緊鄰鐵路線級(jí)建筑物石方控制爆破施工技術(shù)實(shí)踐

謝鋒濤

【摘要】 隨著國(guó)家大量的鐵路復(fù)線和周邊城市配套基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。土石方爆破開挖對(duì)運(yùn)行線路產(chǎn)生重大安全隱患，對(duì)運(yùn)輸線路、人民財(cái)產(chǎn)造成不可彌補(bǔ)的損失。通過(guò)大量石方爆破的施工實(shí)踐和摸索，實(shí)現(xiàn)了緊鄰鐵路運(yùn)營(yíng)線路的土石方爆破開挖的精確控制，消除了對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)安全隱患，降低了施工成本，提高了施工效率。

【關(guān)鍵字】 石方 控制爆破

1、爆破方案

1.1、施工準(zhǔn)備

爆破施工前，在全面熟悉設(shè)計(jì)文件和設(shè)計(jì)交底的基礎(chǔ)上，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)和施工調(diào)查；向爆破作業(yè)影響范圍所涉及的部門通報(bào)爆破施工概況及可能造成的影響，并征詢相關(guān)部門的意見，確保施工順利進(jìn)度。

爆破設(shè)計(jì)

根據(jù)地形的開挖標(biāo)高，以及鉆眼和挖裝機(jī)械的情況確定梯段分層厚度、鉆孔直徑和鉆孔傾斜角。根據(jù)巖石性質(zhì)、臨空面等情況，確定爆破參數(shù)、起爆順序和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。編制實(shí)施性的施工方案報(bào)監(jiān)理工程師、業(yè)主以及公安部門批準(zhǔn)，并及時(shí)提出開工報(bào)告。

爆破環(huán)境復(fù)查

詳細(xì)調(diào)查與復(fù)查各石方爆破段空中、地面、地下構(gòu)筑物類型、結(jié)構(gòu)、完成程度及其距開挖界距離。重要地段施工前，實(shí)測(cè)與地質(zhì)、地形有關(guān)的爆破震動(dòng)參數(shù)。施工中發(fā)現(xiàn)問題時(shí)及時(shí)處理并提出修改意見。

1.2、施工思路

由于路塹邊坡陡峭，臨空方向朝向鐵路方向。采用拉槽法施工，背向一側(cè)拉槽，作為爆破臨空面，分臺(tái)階開挖，主體爆破以中深孔爆破為主，淺孔爆破為輔。

1.3、施工防護(hù)

鐵路爆破區(qū)域緊鄰既有鐵路線，必須采取積極有效的防護(hù)措施，以確保鐵路運(yùn)輸及設(shè)備安全。防護(hù)措施采用2道防護(hù)欄構(gòu)成，第一道防護(hù)欄設(shè)置在山體中部，高度4.5m；第二道防護(hù)欄設(shè)置在靠近鐵路邊山腳下，距離既有鐵路電氣化接觸網(wǎng)輸電線大于1.5m，防護(hù)高度以超過(guò)既有鐵路電氣化接觸網(wǎng)1m為準(zhǔn)。

主體爆破以中深孔爆破為主，淺孔爆破為輔，從上而下分層分梯段后退式開挖，確保爆破最小抵抗線方向背向鐵路。中深孔爆破施工設(shè)備擬采用2臺(tái)英格索蘭全液壓鉆機(jī)，鉆孔孔徑89mm，循環(huán)爆破進(jìn)尺6～10m（地表段適當(dāng)減少孔深）。

在既有鐵路接觸網(wǎng)支柱20m范圍內(nèi)機(jī)械能挖動(dòng)的，盡量采用機(jī)械開挖，挖不動(dòng)的采用淺孔爆破，擬采取進(jìn)行炮眼覆蓋防護(hù)，自下而上防護(hù)結(jié)構(gòu)為：用砂袋墊高20～30cm，在砂袋上放鋼軌、鋼筋網(wǎng)、膠皮，再在上面壓上一層砂包。因?yàn)椴扇〉氖切∫?guī)模的多段毫秒微差淺眼松動(dòng)爆破方案，裝藥量不大，只要按松動(dòng)爆破裝藥，這種防護(hù)結(jié)構(gòu)能有效地把爆破飛石限制在覆蓋體內(nèi)，防止飛石外逸。總施工方法及防護(hù)設(shè)施如下圖1-1所示。

