緊鄰鐵路線級建筑物石方控制爆破施工技術實踐

謝鋒濤

【摘要】 隨著國家大量的鐵路復線和周邊城市配套基礎設施的建設。土石方爆破開挖對運行線路產生重大安全隱患，對運輸線路、人民財產造成不可彌補的損失。通過大量石方爆破的施工實踐和摸索，實現了緊鄰鐵路運營線路的土石方爆破開挖的精確控制，消除了對鐵路運營安全隱患，降低了施工成本，提高了施工效率。

【關鍵字】 石方 控制爆破

1、爆破方案

1.1、施工準備

爆破施工前，在全面熟悉設計文件和設計交底的基礎上，進行現場核對和施工調查；向爆破作業(yè)影響范圍所涉及的部門通報爆破施工概況及可能造成的影響，并征詢相關部門的意見，確保施工順利進度。

爆破設計

根據地形的開挖標高，以及鉆眼和挖裝機械的情況確定梯段分層厚度、鉆孔直徑和鉆孔傾斜角。根據巖石性質、臨空面等情況，確定爆破參數、起爆順序和網絡設計。編制實施性的施工方案報監(jiān)理工程師、業(yè)主以及公安部門批準，并及時提出開工報告。

爆破環(huán)境復查

詳細調查與復查各石方爆破段空中、地面、地下構筑物類型、結構、完成程度及其距開挖界距離。重要地段施工前，實測與地質、地形有關的爆破震動參數。施工中發(fā)現問題時及時處理并提出修改意見。

1.2、施工思路

由于路塹邊坡陡峭，臨空方向朝向鐵路方向。采用拉槽法施工，背向一側拉槽，作為爆破臨空面，分臺階開挖，主體爆破以中深孔爆破為主，淺孔爆破為輔。

1.3、施工防護

鐵路爆破區(qū)域緊鄰既有鐵路線，必須采取積極有效的防護措施，以確保鐵路運輸及設備安全。防護措施采用2道防護欄構成，第一道防護欄設置在山體中部，高度4.5m；第二道防護欄設置在靠近鐵路邊山腳下，距離既有鐵路電氣化接觸網輸電線大于1.5m，防護高度以超過既有鐵路電氣化接觸網1m為準。

主體爆破以中深孔爆破為主，淺孔爆破為輔，從上而下分層分梯段后退式開挖，確保爆破最小抵抗線方向背向鐵路。中深孔爆破施工設備擬采用2臺英格索蘭全液壓鉆機，鉆孔孔徑89mm，循環(huán)爆破進尺6～10m（地表段適當減少孔深）。

在既有鐵路接觸網支柱20m范圍內機械能挖動的，盡量采用機械開挖，挖不動的采用淺孔爆破，擬采取進行炮眼覆蓋防護，自下而上防護結構為：用砂袋墊高20～30cm，在砂袋上放鋼軌、鋼筋網、膠皮，再在上面壓上一層砂包。因為采取的是小規(guī)模的多段毫秒微差淺眼松動爆破方案，裝藥量不大，只要按松動爆破裝藥，這種防護結構能有效地把爆破飛石限制在覆蓋體內，防止飛石外逸。總施工方法及防護設施如下圖1-1所示。

1-1 總施工方法及防護設施

1.4、爆破參數設計原則

根據爆破巖層地質條件及特點，為了有效地破碎巖石，同時為了防止巖石過分飛散，采用加強松動控制爆破形式；為了提高巖石破碎度，采用電微差爆破網路；為確保鐵路運輸安全，遵循“多打孔少裝藥”的原則，采取最小抵抗線方向背向鐵路，并確保鐵路方向抵抗線為最小抵抗線的1.2～1.5倍及預裂爆破等技術措施。

