大东湖核心区污水传输系统工程包括17.5km主线、1.7km支线及沿线13座施工竖井，其中最小圆形和矩形竖井内净空尺寸分别为A=12m,B×H=11m×15m，基坑最深达51.5m。竖井开挖采用明挖法，进入岩层后采用最经济有效的爆破法施工。

　　 本工程各竖井周边环境较复杂，以3号竖井为例，该竖井位于礼和路与欢乐大道交叉口东北侧。场地东邻沙湖港，西北侧紧邻高压塔，东南侧靠近欢乐大道高架。竖井位于长江Ⅲ级阶地井。基坑内净空尺寸49m×11m，基坑深度34.92m;围护结构采用1 200mm厚地下连续墙+8道内支撑支护，入岩深度约18.63m，基本质量等级为IV～V。整个基坑爆破分层、分仓进行，每层分4个仓，最小仓仅为9.25m×11m。竖井及周边情况如图1所示。

　　 考虑作业现场内部环境及外部环境，为确保施工安全，该施工过程有如下重难点。

　　 1)竖井围护结构为地下连续墙或钻孔灌注桩外加混凝土环框梁支撑结构，需尽量控制爆破对围护结构影响，使得其既能达到较好的爆破效果又不影响桩墙和环框梁的完整性，确保基坑稳定性。

　　 2)爆破过程基坑内外易出现飞石，易造成人员伤亡。

　　 3)爆破区周围建(构)筑物较多且离基坑较近，附近车流、人流量较大。

　　 考虑爆破基坑周围环境复杂，为确保爆破施工安全，基坑爆破开挖应坚持多打孔、少装药、松动爆破、强覆盖的原则，并在施工过程中进行振动监测，为爆破参数设计和优化提供依据。

　　 1)采取以深孔松动爆破为主、浅孔爆破为辅的爆破方案。每次爆破深度宜选取4～5m，当爆破高度达到3.5m时，采用深孔松动爆破，松动方式用钻机在距离桩/墙内边线50cm打预裂孔;当环框梁与岩石层的垂直高度<3.5m时，采用浅孔爆破，无需要打预裂孔;若竖井内侧岩壁有悬浮的岩石，则用浅孔爆破或机械方法剥离，使其岩壁光滑平整。

　　 2)竖井爆破施工采用平面分仓、分段，竖向分层进行。竖井每层环框梁有3道混凝土支撑将竖井分为四仓，每个仓采取中间的掏槽孔(9段)先响，周边的光面孔(11段)再响的毫秒延时微差起爆网络，且起爆网络采用单孔单响的非电起爆方式;竖向则根据每相邻2层环框梁高度进行分层，且每层爆破都需进行超爆(环框梁以下2～3m)，最后1层爆破至底板垫层的高度即可。

　　 3)在开工后首先进行试验爆区，规模尽可能小，在基坑岩石较软且离地面被保护建筑物相对较远的最小1个仓(2号仓)，根据其爆破效果，把孔网参数调整到最优。因被爆岩石随着竖井深度越来越硬，孔网参数也必须跟着岩石性质不断优化。

　　 根据地质勘察纵断面，首次爆破界面在第7层支撑框架。爆破分3个阶段进行，爆破孔位布置如图2所示。3个阶段爆破断面如图3所示。

　　 1)开始爆破界面在第7层支撑框架附近，首爆至该层支撑框架底部2～3m，并开挖至支撑框梁垫层底标高后进行环框梁施工，待养护完毕达到设计强度80%后开挖底部2～3m土石方。

　　 2)继续向下爆破至第8道混凝土框梁底部2～3m以下位置，然后开挖至支撑框梁垫层底标高，施工第8道支撑框架，待养护完毕后开挖底部2～3m土石方。

　　 3)最后爆破至基坑底板垫层底标高，施工底板。

　　 孔径D=42mm;底盘抵抗线W₁=(25～30)D或W₁=(0.4～1.0)H;台阶高度H根据现场情况选取;超深Δh=(0.15～0.35)W₁;孔间距a=m₁W₁=(1.0～1.5)W₁;排间距b=(0.8～1)a;单耗q根据地质条件取q=0.3kg/m ^[3];单孔装药量Q_前=qaW₁H,Q_后=qabH;填塞长度h₀≥1.2W₁;布孔方式为梅花形布孔;装药结构为线性连续装药;起爆方式为非电毫秒微差起爆。

　　 孔径D=90mm;孔距2.5m，排距2～2.5m，孔深4.5～5.5m;采用梅花形布置，每次爆破布置2～5排，每个爆区炮孔总数控制在10～60，具体布置如图2所示，从内到外，依次为主爆孔(9段)、缓冲孔(11段)、预裂孔(3段);底盘抵抗线W=2.2～2.5m;炸药单耗q=0.3kg/m ^[3]，装药长度2～2.5m，孔口堵塞长度2.5～3m，孔内用导爆管雷管起爆;单孔药量根据公式:Q=qabL(kg)。深孔爆破参数如表1所示。

