臨近既有線路基石方擴(kuò)塹施工技術(shù)與安全探討

王住剛(西安市地下鐵道有限責(zé)任公司，陜西西安 710018)

臨近既有線路基石方擴(kuò)塹施工技術(shù)與安全探討

王住剛
(西安市地下鐵道有限責(zé)任公司，陜西西安 710018)

為了解決臨近既有線路基石方擴(kuò)塹施工中爆破難以控制和既有線安全防護(hù)等技術(shù)難題，文章通過某工程實(shí)踐，采取多循環(huán)、小規(guī)模、多工作面的淺孔控制爆破開挖方案，并對爆破體進(jìn)行覆蓋和設(shè)置防護(hù)排架，這些技術(shù)安全措施在施工中取得了良好的安全爆破效果和社會效益，可為今后類似工程提供一定借鑒。

既有線；擴(kuò)塹；錨桿；爆破區(qū)

在臨近電氣化鐵路路基石方擴(kuò)塹施工中，存在既有線不停運(yùn)、距離既有線較近、地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜、施工安全風(fēng)險(xiǎn)大等特點(diǎn)。在施工中爆破技術(shù)控制和既有線安全防護(hù)是難點(diǎn)，對路基石方擴(kuò)塹爆破技術(shù)和既有線安全防護(hù)進(jìn)行研究可以獲得良好的安全爆破效果和社會效益。

1 工程概況

某鐵路增建二線為國家Ⅰ級電氣化鐵路，設(shè)計(jì)時(shí)速為140～160 km/h。新建線路與既有線線間距較近，路基土石方施工中存在多處臨近既有線的深路塹石方開挖，其中全線共有擴(kuò)塹石方爆破20×104m3。部分路段右側(cè)開挖邊線與既有線路基臨近，最近處距既有線接觸網(wǎng)不足1 m。右側(cè)設(shè)置有錨固樁，路塹最大開挖深度18 m，石方巖性為砂巖，且節(jié)理發(fā)育，夾有泥層，巖石整體性較差。特別是臨近既有線側(cè)山體分布有大塊孤石，僅靠原邊坡嵌補(bǔ)擋墻支撐，山體植被茂密，山勢陡峻，周圍環(huán)境極其復(fù)雜。

2 施工工藝及方法

2.1 施工原則

根據(jù)本工程的地形地質(zhì)條件和既有線運(yùn)營的安全要求，擴(kuò)塹石方爆破施工原則如下：

(1)此段路基擴(kuò)塹總體上必須按電氣化A級復(fù)線石方控制爆破進(jìn)行施工。

(2)嚴(yán)格控制飛石和飛石距離。飛石方向?yàn)橄蛏巷w石高度小于2 m，沿線路縱向飛石距離小于8 m，既有線方向不允許有飛石產(chǎn)生。

(3)由于右側(cè)設(shè)有的錨固樁已經(jīng)施工完畢，故邊坡處采用光面預(yù)裂爆破，且嚴(yán)格控制爆破參數(shù)，以防對錨固樁混凝土產(chǎn)生質(zhì)量隱患。為保證擴(kuò)塹施工，根據(jù)地質(zhì)條件，采用正向側(cè)臺階控制爆破施工技術(shù)，定為一般淺孔爆破區(qū)。緊臨既有線側(cè)定為嚴(yán)格淺孔爆破區(qū)，嚴(yán)格控制爆破參數(shù)；對于既有線側(cè)的大塊孤石采用人工解小，人工清理的施工方法(圖1)。

圖1 臨近既有線石方擴(kuò)塹斷面

(4)根據(jù)爆破安全規(guī)程，在電氣化鐵路接觸網(wǎng)附近不能使用電爆作業(yè)，故采用非電毫秒微差爆破網(wǎng)路施工。

2.2 爆破設(shè)計(jì)

2.2.1 爆破方案的選擇

為確保爆破施工安全，減少對既有電氣化鐵路行車干擾，根據(jù)本段地形地質(zhì)條件與周圍環(huán)境特點(diǎn)，總體選擇多循環(huán)、小規(guī)模、多工作面、淺孔控制爆破開挖方案。石方開挖施工采取沿線路縱向逐層推進(jìn)，自上而下逐層爆破，裝運(yùn)方法采用機(jī)械倒運(yùn)清除。

2.2.2 爆破參數(shù)的選擇

爆破參數(shù)見表1。

2.2.3 爆破順序

為了確保石方爆破不危及既有電氣化鐵路安全，保證行車通暢，開挖順序是保證爆破安全的重要環(huán)節(jié)。開挖順序?yàn)椋侯A(yù)裂爆破→正向側(cè)臺階爆破(與既有線側(cè)嚴(yán)格控制爆破同時(shí)進(jìn)行)。

