臨近營業線高邊坡路基爆破設計與施工

中鐵十一局集團有限公司，湖北 武漢 400037

1 工程概況

某車站屬于丘陵緩坡及丘間谷地，地面高60～110m，相對最大高差約50m，地勢稍有起伏，多耕地及房屋，周圍有公路和鐵路，交通便利。車站挖土方為89萬m3，挖石方為151萬m3，填方為35萬m3，樁板墻為204根，高壓旋噴樁為28014m，地基換填為5.3萬m3，車站附屬混凝土為5.7萬m3。邊坡最高開挖高度為65m，采用8級邊坡防護，邊坡采用預應力錨索加固，錨桿框架梁嵌坡防護，邊坡坡腳采用樁板墻或混凝土擋墻擋護。線路接入新設的車站，車站土石方施工緊鄰既有鐵路，DK116+145—DK116+310段與既有鐵路路堤坡腳、路塹坡頂、設備及設施外緣的最小距離小于20m。

2 總體爆破方案

根據規程允許藥量計算數據，擬定總體爆破方案。（1）距離既有線55m以下區域及開挖高度在4m以下區域采用機械開挖。（2）其他區域采用爆破方法開挖，數碼電子雷管起爆、網絡起爆。爆區一：距既有線55～75m的區域采用深孔爆破，臺階高度為5m，分3～4層開挖到位，最大單段起爆藥量為10kg，單次起爆總藥量小于1000kg；距既有線75～100m的區域采用深孔爆破，臺階高度為8m，分3～5層開挖，最大單段起爆藥量為26kg，單次起爆總藥量小于2500kg；距既有線100m以外的區域采用深孔爆破，最大臺階高度為15m，分2～3層開挖，最大單段起爆藥量為57kg，單次起爆總藥量小于3000kg。爆區二：距既有線55～75m的區域采用深孔爆破，臺階高度為5m，最大單段起爆藥量為10kg，單次起爆總藥量小于1000kg；距既有線75m的區域，采用深孔爆破，臺階高度為8m，最大單段起爆藥量為26kg，單次起爆總藥量小于2500kg；距既有線100m以外的區域，采用深孔爆破，最大臺階高度為15m，分3～5層開挖，最大單段起爆藥量為57kg，單次起爆總藥量小于3000kg。（3）爆破區與機械開挖區之間，預留隔墻，爆破施工采用縱向拉槽法，分層分塊進行開挖。（4）隔墻處理：為了避免隔墻形成一道又高又窄的巖坎，造成安全隱患，隔墻必須隨著爆破開挖逐層下降。隔墻高度跟隨著主爆區同步下降，但隔墻要比主爆區始終高出4～8m左右。當隔墻高度與機械開挖區持平，滿足機械施工安全條件時，隔墻可以與機械開挖區同時下降。（5）永久邊坡采取光面控制爆破。（6）在靠近既有線一側坡頂搭設鋼管排架以防飛石，排架高4m，排架內鋪設毛竹片及防護網，排架長度大于作業區20m。（7）在坡腳距既有線4m以外位置，布設2m高的鋼軌排架，以防滾石。

3 試爆

正式施工前要進行試爆，以便調整優化相應的爆破參數。試爆前，各設備管理、施工、監理單位對既有設備原始狀態拍照、錄像、做好相應標記；試爆后，各設備管理、施工、監理單位共同巡查和對比，確認設備狀態。試爆屬于營業線Ⅲ級施工，每次試爆均在天窗點內進行。三次試爆裝藥量分別按照正常裝藥量的60%、80%、100%進行，先從較小裝藥量開始，根據每次爆破時監測的爆破振速情況優化相關爆破參數，從而確保正常爆破時爆破振速滿足要求。

4 設計確定的爆破方案

（1）該段為全路塹開挖，邊坡頂部最大開挖高度約為35m，距既有線最近距離為14.25m，最遠距離為208.73m。（2）設計距既有線55m以下的區域采用機械鑿巖；距既有線55～75m的區域采用深孔爆破，臺階高度為5m，分3～4層開挖，最大單段起爆藥量為10kg，單次起爆總藥量小于1000kg；距既有線75～100m的區域采用深孔爆破，臺階高度為8m，分3～5層開挖，最大單段起爆藥量為26kg，單次起爆總藥小于2500kg；距既有線100m以外的區域采用深孔爆破，最大臺階高度為15m，分2～3層開挖，最大單段起爆藥量為57kg，單次起爆總藥量小于3000kg。（3）爆區北側為山林、南側為既有線、西側為空地，設計確定由西向東推進，開挖順序見圖1，先中部拉槽，再兩邊爆破。（4）南側靠近既有線一側邊坡采用機械修坡，北側邊坡采用光面爆破，臺階高度取8m。根據現場勘查測量，邊坡距離既有線大于110m，故設計確定光面爆破的最大單段藥量為85kg。（5）所有炮孔采用加強堵塞，堵塞長度≥3.5m。（6）臺階高度為5m的爆破區域采用覆蓋的防護方式；其他爆破區域，對孔口破碎等存在嚴重安全隱患的區域，采用覆蓋的防護方式，路基典型斷面見圖2。

圖1 開挖施工順序圖

圖2 路基典型斷面

5 爆破施工

爆破施工前，先采用人工清除雜草樹木，再使用機械剝離表土、清除挖方邊坡頂部危巖，同時修筑施工便道及鉆孔作業平臺。根據鐵路及地方相關部門的許可意見，構筑行之有效的安全防護設施。爆破施工前，應做好測量放樣工作，測定開挖標高，爆破施工時采取多鉆孔、弱裝藥、小方量爆破方法，自上而下分臺階進行?？紤]巖體的發育程度和堅固性，邊坡主要采用光面爆破結合機械鑿巖方法進行，以確保邊坡平整、穩定。

（1）單臺階路塹開挖。采用縱向臺階法布置，即平行線路方向布鉆孔。（2）多臺階高邊坡。臺階高度H為8m；孔間距a為3.2m；排距b為2.8m；孔深l為9m；鉆孔角度為90°；堵塞長度h0不小于3.5m。布孔方式見圖3。

圖3 深孔單臺階炮孔布置示意圖

爆破施工流程：爆破設計及審批→配備專業施爆人員→清除施工區覆蓋層和強風化巖石→鉆孔→炮孔檢查與驗收→爆破器材檢查與試驗→布置安全警戒崗→裝藥并安裝起爆藥→炮孔堵塞→網絡聯結及復核→清場及實施爆破警戒→起爆→炮后檢查→解除警戒→爆破總結→進入下一個循環作業，電子雷管起爆網絡圖見圖4。

圖4 電子雷管起爆網絡圖

工程周邊環境復雜，靠近車站，且存在天窗點設在夜間的情況，為更好地控制爆破振動，確保雷管的穩定性，該項目設計主要通過電子雷管起爆網絡，采用孔內延期起爆的方式，設計每排內孔間延期時間為50ms，后排第一孔滯后于前排兩孔25ms以上，光爆孔采用4孔一響，滯后于主炮孔起爆。

6 結束語

爆破施工中，爆破設計是以布孔為基礎，由現場人員根據工作面實際情況（主要包括臨空面和地質情況、孔內含水情況等），并結合前次爆破效果，對各參數做合理的調整。爆破施工過程中嚴格控制裝藥量，爆破施工過程中通過對既有線的監控測量發現，該爆破施工對營業線的影響極小，能夠保證營業線安全可靠的運營。