陡峭石質(zhì)路塹爆破施工控制

劉志輝

在鐵路網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)中往往要通過山區(qū)，大量石方路塹施工必須采用爆破方案。在爆破施工中，如何最大限度地降低爆破對邊坡以及附近居民房屋的損傷，提高石方爆破質(zhì)量、爆破安全和爆破進(jìn)度，關(guān)鍵在于爆破技術(shù)的選擇和施工方案的確定，現(xiàn)就新建通化—灌水鐵路工程爆破技術(shù)做以下介紹。

1 工程概況

新建通化—灌水鐵路位于吉林省南部，沿線地貌以中低山為主以及丘陵地貌，地形陡峻，沖溝發(fā)育。在大雅河流域可見大量的懸崖峭壁地貌以及巖堆現(xiàn)象，景觀奇特。其中一段為DK 76+ 647～DK 76+740長 93m的深挖高邊坡石質(zhì)路塹，路塹陡峭。右側(cè)距離路塹20m為201國道，距離路塹150m為居民區(qū)，爆破施工必須保證石方爆破質(zhì)量及爆破安全。

2 爆破方案

由于該段路塹較陡、較深，且挖方量較為集中，根據(jù)現(xiàn)場實際和現(xiàn)有土石方施工機械設(shè)備狀況，充分利用先進(jìn)技術(shù)提高工效，決定主爆破采用松動爆破。同時為保證邊坡質(zhì)量，控制路塹邊坡的超欠挖，決定在路塹邊線處加鉆預(yù)裂炮孔，實施預(yù)裂爆破來控制邊坡的超欠挖，提高邊坡的穩(wěn)定性。依據(jù)工程特點，結(jié)合進(jìn)度要求和資源配置等因素，采取按臺階縱向分層開挖的施工方案。爆破施工中采用深孔松動爆破結(jié)合預(yù)裂爆破和緩沖控制爆破工藝。

2.1 地形、地質(zhì)情況

此段爆破區(qū)長度只有 93m，但總挖方量達(dá) 60 000m3，開挖寬度 30m，左側(cè)最大挖深40m，山體順線路方向為左高、右低的形狀，其縱向自然坡度為 45°～65°，橫向山體坡度為 30°～80°。左側(cè)邊坡坡率從上至下為1∶1.5，1∶1.2，1∶1.2，1∶0.25，每 10m或12m臺階高度設(shè)置 2 m寬的碎落臺。路塹右側(cè)無邊坡，要求全部爆破。此段路塹表面以下1.1m范圍內(nèi)為細(xì)角礫土，以下3m范圍巖層為強風(fēng)化頁巖，屬泥質(zhì)頁巖，新鮮的呈瓦灰色，風(fēng)化后轉(zhuǎn)為黃綠色。強風(fēng)化巖層下為弱風(fēng)化頁巖，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，局部裂隙發(fā)育，微層理發(fā)育清晰，地層厚度大于50m(見圖1)。

2.2 預(yù)裂爆破

所謂預(yù)裂爆破，就是首先起爆布置在設(shè)計輪廓線上的預(yù)裂爆破孔藥包，形成一條沿設(shè)計輪廓線貫穿的裂縫，再在該人工裂縫的屏蔽下進(jìn)行主體開挖部位的爆破，保證不需開挖的巖體免遭破壞。同時考慮該段工程現(xiàn)場實際情況，預(yù)裂爆破不僅能夠嚴(yán)格按照設(shè)計坡面進(jìn)行爆破，分裂開的爆破體與原“母體”完全脫離，以后施工不再影響“母體”安全，而且對爆破區(qū)建筑物造成的地震波和飛石亦能夠得到有效控制。

2.3 爆破地震安全間隔

為了保證爆破區(qū)兩側(cè)民房安全，憑據(jù)爆破安全規(guī)程劃定對爆破地震安全間隔進(jìn)行驗算。通常磚石修建物地面的質(zhì)點安全振動速率為3 cm/s。爆破安全距離根據(jù)式(1)計算:

其中，R為爆破地震安全距離;Q為炸藥量，取最大一段的藥量500 kg;V為地震安全速度，取3 cm/s;m為藥量指數(shù)，取1/3; K，a分別為與爆破點地形、地質(zhì)等條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，K取100，a取1.5。

計算結(jié)果為 83m，現(xiàn)場測定爆破中心距民房最小的水平間隔為150m，驗算效果評價，爆破對民房并無影響。

3 主要施工工藝的控制

施爆區(qū)周邊范圍調(diào)查→配備專業(yè)施爆人員→用機械或人工清除施爆區(qū)覆蓋層→全站儀測定邊坡開挖線→布孔→鉆孔→爆破器材檢查與試驗→炮孔檢查與廢渣清除→裝藥并安裝引爆器材→布置安全崗和施爆區(qū)安全員→炮孔堵塞→撤離施爆區(qū)強地震波影響區(qū)內(nèi)的人畜→起爆→清除瞎炮→解除警戒。

3.1 開挖方式

根據(jù)現(xiàn)場坡勢，挖掘機預(yù)先開通上山便道并清除施爆區(qū)覆蓋層，采用縱向分層臺階法，臺階高度為6m，開挖順序為先第Ⅰ梯段，依次為第Ⅱ、第Ⅲ梯段，臺階平臺尺寸現(xiàn)場機械情況及人員決定，線路右側(cè)掘進(jìn)為左側(cè)橫向梯段創(chuàng)造臨空面。各臺階邊坡第 1排采用深孔預(yù)裂爆破，預(yù)裂孔在主孔之間，2排 3排采用緩沖控制爆破。