預(yù)裂爆破。預(yù)裂爆破是沿開挖邊坡線鉆鑿一排密孔首先起爆，形成一條預(yù)裂面，其高度2.0～3.0 m。

正向側(cè)臺階爆破。小臺階拉槽位置一般設(shè)在開挖斷面內(nèi)側(cè)(靠近預(yù)裂面一側(cè))，一般寬度不小于2.0 m，每次可爆破2～3臺階。

表1 爆破參數(shù)

2.3 鉆孔

布孔必須由專門技術(shù)人員按設(shè)計(jì)的孔網(wǎng)參數(shù)現(xiàn)場布設(shè)，布孔形式按“梅花布置”。同時(shí)還需根據(jù)巖石的節(jié)理情況進(jìn)行現(xiàn)場適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以保證控爆效果最佳。鉆孔采用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)，一般炮孔孔徑40 mm，預(yù)裂孔鉆孔直徑d≥50 mm。

(1)預(yù)裂孔是保證邊坡穩(wěn)定和質(zhì)量的關(guān)鍵，也是預(yù)裂爆破成敗的關(guān)鍵，必須保證鉆孔在同一坡面上。因此必須做到“對位準(zhǔn)”“方向正”“角度精”的要求，以保證預(yù)裂面達(dá)到穩(wěn)定、光滑、平整、美觀的要求。

(2)其它爆破區(qū)鉆孔必須按設(shè)計(jì)的孔位、設(shè)計(jì)深度和設(shè)計(jì)角度(向臨空面方向傾斜3°～5°)進(jìn)行，保證孔網(wǎng)參數(shù)的準(zhǔn)確性。同時(shí)清理凈孔內(nèi)殘?jiān)⒓皶r(shí)用草或編織袋塞孔防護(hù)。

2.4 裝藥與堵塞

2.4.1 裝藥結(jié)構(gòu)

預(yù)裂孔采用不偶合間隔裝藥結(jié)構(gòu)，其它孔采用集中裝藥結(jié)構(gòu)。裝藥結(jié)構(gòu)示意見圖2。

圖2 裝藥結(jié)構(gòu)示意

2.4.2 裝藥

采用人工裝藥，要求必須按設(shè)計(jì)裝藥量，炸藥應(yīng)裝到設(shè)計(jì)位置，嚴(yán)禁多裝藥和少裝藥。

2.4.3 堵塞

堵塞是防止飛石的主要措施之一。堵塞質(zhì)量好壞直接關(guān)系到爆破效果和安全。堵塞質(zhì)量包括使用的堵塞材料、堵塞長度和堵塞方法等。

(1)堵塞材料：半干黃粘土或砂加土拌合物；

(2)堵塞長度：L2=(2/3) L 或L2≥30 d；

(3)堵塞方法：將堵塞材料分層裝入孔內(nèi)，并做到分層搗實(shí)。嚴(yán)禁不堵塞爆破。

2.5 起爆網(wǎng)絡(luò)

起爆網(wǎng)絡(luò)必須使所有雷管按設(shè)計(jì)的起爆順序、起爆時(shí)間全部安全準(zhǔn)爆。本工程采用孔內(nèi)微差網(wǎng)絡(luò)，將非電導(dǎo)爆管雷管按設(shè)計(jì)的段數(shù)裝入孔內(nèi)，直接在孔內(nèi)分段起爆。

2.6 爆破

由于此段工程臨近既有線，施工爆破必須在“天窗點(diǎn)”施工。施爆前，必須收到住站聯(lián)絡(luò)員及施工配合單位的起爆信號，并嚴(yán)格按照鐵路施工安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)立停車牌，安全員、防護(hù)員、施工配合單位相關(guān)人員、施工負(fù)責(zé)人到位后，由施工負(fù)責(zé)人發(fā)布起爆準(zhǔn)備，命令爆破人員做最后一次驗(yàn)收檢查和安全檢查，如無情況發(fā)生可命令起爆。起爆15 min后，由安全員進(jìn)入爆破區(qū)內(nèi)進(jìn)行安全檢查，確認(rèn)無啞炮現(xiàn)象和其他問題后，方可解除警戒，以鳴哨為號示明爆破完畢。然后，安全員對邊坡處是否存在危石情況進(jìn)行檢查處理后，由現(xiàn)場負(fù)責(zé)人及施工配合單位相關(guān)人員通知住站聯(lián)絡(luò)員消點(diǎn)，保證既有線安全、及時(shí)行車。

2.7 清碴

爆破后由挖掘機(jī)、裝載機(jī)清碴裝車，自卸車運(yùn)輸至指定地點(diǎn)。對于過大粒徑無法裝車的由爆破隊(duì)進(jìn)行改用小炮分解，以利裝車，清理現(xiàn)場。

