復雜條件下鐵路超高邊坡石方深孔臺階爆破施工技術

梁宏彥

（中鐵二十局集團第二工程有限公司，西安 710000）

1 深孔臺階爆破技術概述

高邊坡路塹開挖中，表層覆蓋土方開挖揭示后，部分地段出現(xiàn)大面積的巖溶發(fā)育帶，出現(xiàn)大面積的石筍、石笌，孤石之間淤泥狀黏土填充。在開挖施工中，由于巖溶發(fā)育地帶石筍、石笌及填充物的軟弱程度不同，爆破受力不均勻，出現(xiàn)沖底漏氣現(xiàn)象，易產(chǎn)生飛石。對于個別將淤泥狀泥土清理完后的獨立孤石機械無法進入地段采用人工鉆孔爆破進行，對于大面積的孤石采用控制爆破的方式，解決了爆破效果差，易飛石的難題。

2 工程概況

渝懷鐵路懷化西編組站工程位于湖南省懷化市經(jīng)開區(qū)黃家山村與李公灣村，高邊坡地質(zhì)較發(fā)育、巖性變化較大、層狀節(jié)理裂隙發(fā)育，局部溶蝕較強烈。編組站超高路塹邊坡位于GDK1+125～GDK2+362 段，該邊坡共14 級，垂直最大高度124 m，縱向長度約1 235 m，開挖面積約48 萬m2，開挖土石方約1 900 萬m3，單體工程規(guī)模、設計施工難度罕見。由于高邊坡地質(zhì)條件復雜，石方爆破臨近派出所、物流園建筑物，周邊爆破環(huán)境復雜，高路塹開挖中石方爆破成為工程建設的突出問題之一，尤其在接觸帶附近巖溶發(fā)育，灰?guī)r面起伏大，巖溶發(fā)育地區(qū)爆破受力不均勻、出現(xiàn)沖底漏氣等重大爆破施工難題。在綜合考慮工程實際情況后，提出了喀斯特巖溶地質(zhì)石方深孔臺階爆破的施工方案。

深孔臺階爆破是按爆破設計方案布置炮孔，然后裝入藥包，運用微差爆破技術，控制相鄰炮孔間距和排間距，按照預定順序和時間起爆的作業(yè)方式。爆破過程中產(chǎn)生的應力波會使孔之間的巖石發(fā)生強烈的變形，隨著起爆氣體的擴散，爆破后的孔內(nèi)壓力急劇下降，作用力急劇減弱。每次爆破都要有針對性、可操作的爆破設計，根據(jù)具體情況確定爆破范圍、臺階高度、孔距、排距、孔深、單孔裝藥量、總裝藥量、爆破網(wǎng)絡設計、堵塞長度、爆破施工組織和安全注意事項等。采用深孔臺階爆破技術能減小開挖振動對巖體及成型邊坡的影響和破壞，提高了邊坡的穩(wěn)定性和施工質(zhì)量。該技術具有以下特點。

1）工藝成熟，安全可靠。對隔振孔、孔底空氣間隔層等各種減振措施及其效果進行研究，進一步降低有害效應對周邊建筑物的影響。

2）優(yōu)化參數(shù)，方案簡單。提出了喀斯特石筍、石笌及中間存在淤泥狀填充物地段的人工量測鉆孔松動爆破加分層機械破碎的施工方法。

3）施工針對性強。通過對巖層軟弱夾層區(qū)域鉆孔過程地質(zhì)進行記錄分析，采用細粒土等填塞，能有效控制軟弱地段能量擴散出現(xiàn)飛石。

4）優(yōu)化施工，降低成本。提高機械化作業(yè)程度，有效控制爆破的塌散方向、范圍率，提高石方挖裝效率。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

高邊坡石方路塹爆破施工工藝流程如圖1 所示。

圖1 爆破工藝流程圖

3.2 操作要點

3.2.1 高邊坡石方深孔爆破施工參數(shù)

