摘 要 本文介绍广州市220千伏厚德站地下电力隧道过井E深基坑岩层开挖采用深孔微差控制爆破技术的应用。基于目前大量地铁站基坑、电力隧道基坑开挖的现状及深度，结合工程施工实际情况而言，着重讲述深基坑遇岩层使开挖难度增大、进度阻滞等影响的情况下，为确保工程顺利完工，必须采取高效率、快速度的开挖方案。过井E由于基坑过深达30m，地面以下20m左右进入风化岩，工期要求紧，且周边为高层建筑物，高密集的居民生活区，为做到施工安全，并满足工期要求，经参建各方研究及有关专家论证，本工程决定采用深孔微差控制爆破技术。以下浅谈深孔微差爆破技术对深基坑岩层开挖的应用，仅供大家参考。
关键词 深基坑 岩层 深孔微差 爆破技术
1 工程概况
1.1工程基本概况
广州市220千伏厚德电缆隧道工程盾构过井E位于城市主干道广州大道南旁，围护结构采用800mm厚钢筋混凝土地下连续墙，四道钢筋混凝土支撑梁，井平面形状呈不规则多边形，工作井挖深29.886m，连续墙钢筋笼长度31.386m，入岩层1.5m。基坑开挖采用明挖顺做法，其中在-18.0～-29.8m之间地质属于7-3中风化粉砂岩、7-4微风化粉砂岩，面积约320m²，岩层厚约12m，局部岩石强度达到22.0Mpa。
1.2工程地质和水文条件
根据地勘资料显示的水文报告和地质剖面图该工程地质是：
本工程主要考虑爆破区的岩石层为下伏基岩白垩系砂质泥岩、粉砂岩互层。按风化程度是：⑦-3层中风化粉砂质泥岩：紫红色，泥质结构，层状构造，主要由粘土矿物组成，含粉砂。裂隙较发育，岩心多呈柱状（节长5-30cm），少呈碎石状，平均-12.81m；⑦-4层微风化粉砂质泥岩：紫红色，泥质结构，层状构造，主要由粘土矿物组成，含粉砂。裂隙不发育。岩心多呈柱状（节长10-50cm），少呈碎石状，层顶埋深12.50～34.20m，层顶标高-25.58～-8.59m。该爆破区域地下水较丰富。
2 周边环境
本工作井基坑岩层爆破区在广州大道南旁，爆区东面是广州地税局办公大楼，距离约11m，大楼为钢筋混凝土框架结构，西面是大马路及人行道，车辆川流不息，东南面临近金穗雅园小区和广州酒家等高层建筑物且地下管线较多，有电力、通讯电缆、煤气、给排水的等，爆区环境极为复杂。
3 爆破施工
3.1爆破施工方案设计原则
从施工实践表明，灵活选择爆破方法，优化爆破参数，慎重选择炮位和最小抵抗线方向，充分利用场地地质条件等方法是保证施工安全的有效措施。对于深基坑岩层采用深孔微差爆破技术设计应符合以下原则：
3.1.根据岩层深度和岩样强度及周边环境结合本工作井的实际情况，沿基坑长轴方向布设爆孔引爆后自由空间较大、整体效果较好。由于本工作井E基坑呈多边形状，爆孔宜沿多边形紧扣中间布设。
3.1.2应首选地面处理基岩方案，对其已探明基岩的在地面地质钻垂直打孔，并采用地表深孔爆破和水下爆破两种形式的原则进行设计，将基岩爆破破碎为块径小于50cm的块体。
3.1.3基坑中部及岩层强度强的集中区应采用一级台阶深孔爆破，并对炮位采取堵塞措施，控制最大单响炸药量及禁止夜间放炮引爆等原则要求。
3.2爆破施工方案的技术参数分析与计算：
3.2.1单耗计算及基岩突起装药参数表
本工作井基坑的岩层位于地下20m左右，且岩层全面覆盖，爆破点没有临空面，只能依靠周围可压缩土层，破碎岩块作为一个临弱面，其受周围岩石、土体钳制作用大，所以本次爆破的单耗会有所增加，岩层厚，钳制作用也越大，则单耗也相应变大，取K为岩层厚度系数，则本基坑炸药单耗qs=kq，K取1.0～1.5，在实施时应注意记录好每个钻孔的厚度，有重大变化的及时进行调查。