3 爆破安全防護(hù)

針對本工程特點(diǎn)除采用合理控制爆破技術(shù)外，還要加強(qiáng)防護(hù)，主要控制飛石和防止因爆破震動(dòng)而引發(fā)的滾石。為保證既有線行車安全，采取以下兩種防護(hù)方案：

3.1 爆破體覆蓋

爆破飛石是威脅既有鐵路、電氣化設(shè)備、接觸網(wǎng)及電桿的主要因素，因此防止爆破飛石是確保爆破安全的重要手段，一般可采用覆蓋防護(hù)。

(1)覆蓋材料為長4～6 m、寬1 m的廢舊輸送帶，用雙層SNS主動(dòng)柔性防護(hù)網(wǎng)將舊輸送帶夾在其中形成炮被(使不平整的巖石緊密的與炮被相連)，編織袋里裝土形成防護(hù)袋。

(2)覆蓋方法是用炮被覆蓋在巖體表面，再用雙層防護(hù)袋壓于炮被上。覆蓋時(shí)應(yīng)注意保護(hù)起爆網(wǎng)路，保證安全起爆。

3.2 防護(hù)排架體系

防護(hù)排架是復(fù)線爆破常用的防護(hù)措施之一，其防護(hù)體系由鋼管、錨桿、竹架板與鐵絲網(wǎng)連接組成，在既有線與爆破區(qū)之間形成一道屏障，控制飛石及坡面滾石。防護(hù)排架體系見圖3。

3.2.1 坡角工字鋼排架的搭設(shè)

沿既有線每隔0.5～1 m垂直架立長4.5 m的工18工字鋼(立桿)，沿立桿每隔1.5 m水平架立φ40、長6 m的鋼管(橫桿)，采用焊接形式。且工字鋼基礎(chǔ)埋設(shè)地面下0.8 m，采用混凝土預(yù)埋。竹架板與鋼管間及竹架板之間用鐵絲綁扎牢固,以防坡面不穩(wěn)定較大塊石頭從鋼管架間滾出。

3.2.2 防護(hù)排架搭設(shè)

沿既有線順坡每隔0.5～1 m垂直架立φ40、長6 m的鋼管(立桿)，立桿與立桿之間用套桿連接，在套桿兩端的立桿上用扣件固定套管。沿立桿每隔1.5 m水平架立φ40、長6 m的鋼管(橫桿)，立桿與橫桿之間用直角扣件連接，并用φ22、長2～2.5 m的砂漿錨桿固定于巖壁上。每個(gè)鋼管網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)布置1根錨桿，錨桿與鋼管通過錨桿鉤聯(lián)接。在錨桿上用鐵絲綁1根短桿，作為坡面撐桿，撐桿兩端分別緊靠坡面與立桿。

圖3 防護(hù)排架體系

鋼管架設(shè)到既有線邊坡頂線之上2～3 m，并用φ16鋼絲繩穿過鋼管拉到路塹頂20 m以外的地錨上，在排架頂布置面撐桿并頂在坡面上，用鐵絲與地錨相接。立桿底部通過地錨固定，錨桿傳入巖體內(nèi)長度0.5～1 m，露出長度不小于1 m，立桿套在錨桿上。

竹架板與鋼管間及竹架板之間用鐵絲綁扎牢固,以防坡面不穩(wěn)定小塊石頭從鋼管架間滾出。

3.2.3 錨桿布置

錨桿孔全部穿過層理和軟化結(jié)構(gòu)面。采用錨固劑將錨桿錨固牢靠，錨桿與巖體錨固的長度應(yīng)大于1 m，鉆孔直徑50 mm。

4 臨近既有線安全管理

4.1 現(xiàn)場安全管理

(1)開工前及時(shí)與鐵路設(shè)備管理單位簽定施工配合協(xié)議。本工程主要涉及的有公務(wù)段、車務(wù)段、供電段、鐵通公司4個(gè)部門。

(2)開工前對全體職工進(jìn)行安全教育，學(xué)習(xí)并熟悉鐵道部頒布的現(xiàn)行鐵辦[2005]133號《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》、《鐵路運(yùn)營線施工及安全管理辦法》等有關(guān)行車地段施工注意事項(xiàng)的規(guī)定；特別是對安全員、防護(hù)員、住站聯(lián)絡(luò)員、施工負(fù)責(zé)人進(jìn)行安全培訓(xùn)，考試合格后方可上崗施工。

(3)進(jìn)行應(yīng)急管理，如編制應(yīng)急預(yù)案、成立應(yīng)急隊(duì)伍、儲備應(yīng)急物資。發(fā)生突發(fā)事件后能夠立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，將事故損失降到最低。

