淺談高速鐵路路基爆破施工技術

朱朝輝 隋紅振

摘要：文章介紹了高速鐵路路基土石方爆破施工技術，并結合貴廣鐵路路基爆破施工著重分析了采用爆破方法的必要性和重要性、路基爆破工藝、方法、以及爆破參數的設計，最后闡述了選用爆破方法的基本原則。

關鍵詞：路基；爆破；土石方；參數設計

中圖分類號：U215.3文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2011）22-0150-02

為了滿足高速鐵路所需的技術標準，必須克服波浪起伏、高差較大、溝谷相間等各種不利地形，深挖高填土石方工程難以避免。而深挖高填工程數量大、傳統施工速度慢、施工效率低下，同橋遂工程一樣，往往成為決定工程進度的關鍵。因此，必須推廣采用新的爆破技術進行施工，以在山區高速鐵路建設中加快石方路基工程的施工進度并確保施工質量。

1工程概況

我標段路基大部分位于洛香鎮內，特殊段設置有橋梁、涵洞。路基區間范圍內主要為第四系全新統坡洪積層軟土、松軟土、粉質黏土、粗圓礫土，坡殘積層黏土、粉質黏土，下伏白云灰質巖、白云巖、石英砂巖、砂巖夾頁巖。管段內土石方開挖量較大，約122萬挖方量，爆破施工任務繁重。沿線路兩側60 m左右有民房、教學樓、牛市市場等多處建筑物，爆破安全系數要求高，必須嚴格控制爆破飛石的范圍，以減小對洛香鎮民房及居民生活生產的侵擾。工程數量大，占路基土石方工程數量比例也大個別路段每公里可高達十多萬立方米，占路段土石方總量的80％以上有必要進行爆破施工和機械化作業。石方工程相對集中。有利于大爆破施工和機械化作業。地形地質相對復雜，地形緩陡連續或相間、地勢迂回曲折；地質巖石也可能呈現為軟石、次堅石、堅石連續或相間。需要采用各種爆破。

2路基爆破施工工藝及方法

本合同段石方開挖較大，采用橫向、梯段臺階式開挖，對于挖深小于4 m的地段、大塊的二次破碎及邊坡的修整采取淺孔控制爆破施工；對于挖深大于4 m的地段采取深孔控制爆破施工；對于邊坡應采取預裂爆破技術進行施工。通過爆破參數的選擇調整控制好地震波和飛石對周圍建筑的危害。爆破設計：采用垂直鉆孔橫向梯段式（臺階式）松動爆破，布孔形式為梅花形，松動爆破臺階高度根據鉆眼機具確定為10 m，爆破器材采用2號巖石硝銨炸藥，毫秒雷管，傳爆線非電起爆。深挖路塹根據設計圖紙按照碎落平臺的設置自上而下水平分層、縱向分段進行開挖。

3路基爆破施工方案參數設計

3.1深孔控制爆破施工

對于孔深大于6 m的地段采用深孔控制爆破施工，選用Φ90 mm的三角式潛孔鉆機施鉆，孔徑為90 mm。

①每次爆破選取臺階高H=10 m，寬6 m，鉆孔角度β=700。

②保護層厚度h=20D，取2 m。

③底盤抵抗線W：W=3～4.5 m，根據實際情況，選取W＝3 m。

④孔距a=mW1=1.2×3=3.6 m，（式中m為炮孔密集系數，取a＝3.6 m）。

⑤排距b，b=0.85a=0.85×3.6=3.06 m，取排距b為3.0 m。

⑥堵塞長度l=（0.9~1.0）w=2.7～3 m，取l=2.8 m。

⑦根據爆破巖石硬度和安全要求，取單位耗藥量q=0.5 kg/m3。

⑧單孔裝藥量Q=qawH=0.5×3.6×3×10=54 kg。

⑨孔深與超深。選取超深0.8 m，則孔深=10 /sin70+0.8=11.4 m。

⑩每次爆破總藥量=6×54=324 kg。

3.2淺孔爆破施工

對于巖石硬度大的管段，采用手持風鉆多打眼,少裝藥的淺孔控制爆破方法,以控制飛石危害。每次爆破選取臺階寬6 m、高3 m。其爆破參數為：

①孔徑：d=40 mm。

②最小抵抗線：W=（15～30）d，確定W=1～1.5 m。

③炮孔間距：a=mw 式中，m為炮孔鄰近系數，取m=1～1.2；w為最小抵抗線，確定 a=1.0～1.8 m。

④炮孔排距：b=（0.8～0.9）a=0.8～1.4 m。

⑤鉆孔超鉆：e=（8～12） d，確定e=0.4～0.5 m。

⑥填塞長度：l=（20～25） d，根據實際情況,另行確定。

⑦單孔裝藥：q=kawh=0.4×1.5×1.2×6=4.32。

⑧每次爆破總藥量=18×4.32=77.8 kg。

3.3預裂爆破施工

①炮孔直徑受鑿巖機具的限制，同時，在選定炮孔直徑時，綜合考慮孔徑與孔深、孔距的關系，在一般情況下，選用較小的炮孔直徑：當邊坡高度或開挖深度小于4 m時，選用直徑為40～45 mm的鉆機；當邊坡高度或開m的鉆挖深度小于8 m時,選用直徑為45～60 mm的鉆機；當邊坡高度或開挖深度大于8 m時，可采用90 mm機。