1.5、爆破參數確定

由于既有鐵路接觸網支柱距離爆破區(qū)域較近，最小距離約5m，考慮到爆破震動對接觸網支柱的影響，本爆破參數擬按深孔爆破區(qū)及淺孔控制爆破區(qū)設計。

1.5.1、深孔爆破區(qū)爆破參數

（1）普通炮眼爆破參數

a、臺階高度H

根據爆區(qū)周圍環(huán)境、巖石硬度、塊度要求及鉆爆裝運機械設備情況綜合，本工程取梯段高度H=10m。

b、鉆孔直徑D

采用全液壓鉆機，鉆孔直徑D=89㎜，垂直鉆孔。

c、超鉆深度h

按h=0.1H考慮，H=10m，h=1.0m。

d、鉆孔深度L

L=H+h=11.0m。

靠近預裂控制爆破區(qū)的炮眼深度根據放坡傾角適當較少，不得穿過預裂控制爆破區(qū)。

根據巖石硬度及可爆性，暫取q1=0.45㎏/m3，在爆破試驗后進行調整。

e、單位巖石消耗炸藥量q1

f、裝藥長度L1和填塞段長度L2

填塞段長度按下式計算：

L2=32D=2.85m。

裝藥長度L1=L—L2=11—2.85=8.15m。

g、單孔裝藥量Q

選用藥卷直徑為Φ=70mm，延米裝藥量為4.1kg/m，則

Q=8.15m*4.1kg/m=33.4kg。

h、炮眼間距a和排距b

根據每孔裝藥量33.4kg，每孔爆破體積為：

V=33.4/0.45=74.3（m3）

S=74.3/10=7.43（m2）

暫定炮眼間距a=3.0m，b=2.5m。

i、裝藥結構與填塞

采取孔底連續(xù)裝藥，耦合裝藥，中間不留空隙。

自藥包到孔口用炮泥堵塞密實，中間不留空隙。

詳見炮眼布置圖見1-2：

（2）預裂炮眼參數

為確保邊坡穩(wěn)定及平整度，本方案沿著邊坡開挖輪廓線布置一排預裂爆破孔，炮孔傾角與設計坡率傾角相一致，主要爆破參數如下：

a、炮眼直徑

采用全液壓鉆機，鉆孔直徑D=89㎜，傾斜鉆孔，暫按1：0.75坡率計算，傾角為56°。

b、炮眼深度L

根據臺階高度及傾角，炮眼深度取L=12.5m。

c、延米裝藥量 和裝藥不耦合系數

1-2 深孔炮眼平面布置圖

采取φ32mm藥卷，不耦合裝藥，q1=1.0kg/m。

視現場試爆效果，再定是否加入導爆索。

d、裝藥長度L1和填塞段長度L2

填塞段長度L2=1.5（m）

裝藥長度L1=L—L2=12.5—1.5=11.0（m）。

e、單孔裝藥量Q

計算藥量Q1= L1* q1=11.0（kg），底部1m需加強裝藥量Q2=1.0kg，

Q= Q1+ Q2=12.0（kg）

f、炮眼間距a和排距b

每孔爆破體積為：

V=11.0/0.45=24.4（m3）

S=24.4/12.5=1.96（m2）

暫定炮眼間距a=1.0m，b=2.0m。

g、裝藥結構與填塞

采取孔底連續(xù)裝藥，不耦合裝藥。試爆后根據效果，可加入導爆索。

自藥包到孔口用炮泥堵塞密實，堵塞前需用膠袋把藥包頂部封好，防止炮泥充填藥包與孔壁空間，確保不耦合裝藥效果。

1-3 預裂炮眼立面布置圖

1-4 預裂炮眼平面布置圖

1.5.2、淺眼爆破區(qū)爆破參數

（1）普通淺眼爆破參數

圍繞著既有鐵路線接觸網支柱20m半徑范圍擬采用小孔徑淺眼爆破，以減少爆破震動對線塔的影響。

a、炮眼直徑D

根據所采用的施工設備（7655或YT28鑿巖機），炮眼直徑為D=42mm。

b、炮眼深度L

炮眼深度取L≤3m。

c、延米裝藥量 和裝藥不耦合系數

采取耦合裝藥，q1=1000～1200g/m。

d、裝藥長度L1和填塞段長度L2

填塞段長度按下式計算（按L=3m核算）：

L2=25D=105cm。

裝藥長度L1=L—L2=300—105=195cm。

e、炮眼間距a和排距b

該地層為微風化砂巖，松動爆破炸藥單耗約為0.4kg/m3（暫定值，爆破試驗后確定）。則每孔裝藥2.34kg（按每米裝藥1200g計），每孔爆破體積為：

V=2.34/0.4=5.85m3

S=5.85/3=1.95m2

暫定炮眼間距a=1.5m，b=1.3m。

f、裝藥結構與填塞

采取孔底連續(xù)裝藥，耦合裝藥，中間不留空隙。

自藥包到孔口用炮泥堵塞密實，中間不留空隙。

（2）松動爆破

a鉆孔參數選定

鉆孔直徑D： 現有鉆頭直徑32mm；

鉆孔間距a、排距b：a=1.0-2.0m，b=1.0-2.0m

炮孔斜度為1：0.3，孔深為3.5m

b裝藥量

每孔裝藥量Q=q×V

q為巖體單位體積耗藥量，kg；V每個炮孔所擔負的爆破體積，kg/m3。q取值0.3-0.6之間

2、控制措施

2.1、邊坡超欠挖控制

為控制邊坡超欠挖量，采取如下措施控制：

1、堅持測量先行原則，按照測量邊界樁位用石灰粉撒在邊界線上，禁止超界鉆孔。

2、嚴格按照設計圖分級坡高及坡率要求控制鉆孔的傾角及深度，防止超鉆和鉆偏。

3、采取預裂爆破技術，不耦合裝藥，通過多次爆破試驗確定最佳爆破參數，減少對邊坡的擾動及保證坡面的光潔度。

3、對局部較小的欠挖采取小爆破機械爆破開挖，保證坡面平整

3.1、爆破有害效應控制

主要包括爆破震動、爆破個別飛散物等的控制，主要控制措施如下：

3.2、爆破震動控制措施：由于爆破點距離既有鐵路接觸網支柱較近，最小距離約5m，在接觸網支柱附近的爆破作業(yè)時對爆破震動的控制要求極高。主要采取控制單段裝藥量的措施來控制爆破震動。

