用药量Q值
车站13轴至17轴基坑至南侧商业建筑最近距离为29m，至北侧民用建筑最近距离为32m，单段最大用药量Q值定为8.36kg；换乘段位置石方爆破单段最大用药量Q值虽然可取17.10kg，但根据爆破经验及圣廷宛酒店建筑外墙的玻璃幕墙结构，故取较为保守的数据8.76kg。根据单孔最大用药量Q=1.1kg，即车站13轴至17轴位置石方爆破每段最多7个孔，换乘段石方爆破每段最多7个孔。
2.1.2装药结构
台阶浅孔微差松动爆破采用Ф32乳化炸药，连续柱状装药。雷管装于底部1/3处，反向起爆。填塞采用砂质粘土作填塞料。填塞部分要求密实，长度不小于1m。
2.1.3 起爆网络
台阶浅孔微差松动爆破采用非电毫秒雷管网络，由电雷管引爆，导爆管引爆孔内非电雷管，最后不同段别的非电微差毫秒雷管起爆各自炸药包，微差毫秒雷管采用多个段位，1段、3段、5段、7段、9段、11段，每段最大用药量不超过8.36kg或8.76kg。直爆网络示意图如图2所示。
3、爆破安全与环境控制
地铁深基坑浅孔微差松动爆破在安全与环境控制上包括爆破振动的控制、飞石防护、噪音控制和实施安全警戒等内容。
3.1 爆破振动控制
华新站深基坑石方爆破范围内，13轴至17轴基坑与周边建筑物最近距离为29m，换乘段基坑与周边建筑物最近距离为34m。由表1可知，每段最大用药量Q不超过8.36kg（13轴至17轴）或8.76kg（换乘段），由公式1反推出，13轴至17轴基坑石方爆破振动速度V为1.66m/s<2.8m/s；换乘段基坑石方爆破振动速度V为1.89m/s<4.2m/s。均满足安全要求。
3.2 个别飞石控制
3.2.1 个别飞石安全距离计算
地铁深基坑石方爆破可按硐室爆破计算个别飞散物安全距离，可参照公式2计算：
Rf=20Kfn2W (公式2)
式中：Rf——爆破飞石安全距离，m；
Kf——安全系数，取1.5；
n——爆破作用指数,松动爆破n=0.75；
W——最小抵抗线，1.1m。
由公式2计算得飞石安全距离为18.5m，即如无任何防护情况下个别飞石有可能飞出基坑外。
3.2.2飞石安全防护
本工程因周边环境复杂，人流车流量大，为杜绝飞石飞出施工范围内造成群众伤亡，故决定采取多道防御飞石的措施。
第一道为爆破作业表面覆盖防护，第二第三道均为空中阻隔防护。其中第二道空中阻隔为刚性阻隔，设置在第二道钢支撑位置，距岩面约5m，距地面为8m；第三道设置在冠梁顶部，为柔性阻隔，采用细目防护网。
第一道表面覆蓋防护主要采用砂袋、3mm钢板及钢丝网等材料覆盖。其中，炮眼位置采用不少于20kg的砂袋进行覆盖。表面覆盖防护见图3所示。
第二道空中阻隔防护采用C22 @1000mm钢筋与钢支撑垂直方向布置，作为防护支撑骨架，上铺竹笆。竹笆之间用铁丝绑扎连接成整体，布置范围为以爆破作业点位圆心，以18.5m为半径，覆盖整个基坑。第三道柔性空中阻隔防护采用细目防护网，布置范围为以爆破作业点位圆心，以18.5m为半径，覆盖整个基坑。
3.3 噪音控制
通过严格控制单位耗药量、单孔药量和一次起爆药量；实施毫秒延时爆破；保证填塞质量和长度；加强对爆破体的覆盖等措施进行噪音控制。
3.4 安全警戒与定点、准时爆破
考虑爆破振动、挖机清理石方的能力及不能夜间放炮等原因，每天实施两次爆破，第一次安排在9:30，第二次安排在16:30，并按“定点、准时爆破”的原则实施爆破。本工程因周边环境较为复杂，附近有居民区、商业区及主干道路，因此在每次爆破作业前一天，先通知附近各小区或物业管理部门爆破作业时间，并在爆破作业半小时前对可能存在影响的区域实行安全警戒。安全警戒设一名总指挥，各警戒点设两名警戒员，警戒信号发出后实施警戒，开始疏散警戒区内行人、车辆等并进行必要的解释。华新站13轴至17轴基坑石方爆破作业警戒区域及警戒点如图4所示。