　　 孔径90mm，孔距1.2m，最终孔距现场实际爆破效果做适当调整;线装药密度Q_线=0.48kg/m;为避免下一开挖的层面产生裂缝，此处超深不宜过大，根据施工经验，超深0.2m;填塞长度1m;预裂孔与主爆孔的距离取4～4.5m。预裂爆破参数如表2所示。

　　 本工程采用较安全且适用于多段微差爆破非电起爆网络，起爆顺序为预裂孔→主爆孔→缓冲孔，预裂孔2～3个孔一响，用3段非电导爆管雷管接力，主爆孔和缓冲孔采用单孔单响，起爆网络如图4所示。

　　 竖井爆破施工危险有害因素主要包括爆破地震波、个别飞石、空气冲击波，噪声和有毒气体。3号竖井爆破地处居民区，经辨识危险有害因素主要考虑爆破振动、个别飞石。

　　 爆破振动对近距离目标产生的效应，目前还无完全符合工程实践的理论计算方法，GB 6722—2014《爆破安全规程》采用了爆破后介质质点的最大振速作为安全判据的标准，通常采用下式计算爆破引起的地面质点振动速度。

　　 式中:V为距爆破点距离R处质点振动允许速度(cm/s);R为保护对象距爆破点的距离(m);Q为单段最大起爆药量(kg);K,K'，α分别为与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数，取K=50,K'=0.5，α=1.8。

　　 根据《爆破安全规程》要求及3号竖井周边环境，爆破过程中对3号竖井附近欢乐大道高架、高压电塔、围护桩或地下连续墙进行振动速度计算。利用上述公式，爆破振动速度的计算结果如表3所示。

　　 由表3可知，爆破引起的振动速度均小于《爆破安全规程》允许的振动速度。为控制爆破振动，采取以下技术措施。

　　 对爆区周围的建(构)筑物进行调查，分析本区域内最易受爆破振动损坏的建(构)筑物。爆破前协助业主、监理、街道、社区一起对周围建筑物的结构进行摸底，对周围建筑物进行拍照和录像。

　　 确定安全判据，限定最大一段装药量Q_max，配合运用综合减振措施，可使建筑物质点的爆破振动速度控制在安全控制标准值范围内。

　　 爆破时，对周边建筑物的爆破振动进行监测，布设2～4个测点。根据各测点测试的振动速度和观察的实际情况，进一步验算爆破振动、调整爆破参数和网路，以确保爆破振动安全。

　　 采取其他综合控制措施。邻近关键建筑物的爆破应严格控制爆破规模，限制单响药量;采用单孔单响或单孔多响毫秒微差爆破技术，分层装药;缩短单孔连续装药长度和减小最小抵抗线，以增大爆破频率，减弱爆破振动产生的不利影响;创造良好的临空面，使爆破炮孔从临空面开始逐段由远向近按顺序间隔起爆，减少爆破的夹制作用，可以有效降低爆破振动效应。

　　 爆破飞石计算公式为:

　　 式中:S为最远飞石距离(m);V₀为飞石初速度(m/s)，根据实际取15m/s;α为抛射角，当α=45°时，抛射最远。则飞石距离S=15 ^[2]/9.8×sin90°=22.96m。

　　 从上述计算可知，爆破飞石不会对建筑物造成影响，竖井掘进爆破的飞石有着很强的方向性，会沿着竖井轴线呈一定角度扇形飞出。为控制爆破飞石，采取以下技术措施。

　　 1)控制抵抗线方向，使爆破的最小抵抗线方向避开建筑物。

　　 2)加强洞内设施的覆盖。在孔口压砂袋，并用密目网覆盖洞内设施。

　　 3)加强填塞，保证填塞质量，用砂填塞。

　　 4)保证填塞高度，按排距的1～1.2倍填塞。

　　 在爆破期间采用测振仪从振速和振动频率两方面进行监测。调节起爆网络可以达到最大限度降低爆破振动速度的效果，即通过靠近围护结构边设置预裂孔，用缓冲孔代替外围主爆孔，并采用分段雷管毫秒延迟起爆控制爆破振动速度。采集的数据如表4所示。

　　 每次3个点位对应的3个通道的振动波形如图5所示(安全允许振速根据环框梁及支撑的浇筑间隔时间确定，根据设计图纸取<2.5cm/s)。

　　 在爆破振动安全允许值的范围内，本工程通过在靠近围护结构边设置预裂孔、用缓冲孔代替外围主爆孔、采用分段雷管毫秒延迟起爆不同而其他条件相同情况下的振速对比如表5所示。通过表5所示数据对比，在同单孔药量、同距离情况下，3种不同的减振措施，监测点位处的爆破振动速度峰值明显降低，且不难看出优化起爆网络设计，即采用分段雷管毫秒延迟起爆是最有效的降低速度峰值的措施。

　　 以武汉大东湖深隧工程为背景，针对狭小空间岩石强度和深度较大的地层条件，采取措施减小超深基坑爆破开挖施工对支护体系和竖井周围建构筑物的影响。结果表明，爆破过程紧邻基坑的建(构)筑物振速较小，未造成破坏，基坑内支护体系监测数据处于正常范围，说明本工程爆破方案设计科学合理，且爆破过程中采取的措施非常有效，减弱了对基坑开挖进度的不利影响。