光面爆破技術在鐵路近村莊石質路塹中的應用

馮雅妮

0 引言

在近村莊和毗鄰公路的石質路塹修建鐵路，采用何種方案，既能保證安全，又能加快施工進度，對爆破技術和施工方案的選擇就成為首先必須要解決的核心問題。本文以通灌鐵路DT2標DK77+760～DK78+100段的深挖石質路塹石方爆破為例，介紹近村莊深挖石質路塹光面爆破工法及相應的安全防護。

1 工程概況

DK77+760～DK78+100段路塹位于遼寧省本溪市桓仁縣雅河鄉彎彎川村，右側緊鄰201國道和彎彎川村。線路走向與村莊、201國道走向基本平行。山體坡度較陡，最大高差約為34 m。總挖方為74 233 m3。其中，土方17 327 m3，石方56 906 m3。

因山體坡腳即為201國道路面，所以在施工過程中必須嚴格控制爆破有害效應(包括爆破震動、飛石、滾石)，確保爆破施工安全，防止對201國道的運營、村民住房及行車、行人造成傷害。

2 施工方案的選擇

1)采用光面爆破和挖掘機鑿除相結合的施工方案。

2)嚴格按設計分臺階施工。在每層臺階中，路塹深度小于3 m，不采用爆破施工，采用挖掘機鑿除的辦法;路塹深度3 m≤H＜6 m，一次開挖成形;路塹深度不小于6 m，分兩次開挖成形，但臺階高度以6 m為宜。