本次爆破工程单耗药量技术式：q=q1+q2+q3+q4式中q1--基本装药量，本工作井基坑岩层位于23.0m中，地下水较丰富，则取q1=0.7kg/m3， q2--爆区上方水压增量，q2=0.01h2，h2--水深，单位：m，q3--爆区上方覆盖增量，q3=0.02h3，h3--淤泥土、砂厚度）单位：m；q4--0.03h，q4--岩石膨胀增量，h--梯段高度，单位：m。本工程基坑h=9m，h2=23m，h3=21m，q1=1.1kg/m3
计算得q=0.07+0.01*23+0.02*21+0.03*9=1.69kg/m3
qs=kq，取k最大1.5，则qs最大=1.5*1.69=2.535 kg/m3（见表3.2.1）
3.2.2药包设计及加工
本基坑岩层选用导爆管雷管，炸药选用防水乳化炸药，标准直径为60mm及32mm两种。在现场进行加工处理，药包设计在炮孔验收合格后，根据取出的岩芯情况开始加工，首先要准备好直径75mm的PCV管（固定炸药用），根据钻孔队提供的钻孔参数和验孔情况，计算好药包长度，将炸药和雷管装入PVC管内指定位置。
3.2.3布孔操作及孔位选择
孔位根据设计要求经测量确定，但孔位要避免布在已被震松货岩性变化大的地方，为保护基坑围护结构钢筋混凝土连续墙，使其在爆破过程中免受影响，以及本工艺的需要，在过井E基坑内周边布置1排防震孔，超出连续墙深度1m，距离连续墙0.5m，最外层爆破孔距离连续墙1.5m，经设计及相关爆破方面的专家核算，该爆破孔设计能满足保护连续墙，并充当基坑爆破面空间的作用。
3.2.4起爆设计工艺流程和安全控制要点
1）药包装在特制的PVC管体内，该起爆体具有较好的防水性能，炮孔采用正向装药起爆，起爆雷管选用两发瞬间发电雷管，且设两个非电起爆网络，两套网络并联后起爆。
2）工艺流程：测量放线表土剥离 修整钻孔平台钻孔放样 下钻
3）安全控制要点
施暴前安全技术交底：爆破施工是危险性较大的分项工程，必须在确保万无一失的情况下实施，在施工前做好安全技术交底，做好应急措施；
安全警戒措施：爆破施工伴随着响声及震动，为减少周边民众的恐慌，要在爆破周边做好安全宣传教育工作，粘贴安民告示，将爆破作业有关注意事项和每天爆破时间告知附近民众，并在警戒范围内拉警戒线等；
③爆破震动监测报告：本次爆破监测采用先进的震动监测仪TC-4850带附助计算机进行监测，记录速率为：8000，sps；记录长度为：5.0000s-10.0000s；监测频率为：1～2次/每d；记录时间为：8d；形成报告如下：
4基坑岩层深孔微差爆破效果评价
4.1爆破安全：
深孔微差爆破技术在理论上实际是把一柱形药包分散在岩层体内进行爆破，其特点是噪音少、微震动、对周边建筑物和设施基本不产生安全危险，保护基坑围护结构的稳定性。从本次爆破情况来看，爆破时没有产生飞石；声音和震动均较小，不仔细感受几乎可以忽略。证明深孔微差爆破在安全控制方面有很高的保证效果。
4.2爆破抽芯效果：
爆破结束后进行了钻孔抽芯，检查爆破效果，共取5个芯，主要查看地面以下25-32m左右芯样效果，基本达到爆破的预期效果，部分岩层已碎裂，未完全碎裂的岩层裂纹也较为明显，深度越深，碎裂效果越明显。
4.3爆破后开挖效果：
从2014年2月20日实际基坑开挖至地面以下18m左右进入中风化泥岩，局部为中风化粉砂岩，23m左右局部地层进入微风化粉砂岩，实际地质情况与勘探地质报告有较大的出入，开挖难度较大。现场使用PC200风炮机破碎岩层，于2014年5月16日完成基坑开挖，其中包括完成第三、四道钢筋混凝土腰梁支撑以及基坑内管片拆除，实际开挖时间共计为54天，与计划的20天相差较大，开挖进度难以满足预期要求。