4、小结
⑴地铁深基坑施工要求快速对基坑进行封闭，避免基底长时间暴露而影响基坑安全。故快速处理基坑石方是确保华新站基坑开挖过程中安全的关键。
⑵本工程采用浅孔微差松动爆破，爆破的振动、飞石、噪音等问题必然会对周边建筑物及环境存在不同程度的影响。通过对周边建筑物与环境的了解，根据《爆破安全规程》的相关要求，精确计算爆破参数，并采取各种有效措施对爆破振动、飞石和噪音进行控制，使爆破作业符合安全规程的要求，是爆破作业取得成功的关键。
⑶通过各种有效的沟通与协调，使爆破作业得到了周边居民及其他业主的理解和支持，既有利于社会的和谐发展；同时也有效的提高了企业的良好形象。
参考文献：
[1]GB6722-2003 爆破安全规程[S]。
[2] 李明宇，浅孔微差控制爆破技术在深基坑开挖中的应用[J]西部探矿工程，2008年第二期
[3] 刘建航，侯学渊，基坑工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1997
[4] 梁波，浅孔微差松动控制爆破技术及其在地铁车站基坑施工中的应用[J]西部探矿工程，2011年03期
[5] 宫海光,地铁站内深基坑爆破开挖技术[J]国防交通工程与技术,2005年04期
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：浅孔微差松动爆破、地铁深基坑、石方爆破
深圳市地铁3号线华新站位于市中心华强北商业区范围内，周边有华新小区、各类商行等，道路行人多、车流辆大，施工环境复杂。在确保深基坑施工安全、进度和确保周边建筑物安全及最低限度扰民的目标下，通过控制单段爆破装药量和采取有效的飞石控制措施等，成功的在闹市区复杂的施工环境中实施了地铁车站深基坑石方浅孔微差松动爆破的案例，来分析和总结该技术在地铁深基坑石方爆破中的应用，为同类工程提供参考经验。
1.深圳市地铁3号线华新站工程概况
深圳市地铁3号线华新站为3号线与7号线地铁换乘站，位于红荔路与华强北路交叉路口，沿红荔路呈东西方向布置。车站全长633.5m，标准段基坑宽30.5m，挖深平均为19m；换乘段长22.8m，宽31.8m，挖深为28m。
根据地质勘探资料及车站土方开挖过程中所收集的资料，车站在13轴至17轴共有约32m长区段存在中风化花岗岩。东西方向基坑垫层以上岩层厚度在2m至6m，南北方向岩层为中间高两边低分布，南侧接连续墙位置岩层厚度约3m，北侧离连续墙约10m位置开始有中风化花岗岩。换乘段深基坑存在东西方向均匀分布、北侧接连续墙厚约6m、南侧接连续墙厚约2m的中风化岩层。
车站13轴至17轴北侧为华新村小区，车站基坑至小区内建筑最近距离约32m；南侧为振兴宾馆，距基坑最近距离约29m。换乘段南侧为7层高的商业建筑，距基坑最近距离为34m；北侧为圣廷宛酒店，距基坑最近距离约63m，但圣廷宛酒店外墙全为玻璃幕墙结构。
中风化岩呈肉红、红褐色夹灰白色，岩石致密、坚硬，锤击声脆，属较硬岩类。采用挖机是无法开挖的，同时采用静态爆破其进度太慢也不满足施工进度要求。为满足施工进度及确保基坑安全的要求，在确保周边建筑物安全和最低限度扰民的情况下，决定采用浅孔微差松动爆破的方式进行深基坑石方开挖。
