談在建鐵路線周邊控制性爆破施工的控制

陳 榮 劉 鵬

(廣西電力工程建設有限公司，廣西 南寧 530003)

1 工程概況

貴州黔北現代物流新城項目縱三路設計全長3 238.57 m，線型與在建的渝貴快速鐵路相鄰平行走向，里程樁號區域1(K0+160～K0+520)、區域2(K0+940～K1+400,K1+620～K1+940,K2+180～K2+560)、區域3(K2+880～K2+940,K3+160～K3+200)段路基地質勘查93%為普堅石，工程量約19萬m3。距離區域2東南面30 m為鐵路石坎頂隧道(長200 m)，西南面150 m為同心變電站(220 kV)，暫未投入使用，當地村民住房及一條公路；區域1、區域3東面30 m為黔渝高速鐵路，其他方向為荒山，周邊環境示意圖見圖1。

2 施工控制難點

因渝貴快速鐵路全線為橋隧連接，根據鐵路設施保護相關法律法規,鐵路沿線100 m內禁止爆破，在石方施工中如果采用普通爆破作業會危及鐵路橋梁、隧道等結構物安全，因工期緊迫，采用機械破碎施工遠不能滿足工期要求。經過現場勘查分析及專家論證，將該路段全線石方開挖區域劃分3個爆破區，確定采用控制性爆破技術，滿足工程質量安全和工期要求。

3 爆破總體設計方案

爆破區域采取淺孔臺階控制爆破和機械破碎相結合的施工方案進行施工。實施淺孔爆破采用手持式鉆機(φ36 mm)及潛孔鉆(φ90 mm)進行鉆孔，控制臺階高度在3 m～5 m，每天分4次～5次爆破，采用逐孔起爆技術，確保將盲炮幾率降到最低，本工程總炸藥用量為50 t，雷管用量為50 000發。

3.1 爆破參數設計

1)淺孔臺階控制爆破參數:距保護物24 m～40 m，見表1。

表1 淺孔臺階控制爆破參數統計表

孔徑D=36 mm；臺階高H=3.0 m～5.0 m；最小抵抗線W=1.0 m～1.5 m；孔距a=1.0 m～1.5 m；排距b=1.0 m～1.5 m；鉆孔超深h=0 m；炮孔長度L=3.0 m～5.0 m，垂直鉆孔；填塞長度L=1.8 m～2.5 m；單位炸藥消耗量，根據工程類比、現場試爆q取0.25 kg/m3；單孔裝藥量Q取750 g～2 800 g。單次起爆總裝藥量Q總=48 kg。每天分4次～5次爆破，計劃每天炸藥最大用量約300 kg，平均200 kg。

2)深孔臺階爆破參數:距保護物40 m以上，見表2。

表2 深孔爆破參數統計表

孔徑D=90 mm；臺階高H=4.0 m；最小抵抗線W=2.5 m～3.5 m；孔距a=3.0 m～4.0 m；排距b=3.0 m～4.0 m；鉆孔超深h=1.0 m～2.0 m；炮孔長度L=5.0 m，垂直鉆孔；填塞長度L=2.0 m～2.5 m；單位炸藥消耗量，根據工程類比、現場試爆q取0.25 kg/m3；單孔裝藥量Q取10 kg～12 kg。

3.2 裝藥結構

采用連續裝藥結構，梅花形布孔方式,見圖2,圖3。

3.3 起爆網路設計及爆破器材選擇

爆破采用逐孔起爆技術，孔內裝11段非電雷管，地面管使用3段非電雷管延時，蛇形連接，用激發針起爆。爆破器材選用2號巖石乳化炸藥，藥卷φ32 mm，φ70 mm型，3段非電導爆管雷管、11段非電導爆管雷管，見圖4。

3.4 安全防護設計

1)爆破振動。

根據《爆破安全規程》要求，R=(K/V)1/a·Q1/3，K取180，a取1.6，對于φ36 mm孔，最大單響藥量Q=3 000 g，V取2.0 cm/s，計算得R=24 m；即距離爆破區域24 m內不能進行爆破作業，采用機械破碎方法施工，故按照設計方案施工，不會對周邊建筑物造成影響；對于φ90 mm孔，最大單響藥量Q=12.0 kg，V取2.0 cm/s，計算得R=38.2 m，即距離爆破區域40 m以上采用大孔徑淺孔爆破，不會對周邊建筑物造成影響。

2)爆破飛石(按硐室爆破計算)。

根據《爆破安全規程》要求，Rf=20n2KfW，爆破為松動爆破;n取0.8;W為最小抵抗線,1.5 m;Kf為安全系數，取1.5，計算得Rf=29 m。此計算為無覆蓋飛石距離，采用雙層或三層以上炮皮疊加覆蓋，將飛石控制在10 m以內，保證飛石不會對渝貴快速鐵路造成損壞。

3)空氣沖擊波。

根據上式，其中，K，α均為經驗系數。露天毫秒爆破，K取1.48，α取1.55；按照爆破一次爆破總裝藥量48 kg，距離黔渝高速鐵路30 m計算ΔP=0.056 Pa；遠小于1級破壞等級，玻璃偶爾開裂或振落的要求(2 000 Pa即0.002 MPa)。故空氣沖擊波對周邊民房、快鐵及隧道的影響可忽略不計。

4 爆破施工組織

4.1 爆破施工主要流程

包括布孔、鉆孔→裝藥→堵塞→網絡連接與檢查→警戒及起爆作業→爆后檢查→石碴裝運作業。

4.2 主要安全防護措施

1)淺孔爆破易受地質條件的影響，如遇炮孔周邊地質條件不好時，減量裝藥或者不裝藥，裝藥時，必須考慮抵抗線因素減少藥量，但減少的藥量不能超過設計藥量的20%。

2)距離黔渝高速鐵路24 m內嚴禁爆破作業，必要時在爆破區域和黔渝高速鐵路之間加掛竹排，可以有效預防飛石對高黔渝高速鐵路造成影響。爆破臨空面背對鐵路，爆破臨空面朝向西面，避開鐵路，保證飛石向西，避免對被保護物造成損傷。

3)爆破警戒時，對周邊小路實施臨時交通管制，淺孔爆破在距離爆破區域300 m處設置管制崗哨，警戒前必須將此位置的車輛、人員撤離至300 m安全區域以外，因爆破區域環境復雜，應按照實際情況設置警戒點，對周邊民房內外人員車輛進行疏散，將爆破風險降至最低。

4)發現瞎炮立即報告并及時處理，經檢查確認炮孔的起爆線路完整時可重新起爆。

5 結語

1)采用淺孔臺階控制爆破和機械破碎相結合的施工方法，有效地控制爆破沖擊波、震動、噪聲和飛石對鐵路及隧道的影響，操作簡單，該段路基石方開挖安全順利完成，總工期用了31 d,對比采用全機械破碎方式開挖，工期提前了12 d，施工成本降低8%,同時為渝貴快速鐵路的正式通車提供質量及安全保障，取得了良好的經濟效益。

2)控制性爆破結合機械破碎方式開挖的方案設計及施工過程具有一定的代表性，適用于開挖巖石地基、立體交叉作業、拆除建筑物基礎等，其施工經驗可為特定條件下同類工程施工提供借鑒。