1-1 總施工方法及防護(hù)設(shè)施

1.4、爆破參數(shù)設(shè)計(jì)原則

根據(jù)爆破巖層地質(zhì)條件及特點(diǎn)，為了有效地破碎巖石，同時(shí)為了防止巖石過(guò)分飛散，采用加強(qiáng)松動(dòng)控制爆破形式；為了提高巖石破碎度，采用電微差爆破網(wǎng)路；為確保鐵路運(yùn)輸安全，遵循“多打孔少裝藥”的原則，采取最小抵抗線方向背向鐵路，并確保鐵路方向抵抗線為最小抵抗線的1.2～1.5倍及預(yù)裂爆破等技術(shù)措施。

1.5、爆破參數(shù)確定

由于既有鐵路接觸網(wǎng)支柱距離爆破區(qū)域較近，最小距離約5m，考慮到爆破震動(dòng)對(duì)接觸網(wǎng)支柱的影響，本爆破參數(shù)擬按深孔爆破區(qū)及淺孔控制爆破區(qū)設(shè)計(jì)。

1.5.1、深孔爆破區(qū)爆破參數(shù)

（1）普通炮眼爆破參數(shù)

a、臺(tái)階高度H

根據(jù)爆區(qū)周圍環(huán)境、巖石硬度、塊度要求及鉆爆裝運(yùn)機(jī)械設(shè)備情況綜合，本工程取梯段高度H=10m。

b、鉆孔直徑D

采用全液壓鉆機(jī)，鉆孔直徑D=89㎜，垂直鉆孔。

c、超鉆深度h

按h=0.1H考慮，H=10m，h=1.0m。

d、鉆孔深度L

L=H+h=11.0m。

靠近預(yù)裂控制爆破區(qū)的炮眼深度根據(jù)放坡傾角適當(dāng)較少，不得穿過(guò)預(yù)裂控制爆破區(qū)。

根據(jù)巖石硬度及可爆性，暫取q1=0.45㎏/m3，在爆破試驗(yàn)后進(jìn)行調(diào)整。

e、單位巖石消耗炸藥量q1

f、裝藥長(zhǎng)度L1和填塞段長(zhǎng)度L2

填塞段長(zhǎng)度按下式計(jì)算：

L2=32D=2.85m。

裝藥長(zhǎng)度L1=L—L2=11—2.85=8.15m。

g、單孔裝藥量Q

選用藥卷直徑為Φ=70mm，延米裝藥量為4.1kg/m，則

Q=8.15m*4.1kg/m=33.4kg。

h、炮眼間距a和排距b

根據(jù)每孔裝藥量33.4kg，每孔爆破體積為：

V=33.4/0.45=74.3（m3）

S=74.3/10=7.43（m2）

暫定炮眼間距a=3.0m，b=2.5m。

i、裝藥結(jié)構(gòu)與填塞

采取孔底連續(xù)裝藥，耦合裝藥，中間不留空隙。

自藥包到孔口用炮泥堵塞密實(shí)，中間不留空隙。

詳見炮眼布置圖見1-2：

（2）預(yù)裂炮眼參數(shù)

為確保邊坡穩(wěn)定及平整度，本方案沿著邊坡開挖輪廓線布置一排預(yù)裂爆破孔，炮孔傾角與設(shè)計(jì)坡率傾角相一致，主要爆破參數(shù)如下：

a、炮眼直徑

采用全液壓鉆機(jī)，鉆孔直徑D=89㎜，傾斜鉆孔，暫按1：0.75坡率計(jì)算，傾角為56°。

b、炮眼深度L

根據(jù)臺(tái)階高度及傾角，炮眼深度取L=12.5m。

c、延米裝藥量 和裝藥不耦合系數(shù)

1-2 深孔炮眼平面布置圖

采取φ32mm藥卷，不耦合裝藥，q1=1.0kg/m。

視現(xiàn)場(chǎng)試爆效果，再定是否加入導(dǎo)爆索。

d、裝藥長(zhǎng)度L1和填塞段長(zhǎng)度L2

填塞段長(zhǎng)度L2=1.5（m）

裝藥長(zhǎng)度L1=L—L2=12.5—1.5=11.0（m）。

e、單孔裝藥量Q

計(jì)算藥量Q1= L1* q1=11.0（kg），底部1m需加強(qiáng)裝藥量Q2=1.0kg，

Q= Q1+ Q2=12.0（kg）

f、炮眼間距a和排距b

每孔爆破體積為：

V=11.0/0.45=24.4（m3）

S=24.4/12.5=1.96（m2）

暫定炮眼間距a=1.0m，b=2.0m。

g、裝藥結(jié)構(gòu)與填塞

采取孔底連續(xù)裝藥，不耦合裝藥。試爆后根據(jù)效果，可加入導(dǎo)爆索。

自藥包到孔口用炮泥堵塞密實(shí)，堵塞前需用膠袋把藥包頂部封好，防止炮泥充填藥包與孔壁空間，確保不耦合裝藥效果。

1-3 預(yù)裂炮眼立面布置圖

1-4 預(yù)裂炮眼平面布置圖

1.5.2、淺眼爆破區(qū)爆破參數(shù)