2. 基坑石方爆破方案的确定
车站位于深圳市华强北商业闹市区内，周边建筑物距离较近，且道路上行车行人都相当的多，如何在石方爆破过程中确保周边建筑物安全及最低限度扰民，是本工程基坑石方爆破需要考虑的重点。我们结合岩层的厚度，在岩石基面被暴露出来后，采用台阶法分层分段，遵循“多打孔、少装药、短进尺、弱振动”的原则，控制爆破振动速度、噪音和爆破冲击波以及采取有效措施进行飞石控制等，确定采用浅孔微差松动爆破的方案。
2.1 爆破参数的确定
2.1.1 浅孔微差松动爆破参数确定
台阶最大高度不超过3m，炮眼直径d为42mm，最小抵抗线为1.1m，孔眼间距a为1.1m，排距b为1.1m，孔深l为2~3m，炸药单耗量k取0.3kg/m3，炸药单孔耗量Q=kabl=0.73~1.1kg，填塞长度超过1/3孔深。布孔方式采用梅花型，耦合装药，分段延时爆破。炮眼布置图见图1。
考虑周边建筑物的安全，单段总药量应根据爆破振动安全允许距离的公式确定。公式为：
(公式1)
式中：R—— 爆破振动安全允许距离，m；本工程按20m、25m、30m、35m、40m分别计算。
Q——炸药量，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大单段药量，kg；
V——保护对象所在地安全允许质点振速，cm/s。本工程13～17轴南侧及换乘段周边建筑物均为商业建筑，v取4.2；13～17轴北侧为一般民用建筑，V取2.8。
K, α——与爆破点至保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数，根据岩石坚硬程度情况，k取200，α取1.7。
不同建筑物类型在不同安全允许距离的单段最大用药量Q值见表1。
表1 不同建筑物类型在不同安全允许距离的最大单段用药量Q值
车站13轴至17轴基坑至南侧商业建筑最近距离为29m，至北侧民用建筑最近距离为32m，单段最大用药量Q值定为8.36kg；换乘段位置石方爆破单段最大用药量Q值虽然可取17.10kg，但根据爆破经验及圣廷宛酒店建筑外墙的玻璃幕墙结构，故取较为保守的数据8.76kg。根据单孔最大用药量Q=1.1kg，即车站13轴至17轴位置石方爆破每段最多7个孔，换乘段石方爆破每段最多7个孔。
2.1.2装药结构
台阶浅孔微差松动爆破采用Ф32乳化炸药，连续柱状装药。雷管装于底部1/3处，反向起爆。填塞采用砂质粘土作填塞料。填塞部分要求密实，长度不小于1m。
2.1.3 起爆网络
台阶浅孔微差松动爆破采用非电毫秒雷管网络，由电雷管引爆，导爆管引爆孔内非电雷管，最后不同段别的非电微差毫秒雷管起爆各自炸药包，微差毫秒雷管采用多个段位，1段、3段、5段、7段、9段、11段，每段最大用药量不超过8.36kg或8.76kg。直爆网络示意图如图2所示。
3、爆破安全与环境控制
地铁深基坑浅孔微差松动爆破在安全与环境控制上包括爆破振动的控制、飞石防护、噪音控制和实施安全警戒等内容。
3.1 爆破振动控制
华新站深基坑石方爆破范围内，13轴至17轴基坑与周边建筑物最近距离为29m，换乘段基坑与周边建筑物最近距离为34m。由表1可知，每段最大用药量Q不超过8.36kg（13轴至17轴）或8.76kg（换乘段），由公式1反推出，13轴至17轴基坑石方爆破振动速度V为1.66m/s<2.8m/s；换乘段基坑石方爆破振动速度V为1.89m/s<4.2m/s。均满足安全要求。
3.2 个别飞石控制
3.2.1 个别飞石安全距离计算