②炮孔間距a與炮孔直徑有關：

a=（8～12） d

當炮孔直徑d≤6 cm時，a=（9～14） d，對于破碎軟巖，應縮小間距，并相應減少裝藥量。對于完整硬巖，炮孔間距可選取大值。

③關于預裂爆破的裝藥量，一般以線裝藥密度表示。影響裝藥量的因素較多，很難從理論上得出一個精確的解析。在實際工程施工中，是根據條件類似的進行比較選取或按照一些經驗公式計算。

④一般預裂孔比底板高程深1～2 m，至少與主爆孔同深，孔底嚴格控制在同一高程上，并與主爆孔有一定距離。

3.4光面爆破施工

光面爆破實質上是爆破光面層，要求光面炮孔同時起爆，同時起爆的時差越小，效果越好。一般要求時差小于100 ms。對于石方路基開挖常用的露天邊坡梯段爆破，其開挖程序較簡單，即由外向內，依次爆破，前一排炮孔爆破為后一排炮孔創造自由面，光面炮孔最后起爆。光面爆破的主要技術參數：

①炮孔直徑。對于露天光面爆破，多采用與主爆區相同的鉆機；對于井巷爆破，常用鉆孔直徑為35～45 mm的鑿巖機鉆光面炮孔。

②炮孔間距a。露天光面炮孔間距a=（10～15） d，井巷掘進光面炮孔間距a=（12～16） d。

③炮孔角度與深度。露天光面爆破、光面炮孔傾角與邊坡坡角一致，沿設計輪廓面布置。孔深根據梯段高度或開挖深度決定，并考慮一定的超深。

④光面層厚度，光面層厚度即是光面炮孔的最小抵抗線W。光面層厚度W與光面孔間距a有關，一般取：a=（0.8～1.0）W。

⑤裝藥量。光面爆破的裝藥量一般用線裝藥密度或裝藥集中度來表示，二者概念不同，線裝藥密度等于炮孔裝藥量除以裝藥段的長度，裝藥集中度是炮孔的總裝藥量除以整個炮孔的長度。

3.5特殊段爆破施工控制

3.5.1牛市場段爆破施工

牛市場段采用手持風鉆多打眼,少裝藥的控制爆破方法，最小抵抗線取1.2 m，每次爆破總裝藥量為60 kg，爆破安全驗證如下。

爆破飛石的控制驗證：

個別飛石安全距離R采用經驗公式為：

R＝20Kfn2W=34 m<60 m

式中：Kf為飛石系數，取1.0；

n為爆破作用指數,取n=0.7；

W為最小抵抗線,取W=1.2 m。

滿足要求。因此在距爆破中心45 m處設置警戒帶，嚴禁與爆破施工無關的人員入內。

3.5.2靠近學校及穿越洛香鎮路基段爆破施工

為將對學校日常工作以及洛香鎮居民生活生產的影響降到最小，該里程段土石方開挖應采取弱爆破松動巖石，挖掘機開挖完成土石方調配，爆破參數選擇依據如下：n＝r/W。

n為爆破漏斗底部半徑r與最小抵抗線w的比值。當n＝1.0時定義為標準拋擲爆破漏斗,n＜1.0時為松動爆破，n＞1.0時為拋擲爆破；因此選取每次爆破總藥量40kg，最小抵抗線為3 m，r控制在2.5 m以內。

4爆破方法的選擇原則

從長遠的路基工程施工應用來看，推廣和應用石方爆破施工的快速施工方法，能加快石方施工進度并能確保山區高等級高巖石邊坡的穩定和美觀，以在山區高速鐵路建設中加快石方路基工程的施工進度并確保施工質量。

①正確確定周邊炮眼的位置、方向、深度、角度，并選用低密度、低爆速和高體積威力的炸藥，是保證光面爆破成功和增強爆破效果的關鍵。

②采用預留邊坡保護層、分集或分條分層布置藥包、松動或拋坍洞室控制爆破進行路塹主體方量開挖，然后至坡頂向下用挖掘機配合淺眼爆破進行刷坡和清方，能適用于各種復雜地形條件的深挖石方路塹開挖，且成本低廉。

③采用預裂—洞室控制爆破相結合的方法進行深路塹石方深孔爆破或松動爆破方快速開挖，然后用挖掘機、推土機、裝載機配合自卸氣車聯合清方，效果更為顯著。

④利用有利地形進行定向爆破、拋坍（擲）業，對具有一定巖石厚度邊坡路塹具有顯著效果。

5結語

高速鐵路石方爆破施工是一項技術含量高的綜合性工作，必須提高認識，根據路段地形地質、施工機具及工程整體安排等條件進行合理設計和組織施工，對加快工程進度、保證工程質量和施工安全都具有重要的意義。因此，土石方爆破在高速鐵路路基施工中得到了廣泛的推廣和應用。

參考文獻：

[1] 方左英.路基工程[M].北京:人民交通出版社,1990.

[2] GB6722-2003,爆破安全規程[S].