（1）普通淺眼爆破參數(shù)

圍繞著既有鐵路線接觸網(wǎng)支柱20m半徑范圍擬采用小孔徑淺眼爆破，以減少爆破震動(dòng)對(duì)線塔的影響。

a、炮眼直徑D

根據(jù)所采用的施工設(shè)備（7655或YT28鑿巖機(jī)），炮眼直徑為D=42mm。

b、炮眼深度L

炮眼深度取L≤3m。

c、延米裝藥量 和裝藥不耦合系數(shù)

采取耦合裝藥，q1=1000～1200g/m。

d、裝藥長(zhǎng)度L1和填塞段長(zhǎng)度L2

填塞段長(zhǎng)度按下式計(jì)算（按L=3m核算）：

L2=25D=105cm。

裝藥長(zhǎng)度L1=L—L2=300—105=195cm。

e、炮眼間距a和排距b

該地層為微風(fēng)化砂巖，松動(dòng)爆破炸藥單耗約為0.4kg/m3（暫定值，爆破試驗(yàn)后確定）。則每孔裝藥2.34kg（按每米裝藥1200g計(jì)），每孔爆破體積為：

V=2.34/0.4=5.85m3

S=5.85/3=1.95m2

暫定炮眼間距a=1.5m，b=1.3m。

f、裝藥結(jié)構(gòu)與填塞

采取孔底連續(xù)裝藥，耦合裝藥，中間不留空隙。

自藥包到孔口用炮泥堵塞密實(shí)，中間不留空隙。

（2）松動(dòng)爆破

a鉆孔參數(shù)選定

鉆孔直徑D： 現(xiàn)有鉆頭直徑32mm；

鉆孔間距a、排距b：a=1.0-2.0m，b=1.0-2.0m

炮孔斜度為1：0.3，孔深為3.5m

b裝藥量

每孔裝藥量Q=q×V

q為巖體單位體積耗藥量，kg；V每個(gè)炮孔所擔(dān)負(fù)的爆破體積，kg/m3。q取值0.3-0.6之間

2、控制措施

2.1、邊坡超欠挖控制

為控制邊坡超欠挖量，采取如下措施控制：

1、堅(jiān)持測(cè)量先行原則，按照測(cè)量邊界樁位用石灰粉撒在邊界線上，禁止超界鉆孔。

2、嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖分級(jí)坡高及坡率要求控制鉆孔的傾角及深度，防止超鉆和鉆偏。

3、采取預(yù)裂爆破技術(shù)，不耦合裝藥，通過(guò)多次爆破試驗(yàn)確定最佳爆破參數(shù)，減少對(duì)邊坡的擾動(dòng)及保證坡面的光潔度。

3、對(duì)局部較小的欠挖采取小爆破機(jī)械爆破開挖，保證坡面平整

3.1、爆破有害效應(yīng)控制

主要包括爆破震動(dòng)、爆破個(gè)別飛散物等的控制，主要控制措施如下：

3.2、爆破震動(dòng)控制措施：由于爆破點(diǎn)距離既有鐵路接觸網(wǎng)支柱較近，最小距離約5m，在接觸網(wǎng)支柱附近的爆破作業(yè)時(shí)對(duì)爆破震動(dòng)的控制要求極高。主要采取控制單段裝藥量的措施來(lái)控制爆破震動(dòng)。

檢算爆破振動(dòng)安全距離RV

爆破振動(dòng)V按下式計(jì)算：

RV=（K/V）1/a Q1/3

式中K、a—與爆破地點(diǎn)地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，見表5-13

爆區(qū)不同巖性的K、a值 表5-13

巖 性 K a

堅(jiān)硬巖石 50～150 1.3～1.5

中硬巖石 150～250 1.5～1.8

軟巖石 250～350 1.8～2.0

Q—最大一段裝藥量

R—測(cè)點(diǎn)與爆破中心的距離，m。

施爆部位為微風(fēng)化砂巖，爆破震動(dòng)計(jì)算如下：

參數(shù)選取：K=150，a=1.8，對(duì)于接觸網(wǎng)支柱暫取V=3.0cm/S。

爆破裝藥量控制表 表5-14

序號(hào) 爆破點(diǎn)與鐵路線邊緣距離R（m） 最大一段裝藥量（kg） 備注

1 3 0.04

2 4 0.09

3 5 0.18

4 6 0.32

5 7 0.51

6 8 0.75

7 9 1.07

8 10 1.47

9 11 1.96

10 12 2.54

11 13 3.23

12 14 4.04

13 15 4.97

14 17 7.23

15 20 11.78

16 25 14.07

17 30 23.00

18 35 63.13

19 40 94.24

20 45 134.17

根據(jù)《爆破藥量控制表》，接觸網(wǎng)支柱20米范圍內(nèi)擬采用小孔徑淺孔爆破，其他范圍擬采用中深孔爆破，爆破時(shí)需嚴(yán)格按照《爆破藥量控制表》控制單段裝藥量，以減少爆破震動(dòng)對(duì)接觸網(wǎng)支柱的影響，必要時(shí)需對(duì)支柱基礎(chǔ)采取加固措施。