3.2 炮孔布置

布孔前應(yīng)先掃除爆破體外貌積土和破碎層，依據(jù)施工丈量確定的邊坡線，從邊坡預(yù)裂孔開始標(biāo)定，路塹左側(cè)的設(shè)計邊坡線布置一排預(yù)裂炮孔。鉆孔機械采用履帶式潛孔鉆機，預(yù)裂孔直徑為100mm，炮孔間距為2.0m，炮孔深3.0m～12m，炮孔角度與設(shè)計邊坡線一致。然后進(jìn)行其他孔位的布置，其他炮孔采用梅花形布置。

3.3 鉆孔

鉆孔前，按設(shè)計位置在爆破體上準(zhǔn)確標(biāo)定炮眼位置，并認(rèn)真檢查機具能否正常運轉(zhuǎn)，如有故障應(yīng)及時修理或調(diào)換，以免卡鉆、堵孔，鉆到設(shè)計孔深后，檢查成孔質(zhì)量。在鉆孔過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制鉆孔的偏向、角度和深度。鉆孔完成后，實時清理孔口的浮碴，清孔直接采用膠管向孔內(nèi)吹氣，吹凈后，應(yīng)檢查炮孔有無堵孔、卡孔現(xiàn)象，以及炮孔的間距、眼深、傾斜度是否與計劃吻合，如果可能影響爆破效果或危及安全生產(chǎn)，應(yīng)重新鉆孔。先行鉆好的炮孔，用編織袋將孔口塞緊，防止雜物堵塞炮孔。

3.4 裝藥

裝藥前檢查炮孔位置、深度是否滿足要求，同時將孔中的巖粉、泥漿清除，在潮濕的孔中裝乳化炸藥。安放藥卷時用竹桿將藥卷順次送入炮孔并輕輕壓緊，裝藥時細(xì)心施工，防止擠壓和撞擊，造成雷管爆炸。炸藥按每孔的計劃藥量分好，邊裝藥邊丈量，以確保裝藥密度符合要求。為確保能完全起爆，起爆體應(yīng)置于炮孔底部并反向裝藥。

3.5 堵塞

堵塞物用粘土和細(xì)砂拌和，其粒度不大于 30 mm，含水量15%～20%(一般以手握緊能使之成型，放手后不散開，且手上不沾水跡為準(zhǔn))。預(yù)裂孔堵塞時首先用紙將孔堵塞，然后再堵塞素土，但必須人工將導(dǎo)爆索拉緊以防脫落或炮桿折斷，從而把開挖區(qū)與保護(hù)區(qū)分離開，達(dá)到“預(yù)裂”效果，主孔藥卷布置后應(yīng)立即進(jìn)行堵塞，首先塞入紙團或塑料泡沫，以控制堵塞段長度(預(yù)裂孔口預(yù)留1m～1.5m，主爆孔口預(yù)留2m～2.5m)，然后用木炮棍分層壓緊搗實，每層以10 cm左右為宜，堵塞中應(yīng)注意掩護(hù)好導(dǎo)爆索。

3.6 覆蓋

它是控制飛石的重要手段，施工中采用兩層草袋覆蓋，先在草袋內(nèi)裝入砂土，覆蓋后將排間的草袋用繩子連成一片，草袋覆蓋時要注意掩護(hù)好起爆網(wǎng)絡(luò)。

3.7 起爆

起爆前應(yīng)布置安全崗和施爆區(qū)安全員，撤離施爆區(qū)強地震波影響區(qū)內(nèi)的人畜，因該段緊鄰 201國道，需安排專職人員封閉道路，待起爆后確認(rèn)無瞎炮及其他不安全隱患后方可解除警戒。

4 爆破效果與結(jié)論

從現(xiàn)場實際爆破情況來看，爆破完全按設(shè)計起爆順序起爆，無“沖炮”現(xiàn)象發(fā)生，爆碴塊度松碎均勻，適合機械裝運，滿足填方粒徑要求。爆破后，在對周圍建筑物進(jìn)行檢查時，未發(fā)現(xiàn)飛石與振動損傷現(xiàn)象發(fā)生。爆破開挖后坡面較為順直、美觀，達(dá)到了減小振動、穩(wěn)定邊坡、控制塊度、提高邊坡質(zhì)量的目的。

可見施工中采用深孔松動爆破結(jié)合預(yù)裂爆破和緩沖控制爆破工藝，達(dá)到了預(yù)期的效果，既保證了路塹邊坡坡度，又避免了對周邊居民點造成的安全隱患。深孔松動爆破結(jié)合預(yù)裂爆破和緩沖控制爆破工藝滿足進(jìn)度、安全、質(zhì)量的要求，在類似路塹爆破施工中可供借鑒。

[1] 關(guān)為民.石質(zhì)路塹深孔爆破設(shè)計與施工[M].北京:鐵道建筑，2006(3):89-93.

[2] 杜咸衛(wèi)，曾贊文.復(fù)雜環(huán)境下中深孔爆破在石質(zhì)路塹開挖中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古公路與運輸，2010(10):61-65.

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[4] 王業(yè)好.光面預(yù)裂爆破技術(shù)在石質(zhì)路塹邊坡開挖中的應(yīng)用[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2002(8):171-172.

[5] TZ 202-2008，客貨共線鐵路路基工程施工技術(shù)指南[S].