檢算爆破振動安全距離RV

爆破振動V按下式計算：

RV=（K/V）1/a Q1/3

式中K、a—與爆破地點地形、地質條件有關的系數和衰減指數，見表5-13

爆區(qū)不同巖性的K、a值 表5-13

巖 性 K a

堅硬巖石 50～150 1.3～1.5

中硬巖石 150～250 1.5～1.8

軟巖石 250～350 1.8～2.0

Q—最大一段裝藥量

R—測點與爆破中心的距離，m。

施爆部位為微風化砂巖，爆破震動計算如下：

參數選取：K=150，a=1.8，對于接觸網支柱暫取V=3.0cm/S。

爆破裝藥量控制表 表5-14

序號 爆破點與鐵路線邊緣距離R（m） 最大一段裝藥量（kg） 備注

1 3 0.04

2 4 0.09

3 5 0.18

4 6 0.32

5 7 0.51

6 8 0.75

7 9 1.07

8 10 1.47

9 11 1.96

10 12 2.54

11 13 3.23

12 14 4.04

13 15 4.97

14 17 7.23

15 20 11.78

16 25 14.07

17 30 23.00

18 35 63.13

19 40 94.24

20 45 134.17

根據《爆破藥量控制表》，接觸網支柱20米范圍內擬采用小孔徑淺孔爆破，其他范圍擬采用中深孔爆破，爆破時需嚴格按照《爆破藥量控制表》控制單段裝藥量，以減少爆破震動對接觸網支柱的影響，必要時需對支柱基礎采取加固措施。

3.3、爆破飛石或滾石控制

由于爆破山體較高且陡，緊鄰運輸既有鐵路線，為防止爆破飛石或滾石對鐵路設施造成損壞，除在技術上做好控制措施外，還應加設兩道防護屏障與淺炮眼覆蓋相結合等防護措施，確保鐵路運輸安全。

為了控制爆破飛石的飛散距離，采取如下控制措施：

a、通過爆破實驗，核算裝藥量，按松動爆破裝藥，使爆破作用指數n≤0.75；

b、通過對爆破抵抗線的嚴格計算，確保鐵路方向的抵抗線為最小抵抗線的1.2～1.5倍以上；

c、每孔裝藥前，必須嚴格按照核算該孔的最小抵抗線及合理裝藥量，確保堵塞長度及堵塞質量。

d、在爆破區(qū)與鐵路之間搭設兩道防護屏障，防止個別飛散物逸出。防護屏障共三層，最里一層ф89*3mm鋼管，間距為1m*1m，一層ф6mm鋼筋網 ，網格為250*250mm，最外一層為14#鐵絲網，網格為50*50mm，靠近鐵路邊的安全防護屏障的高度以超過既有鐵路接觸網支柱2～3m為準，約10m；第二道安全防護屏障高度為4.5m。

f、對于深孔爆破區(qū)域，只要嚴格按照上述（1）、（2）、（3）項控制措施執(zhí)行，保證炮眼堵塞長度略大于最小抵抗線及堵塞質量，基本上不會產生飛石，故不必要考慮進行直接覆蓋防護。對于淺孔爆破區(qū)域，擬采取進行覆蓋防護，自下而上防護結構為：用砂袋墊高20～30cm，在砂袋上放鋼軌、鋼筋網、膠皮，再在上面壓上一層砂包。因為采取的是小規(guī)模的多段毫秒微差淺眼松動爆破方案，裝藥量不大，只要按松動爆破裝藥，這種防護結構能有效地把爆破飛石限制在覆蓋體內，防止飛石外逸。

3.4、爆破碎石塊度控制

主要采取如下措施控制：

a、采取MS級延期爆破，使爆破后巖石二次碰撞，減小爆破碎石塊度；

b、采取較小的排距和較大的孔距。

c、如出現個別大塊則采取二次爆破或機械二次破碎。

4、結束語

通過大量的施工實踐和總結，任何詳盡地質資料和調查都不能精確的反映地質狀況，必須對每次爆破的效果進行評估和修正，對開挖斷面位置的地質進行詳細的探查，發(fā)現情況及時對緊鄰區(qū)域的爆破參數進行修正，以確保下次爆破效果。在思想上牢固樹立謹小慎微的嚴肅態(tài)度，行動上要如履薄冰、如臨深淵，不放過任何一個可疑點。才能保證萬無一失。

參考文獻

〔1〕王桂元；；鐵路復線高邊坡，深路塹石方控制爆破安全施工技術〔j〕；建筑安全；2000年01期

〔2〕爆破安全規(guī)程（GB6722-2011）