根據(jù)設計文件所提供的的地形、地貌，地質(zhì)條件，巖石結構、物理力學性質(zhì)及設計爆破書，對高邊坡石方深孔爆破參數(shù)進行了優(yōu)化，優(yōu)化的爆破參數(shù)如表1 所示。

表1 高邊坡石方深孔爆破參數(shù)

3.2.2 鉆孔作業(yè)

鉆孔作業(yè)前對現(xiàn)場施工人員進行詳細交底，根據(jù)交底進行放樣。布孔時要精確定位前排孔爆破抵抗線，防止前排孔抵抗線偏大或過小，孔口距離塹頂距離不得小于1 m。施工中注意控制孔距與排距，嚴格爆破按照設計方案進行，對于前排鉆孔注意抵抗線的布置，防止因抵抗線過小，在邊緣施工時鉆機停放不安全，布孔根據(jù)現(xiàn)場采用梅花形或矩形。圖2 為炮孔布置示意圖。

圖2 炮孔布置示意圖（單位：m）

爆破鉆孔的原則如下：

1）周邊孔在斷面輪廓線上開孔，周邊孔與掏槽孔的孔位偏差不大于5 cm，其他炮孔孔位偏差不大于10 cm；

2）炮孔孔徑、孔深及孔斜應滿足爆破設計規(guī)定；

3）施工時根據(jù)設計的排距及孔距鉆孔，嚴格按照爆破設計方案布孔、鉆孔施工；

4）嚴格按照操作規(guī)程施工，及時進行清理孔口周圍存在的各類散落石頭、各類雜填土，以免鉆孔后掉入孔內(nèi)堵塞；

5）對于檢查不合格的炮孔，在周圍進行補鉆，由爆破技術人員檢查后才能進行下步施工。

3.2.3 裝藥

爆破器材采用專用運輸車輛進行運輸，安排專人對到達現(xiàn)場的爆破器材進行清點、檢查，對爆破器材的型號、數(shù)量進行詳細的登記核實，采用目視的方法檢查非電毫秒管是否有缺陷等，必要時對爆破器材進行試爆。采用目視的方法檢查非電毫秒管是否存在缺陷，必要時要對爆破器材進行試爆，確保爆破器材合格。

當爆破區(qū)距需要保護的構筑物等設施較近時,需要考慮爆破地震波對建筑物和設施的影響。根據(jù)GB 6722—2014《爆破安全規(guī)程》規(guī)定的允許最大振動速度計算公式，計算安全距離和最大一段裝藥量，從而推算出一次起爆或微差爆破單段允許最大起爆炸藥量。根據(jù)被保護對象的安全閾值最大一段裝藥量進行專項設計。設計炮孔裝藥的數(shù)量及段位，在裝藥前由爆破技術人員對炮孔進行檢查，確認合格后按照設計方案進行裝藥，裝藥過程中由專人進行檢查記錄[2]。

3.2.4 堵塞

炮孔的堵塞材料可以用炮泥或者鉆孔的巖粉。根據(jù)爆破的設計方案，嚴格按照方案進行炮孔的堵塞，此過程中確實需要調(diào)整或改變設計的，對于設計方案由爆破技術人員重新進行設計，確保堵塞準確，施工過程中應確保堵塞位置準確，堵塞材料密室，堵塞過程中不能損壞導爆管，確保導爆管不被砸傷、損壞及發(fā)生變形，炮孔堵塞時爆破的重要環(huán)節(jié)，嚴禁擅自改變方案。

3.2.5 爆破網(wǎng)路敷設

爆破前應該對爆破網(wǎng)路進行設計，設計好后嚴格按照設計方案進行網(wǎng)路連接及敷設，對于爆破網(wǎng)路中各段的裝藥量嚴格按照設計方案進行，防止出現(xiàn)網(wǎng)路接錯、漏接現(xiàn)象，對于孔內(nèi)各段裝藥應仔細核對，正確連接起爆網(wǎng)路，在堵塞過程中防止損壞網(wǎng)絡連接。在完成后由專業(yè)爆破技術人員對連接網(wǎng)路及孔內(nèi)裝藥進行復核確認，對于孔外的各種雷管級別、各級的連接質(zhì)量進行再次確認，確保與設計相符時方可進行覆蓋。