地铁深基坑石方爆破可按硐室爆破计算个别飞散物安全距离，可参照公式2计算：
Rf=20Kfn2W (公式2)
式中：Rf——爆破飞石安全距离，m；
Kf——安全系数，取1.5；
n——爆破作用指数,松动爆破n=0.75；
W——最小抵抗线，1.1m。
由公式2计算得飞石安全距离为18.5m，即如无任何防护情况下个别飞石有可能飞出基坑外。
3.2.2飞石安全防护
本工程因周边环境复杂，人流车流量大，为杜绝飞石飞出施工范围内造成群众伤亡，故决定采取多道防御飞石的措施。
第一道为爆破作业表面覆盖防护，第二第三道均为空中阻隔防护。其中第二道空中阻隔为刚性阻隔，设置在第二道钢支撑位置，距岩面约5m，距地面为8m；第三道设置在冠梁顶部，为柔性阻隔，采用细目防护网。
第一道表面覆蓋防护主要采用砂袋、3mm钢板及钢丝网等材料覆盖。其中，炮眼位置采用不少于20kg的砂袋进行覆盖。表面覆盖防护见图3所示。
第二道空中阻隔防护采用C22 @1000mm钢筋与钢支撑垂直方向布置，作为防护支撑骨架，上铺竹笆。竹笆之间用铁丝绑扎连接成整体，布置范围为以爆破作业点位圆心，以18.5m为半径，覆盖整个基坑。第三道柔性空中阻隔防护采用细目防护网，布置范围为以爆破作业点位圆心，以18.5m为半径，覆盖整个基坑。
3.3 噪音控制
通过严格控制单位耗药量、单孔药量和一次起爆药量；实施毫秒延时爆破；保证填塞质量和长度；加强对爆破体的覆盖等措施进行噪音控制。
3.4 安全警戒与定点、准时爆破
考虑爆破振动、挖机清理石方的能力及不能夜间放炮等原因，每天实施两次爆破，第一次安排在9:30，第二次安排在16:30，并按“定点、准时爆破”的原则实施爆破。本工程因周边环境较为复杂，附近有居民区、商业区及主干道路，因此在每次爆破作业前一天，先通知附近各小区或物业管理部门爆破作业时间，并在爆破作业半小时前对可能存在影响的区域实行安全警戒。安全警戒设一名总指挥，各警戒点设两名警戒员，警戒信号发出后实施警戒，开始疏散警戒区内行人、车辆等并进行必要的解释。华新站13轴至17轴基坑石方爆破作业警戒区域及警戒点如图4所示。
4、小结
⑴地铁深基坑施工要求快速对基坑进行封闭，避免基底长时间暴露而影响基坑安全。故快速处理基坑石方是确保华新站基坑开挖过程中安全的关键。
⑵本工程采用浅孔微差松动爆破，爆破的振动、飞石、噪音等问题必然会对周边建筑物及环境存在不同程度的影响。通过对周边建筑物与环境的了解，根据《爆破安全规程》的相关要求，精确计算爆破参数，并采取各种有效措施对爆破振动、飞石和噪音进行控制，使爆破作业符合安全规程的要求，是爆破作业取得成功的关键。
⑶通过各种有效的沟通与协调，使爆破作业得到了周边居民及其他业主的理解和支持，既有利于社会的和谐发展；同时也有效的提高了企业的良好形象。
参考文献：
[1]GB6722-2003 爆破安全规程[S]。
[2] 李明宇，浅孔微差控制爆破技术在深基坑开挖中的应用[J]西部探矿工程，2008年第二期
[3] 刘建航，侯学渊，基坑工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1997
[4] 梁波，浅孔微差松动控制爆破技术及其在地铁车站基坑施工中的应用[J]西部探矿工程，2011年03期
[5] 宫海光,地铁站内深基坑爆破开挖技术[J]国防交通工程与技术,2005年04期
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。