5 爆破后基坑开挖未达到预期效果原因分析及建议
5.1原因分析：
过井E采用深孔微差爆破技术进行爆破后开挖效果总体远未达到预期，究其原因是多方面的，经分析主要是以下几点原因。
5.1.1地质因素：过井E基坑地质情况过于复杂，存在岩层交叉，局部地质情况变化剧烈，如基坑西侧在地面以下18m就进入中风化粉砂岩，而东侧局部则是强风化泥岩，实际地质情况与地质勘察报告存在误差。
5.1.2爆破临空面偏小：过井E基坑较小，面积320m2，且爆破前已完成围护结构钢筋混凝土连续墙施工。为保护连续墙且作为爆破临空面，沿基坑周边布置单排防震孔。从实际爆破效果看，爆破后连续墙未见明显的受损，单排防震孔满足保护围护结构的目的，但是作为爆破临空面则单排防震孔未能满足要求，爆破临空面的不足将直接影响爆破产生裂痕。基坑开挖后发现沿基坑周边的岩层裂痕较为明显，但是越往中部则裂痕较少，甚至难以判断裂痕是否存在（风炮机炮击也会使附近岩层产生裂痕），远未达到松动岩层，将基岩爆破破碎为块径小于50cm的块体的目的。
5.1.3爆破位置不合理：由于承包商对过井E基坑岩层层面分析不够明确，对岩层岩样的强度取证不准、不详细，首先造成地面以下18-23m中风化粉砂岩未进行爆破，给开挖带来了极大的困难，这段实际开挖共用25天，远远超出了计划工期。
5.2建议：
5.2.1爆破施工前必须对地质情况进行详细的勘察，准确判断地质报告，针对地质情况进行有针对性的编制方案，对岩层进行定点、定量的爆破方能取得较好的效果。
5.2.2在设计防震孔时，有爆破专家提出了设计双排防震孔的方案，但是由于承包商出于成本以及钻孔花费时间的考虑，未能采用设计双排防震孔的方案，而是采用单排防震孔，从实际爆破效果，单排防震孔未能满足足够爆破临空面要求。爆破临空面的设计对于深孔微差爆破技术能否取得成功具有举足轻重的作用，在与成本及工期的权衡中，科学选择最佳爆破临空面，将是取得爆破成功的关键点。
5.2.3爆破后取芯检查爆破效果只取了地面以下25-32m的芯样，且在钻孔过程中对钻孔入岩的难易不够敏感。如果能够及时发现地质实际情况的变化，对地面以下18-23m也进行爆破，将能减轻后续开挖的难度，加快施工进度。
5.2.4合理的施工组织策划是工期目标的保证。从爆破钻孔到基坑开挖的过程中，承包商的施工组织安排也有不尽人意的地方。首先是设备、人员上马不足，再次是工序转换不及时进一步影响基坑开挖的节点工期。
6 小结
过井E基坑岩层采取深孔微差爆破技术是可行的。虽然在本次应用中总体效果未能满足工期要求，但是其主要原因是爆破地质的不详细、不准确造成的。我们也要看到该爆破技术在地下24-27m这一段的效果是较为明显的，同时该爆破技术也保护基坑围护结构的稳定，保证了周边环境的安全。相信在准确的地质勘探基础上，对方案进行优化后是可以充分满足施工要求的。
随着城市经济建设的快速发展，工程建设越来越多，沿线大部分都需穿越城市中心、高密集市民居住区和高层建筑物及各种错综复杂的地下管线，使得工程在施工中大受阻碍，施工难度极大，尤其是矿山、水利、交通、铁路、通讯、电力等工程领域在，且坚硬程度、埋深不异相同。为减少施工难度、提高工程进度，利用爆破技术破岩可以达到较好的开挖效果并提高施工进度。
参考文献：
[1]汪旭光 中国典型爆破工程与技术[M] 北京 冶金工业出版社 2006 P337-389
[2]刘殿中 工程爆破实用手册[M] 北京 冶金工业出版社 1999 P429-460
[3]黄姬萍，温祖国 浅谈中深孔爆破参数的选择[J].广东水利水电，2011（8）
[4]张飞健 浅析井下铁矿开采中深孔爆破技术[J].硅谷，2013（1）