3.2.6 爆破防護、設置警戒、起爆

爆破前應設置好炮孔口的主動防護，一般采用廢輪胎組成的網(wǎng)狀炮被覆蓋，防止對周邊區(qū)域內(nèi)的房屋、重要設施、重點建筑物造成破壞。根據(jù)爆破的范圍及爆破設計的裝藥量計算出安全警戒防護范圍，在警戒區(qū)域范圍外設置警戒帶，設專人警戒防護。待所有人員、設備撤出警戒區(qū)域確認無誤后，開始準備起爆。爆破警戒完成后，由爆破負責人統(tǒng)一指揮起爆工作，爆破前爆破負責人對周邊警戒人員喊話對講機應答確認安全后指揮起爆，爆破員在收到爆破負責人的命令后才能進行起爆，嚴格按照起爆信號實施，嚴禁無組織、無命令的隨意起爆。

3.2.7 爆破檢查

起爆后，嚴禁立即前往爆破地點進行檢查，通常在15 min后進入爆破地點檢查有無盲炮、危石等現(xiàn)象，如有上述情況時，及時進行處理，處理完成前，爆破作業(yè)人員在爆破影響范圍內(nèi)設立警戒線或標志，禁止其他人員進入。查看現(xiàn)場爆破效果，對爆破進行總結，根據(jù)巖層情況和爆破效果是否需要適當調(diào)整爆破參數(shù)以達到預期的效果，同時提出施工過程中的不安全因素及防范措施，提高施工工藝水平。

B 級及復雜環(huán)境條件下爆破后，應由現(xiàn)場技術負責人、起爆組長和有經(jīng)驗的爆破員、安全員組成的檢查小組進行，主要檢查爆破后起爆區(qū)域是否存在盲炮，露天爆破后對爆破警戒區(qū)域內(nèi)的重要建筑物及設施是否造成影響，露天爆破的炮堆是否穩(wěn)定，是否存在危石、危坡。對于檢查發(fā)現(xiàn)的盲炮或存在懷疑的，應該向爆破負責人報告后進一步檢查處理，發(fā)現(xiàn)不安全因素及時排查處理，不應發(fā)出接觸警戒信號。由爆破技術人員及時總結爆破中存在的問題，形成問題庫，對后續(xù)爆破排查提供借鑒。

3.2.8 石方開挖

石方開挖分層高度根據(jù)一次爆破深度合理確定，采用挖掘機進行分層開挖，分層最大高度為3 m。邊坡輪廓以光面爆破為主，邊坡平臺和坡面預留15～20 cm 保護層，采用淺孔、密孔小藥量光面爆破后人工撬挖。石方開挖根據(jù)斷面開挖寬度、一次爆破范圍、設備數(shù)量等合理劃分作業(yè)區(qū)域，形成鉆孔、爆破、開挖及運輸、邊坡支護各工序平行流水作業(yè)。

3.2.9 保護層開挖、坡面整修

石方開挖中，坡面及邊坡平臺預留0.3～0.5 m 保護層，保護層采用淺孔密孔小藥量火炮起爆，同時采用挖掘機配合進行坡面整修，為了減少爆破坡面的巖石破壞，爆破裝藥過程中在保護層爆破孔孔底裝上柔性材料，降低爆破沖擊對基巖的振動影響。爆破后距離設計坡面的0.3～0.5 m 范圍內(nèi)采用挖掘機開挖、人工配合撬挖。

4 結語

該技術成功應用于編組站124 m 高大邊坡的施工，解決了巖溶發(fā)育地區(qū)爆破受力不均勻、出現(xiàn)沖底漏氣等爆破施工難題，降低了對周邊環(huán)境的影響，提高了施工質(zhì)量，改進了復雜環(huán)境條件下動態(tài)控制爆破技術，本研究提出了不同工況下的爆破方案及參數(shù)，減小了開挖振動對巖體及成型邊坡的影響和破壞，提高了邊坡穩(wěn)定性和施工質(zhì)量。