3.3、爆破飛石或滾石控制

由于爆破山體較高且陡，緊鄰運(yùn)輸既有鐵路線，為防止爆破飛石或滾石對(duì)鐵路設(shè)施造成損壞，除在技術(shù)上做好控制措施外，還應(yīng)加設(shè)兩道防護(hù)屏障與淺炮眼覆蓋相結(jié)合等防護(hù)措施，確保鐵路運(yùn)輸安全。

為了控制爆破飛石的飛散距離，采取如下控制措施：

a、通過(guò)爆破實(shí)驗(yàn)，核算裝藥量，按松動(dòng)爆破裝藥，使爆破作用指數(shù)n≤0.75；

b、通過(guò)對(duì)爆破抵抗線的嚴(yán)格計(jì)算，確保鐵路方向的抵抗線為最小抵抗線的1.2～1.5倍以上；

c、每孔裝藥前，必須嚴(yán)格按照核算該孔的最小抵抗線及合理裝藥量，確保堵塞長(zhǎng)度及堵塞質(zhì)量。

d、在爆破區(qū)與鐵路之間搭設(shè)兩道防護(hù)屏障，防止個(gè)別飛散物逸出。防護(hù)屏障共三層，最里一層ф89*3mm鋼管，間距為1m*1m，一層ф6mm鋼筋網(wǎng) ，網(wǎng)格為250*250mm，最外一層為14#鐵絲網(wǎng)，網(wǎng)格為50*50mm，靠近鐵路邊的安全防護(hù)屏障的高度以超過(guò)既有鐵路接觸網(wǎng)支柱2～3m為準(zhǔn)，約10m；第二道安全防護(hù)屏障高度為4.5m。

f、對(duì)于深孔爆破區(qū)域，只要嚴(yán)格按照上述（1）、（2）、（3）項(xiàng)控制措施執(zhí)行，保證炮眼堵塞長(zhǎng)度略大于最小抵抗線及堵塞質(zhì)量，基本上不會(huì)產(chǎn)生飛石，故不必要考慮進(jìn)行直接覆蓋防護(hù)。對(duì)于淺孔爆破區(qū)域，擬采取進(jìn)行覆蓋防護(hù)，自下而上防護(hù)結(jié)構(gòu)為：用砂袋墊高20～30cm，在砂袋上放鋼軌、鋼筋網(wǎng)、膠皮，再在上面壓上一層砂包。因?yàn)椴扇〉氖切∫?guī)模的多段毫秒微差淺眼松動(dòng)爆破方案，裝藥量不大，只要按松動(dòng)爆破裝藥，這種防護(hù)結(jié)構(gòu)能有效地把爆破飛石限制在覆蓋體內(nèi)，防止飛石外逸。

3.4、爆破碎石塊度控制

主要采取如下措施控制：

a、采取MS級(jí)延期爆破，使爆破后巖石二次碰撞，減小爆破碎石塊度；

b、采取較小的排距和較大的孔距。

c、如出現(xiàn)個(gè)別大塊則采取二次爆破或機(jī)械二次破碎。

4、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)大量的施工實(shí)踐和總結(jié)，任何詳盡地質(zhì)資料和調(diào)查都不能精確的反映地質(zhì)狀況，必須對(duì)每次爆破的效果進(jìn)行評(píng)估和修正，對(duì)開挖斷面位置的地質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的探查，發(fā)現(xiàn)情況及時(shí)對(duì)緊鄰區(qū)域的爆破參數(shù)進(jìn)行修正，以確保下次爆破效果。在思想上牢固樹立謹(jǐn)小慎微的嚴(yán)肅態(tài)度，行動(dòng)上要如履薄冰、如臨深淵，不放過(guò)任何一個(gè)可疑點(diǎn)。才能保證萬(wàn)無(wú)一失。

參考文獻(xiàn)

〔1〕王桂元；；鐵路復(fù)線高邊坡，深路塹石方控制爆破安全施工技術(shù)〔j〕；建筑安全；2000年01期

〔2〕爆破安全規(guī)程（GB6722-2011）