4.2 爆破安全管理

(1)加強(qiáng)組織管理，制定爆破和安全防護(hù)方案。成立控爆領(lǐng)導(dǎo)小組，由隊(duì)長組長，安全工程師具體抓控爆的日常工作。

(2)所有參加爆破人員必須持爆破作業(yè)證方可上崗作業(yè)。

(3)嚴(yán)禁閑雜人員進(jìn)入爆破區(qū)，嚴(yán)禁在爆破區(qū)內(nèi)抽煙和生火。

(4)裝藥人員必須按設(shè)計(jì)裝藥結(jié)構(gòu)、裝藥量進(jìn)行裝藥和堵塞，嚴(yán)禁亂打眼、多裝藥。

(5)做好警戒工作，警戒人員必須由責(zé)任心強(qiáng)、忠于職守的人員擔(dān)任，且做到服從命令、聽從指揮。

(6)爆破作業(yè)要點(diǎn)有：

①駐站聯(lián)絡(luò)員在每天爆破前2 h向車站提出“爆破施工申請表”，經(jīng)認(rèn)可后，即通知施工現(xiàn)場裝藥。

②炸藥在定點(diǎn)放炮前0.5 h必須在現(xiàn)場裝完，炮眼裝藥完畢到起爆時(shí)間不宜超過10 min。由安全員填寫好“爆破參數(shù)及裝藥量表”，現(xiàn)場爆破員連接好起爆網(wǎng)路。

③當(dāng)接到“天窗點(diǎn)”封鎖命令后，雙方進(jìn)行簽認(rèn)，并按調(diào)度命令施爆。未接到命令，不準(zhǔn)施爆。

④施工點(diǎn)接到命令后，在爆破點(diǎn)鐵路兩端800 m處做好警戒，同時(shí)檢查起爆網(wǎng)路是否處于正常狀態(tài)。

⑤人員全部撤離爆破區(qū)后，聯(lián)結(jié)起爆源，進(jìn)行起爆。

⑥起爆兩炮以上時(shí)應(yīng)派3人在不同方位計(jì)數(shù)聽炮。炮已全部響完，可于最后一炮響后5 min發(fā)出解除警戒信號。爆破人員進(jìn)入爆破區(qū)，檢查有無盲炮、危石、落石，并由原裝藥人員當(dāng)場處理瞎炮。處理瞎炮時(shí)不得解除警戒。

⑦經(jīng)檢查確認(rèn)線路暢通，施工負(fù)責(zé)人向車站聯(lián)絡(luò)員辦理開通手續(xù)，并經(jīng)車站值班人員簽認(rèn)消點(diǎn)、開通線路。

⑧對爆破后確實(shí)有危及行車安全的危石或其它情況需要處理，立即向車站報(bào)告，繼續(xù)申請要點(diǎn)，及時(shí)予以處置，以確保行車安全。

5 結(jié)束語

通過本工程臨近既有線路基石方擴(kuò)塹施工，爆破效果良好，未發(fā)生任何安全事故，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

(1)為確保爆破施工安全，減少對既有電氣化鐵路行車干擾，根據(jù)本段地形地質(zhì)條件與周圍環(huán)境特點(diǎn)，總體選擇多循環(huán)、小規(guī)模、多工作面、淺孔控制爆破開挖方案。

(2)為控制飛石和防止因爆破震動(dòng)而引發(fā)的滾石，采取爆破體覆蓋和設(shè)置排架防護(hù)等措施，保證既有線行車安全。

(3)嚴(yán)格按照現(xiàn)場安全管理和爆破安全管理進(jìn)行作業(yè)，同時(shí)按照應(yīng)急預(yù)案做好應(yīng)急管理工作。

[1] 葉宗毅.既有鐵路擴(kuò)塹石方控制爆破施工技術(shù)[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2010(1)：87-90.

[2] 敬敏.緊鄰既有鐵路線路控制爆破施工安全防護(hù)措施[J].建筑知識:學(xué)術(shù)刊，2014(不詳)：351-352.

[3] 王佳斌.淺析臨近既有線洛磧車站土石方爆破施工的技術(shù)與安全[J].城市建設(shè)理論研究:電子版，2013(7).

[4] 程志剛.臨近既有線鐵路路塹石方爆破施工控制技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2013(12).

[5] 楊建.淺談臨近既有線高邊坡土石方開挖施工[J].科學(xué)咨詢：科技·管理，2015(10):45-46.

王住剛(1985～)，男，本科，工程師，從事地鐵工程安全質(zhì)量管理工作。

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[定稿日期]2016-07-14