3)在炮眼上采用鋼筋網覆蓋防護，并在路塹開挖段之外與201國道之間周圍挖掘防震溝，阻斷地震波的傳播。

3 施工機具及爆破器材的選擇

3.1 施工機具的選擇

1)鉆機:宣化100B-Y型潛孔鉆。

2)空壓機:W-3/5型空壓機。

3.2 主要爆破器材的選擇

1)炸藥:采用2號巖石乳化炸藥。

2)雷管:3段、5段、9段、11段、13段毫秒導爆管雷管。

3)導爆索:工業導爆索。

4 爆破參數的選擇

4.1 光面爆破炮孔布置圖

光面爆破炮孔布置圖見圖1。

4.2 光面爆破預裂孔布置

1)炮孔直徑d=100 mm。

2)最小抵抗線w=(7～20)d=2 m。

3)炮孔長度L:光面爆破預裂孔的角度與設計邊坡開挖線一致，即 α =45°。

L=H/sinα =6/sin45°=8.5 m。

4)炮孔間距 a=12d=1.2 m。

5)不耦合系數Kdc:取Kdc=3。

6)線裝藥密度 q:參考有關工程資料，q=0.36 kg/m～1.12 kg/m，取 q=0.71 kg/m。

每個炮孔裝藥量 Q=L×q=8.5 ×0.71=6.0 kg。

7)堵塞長度:取2 m。

8)裝藥結構見圖2。

圖1 光面爆破炮孔布置圖（單位：cm）

圖2 光面預裂孔裝藥結構圖（單位：cm）

4.3 光面爆破主爆孔布置

1)炮孔直徑d=100 mm。

2)炮孔方向和炮孔長度L0:主爆孔采用垂直方向，以炮孔間距呈梅花形布置。炮孔超深0.5 m，即L0=6.5 m。

3)炮孔間距 a0=mw=1.5×2=3 m。

其中，m為密集系數，取1.5;w為最小抵抗線，取2 m。

4)炮孔排距 b0=(0.8 ～0.9)a0=2.4 m ～2.7 m，取 b0=2.7 m。

5)不耦合系數Kdc:取Kdc=3。

6)裝藥密度 q0:參考有關工程資料，q0=0.25 kg/m～0.4 kg/m，取 q0=0.4 kg/m。

每個炮孔裝藥量 Q0=L0×q0×a0×w=15.6 kg。

7)堵塞長度:取2.5 m。

8)裝藥結構見圖3。

4.4 光面爆破輔助孔布置

圖3 主爆孔裝藥結構圖（單位：cm）

輔助孔與主爆孔的參數基本一致，僅炮孔長度(2 m和4 m)與堵塞長度(1 m和2 m)不同。

裝藥結構見圖4，圖5。

圖4 緩沖孔2 m裝藥結構圖（單位：cm）

圖5 緩沖孔4 m裝藥結構圖（單位：cm）

4.5 鉆孔的施工工藝

1)鉆孔技術要求。

施工前，根據設計精確放出邊坡線和高程，確定邊坡光爆孔位置;按樁鉆孔，嚴格控制鉆孔誤差，要求不大于0.2 m;鉆孔角度和方向應按設計方向和角度進行，保證炮孔傾斜度與設計坡率嚴格一致，同時做到鉆孔均在同一平面上。

2)鉆孔保護。

鉆孔完成經檢查合格后，用編織袋將孔口塞緊，蓋上土堆，防止鉆孔移動時壓壞鉆孔;防止地表水流入孔內或雜物落入孔內，造成堵塞。

4.6 堵塞

堵塞物用粘土和細砂拌合，其粒度不大于30 mm，含水量應控制在15%～20%。

4.7 采用鋼筋網覆蓋防護

采用Φ8鋼筋編織成間距5 cm、長2 m、寬1 m的鋼筋網，覆蓋在炮孔孔口的砂袋上面。鋼筋網相互搭接，連成整體，阻擋爆破時產生的飛石，起到安全防護的作用。

5 爆破網路的布置

本段石質路塹離村莊及201國道較近，對爆破地震要求極嚴。經綜合分析與考慮，選擇了“孔外微差、V字形起爆”方案。

具體做法:預裂孔全部采用9段毫秒瞬發雷管，排間用3段同時起爆。主爆孔同排孔孔內采用9段，輔助孔同排孔孔內采用11段，排間用5段傳爆。最后，用3段和5段傳爆分別與13段相連，再與電子激發器相連。

爆破網絡圖如圖6所示。

圖6 爆破網絡圖

6 爆破施工

爆破施工工序:

測量定位→布孔→鉆孔→清孔→炮孔檢查→裝藥→安裝引爆管線→布設安全崗哨→炮孔填塞→炮孔覆蓋沙袋→覆蓋鋼筋網→起爆→消除瞎炮→解除警戒(其中:裝藥、安裝引爆線、炮孔填塞、起爆均由天安爆破公司負責)。起爆順序為:先起爆光面預裂孔，再起爆主爆孔，最后起爆緩沖孔。

7 施工注意事項

1)施工前，必須準確測定出設計邊坡線和預裂孔的位置。施工中，要切實掌握好鉆孔的方向、角度和深度，各項裂孔應相互平行，孔底應落在同一水平面上以及預裂孔的角度應與設計邊坡坡度一致。2)預裂炮孔要同時起爆，以保證其良好的光面效果。3)施工中，必須嚴格執行國家有關爆破安全規程，確保安全施工及爆破安全。

8 工程應用效果

由于DK77+760～DK78+100段采用了合理的光面爆破施工技術和安全防護體系，取得了良好的效果，坡面光滑平整，保證了坡面的穩定性，符合設計要求;同時，還保證了居民和201國道的正常運行安全，得到了業主、設計單位、監理單位、環保部門等單位的一致好評。

9 結語

光面爆破技術能起到有效控制超欠挖，提高坡面平整度、石質邊坡工程質量及綜合經濟效益的作用，有利于施工安全和運營安全。因此，在當前鐵路建設大發展的形勢下，光面爆破技術的應用前景將十分廣闊。

［1］ 王海亮.鐵路工程爆破［M］.北京:中國鐵道出版社，2005.

［2］ 劉殿中.工程爆破實用手冊［M］.北京:冶金工業出版社，1999.

［3］ 林從謀.工程爆破實用技術［M］.北京:煤炭工業出版社，1998.

［4］ 何廣沂.大量石方松動控制爆破新技術［M］.北京:中國鐵道出版社，1995.

［5］ GB 6722-1986，爆破安全規程［S］.