鄰近既有鐵路路基爆破施工控制技術(shù)要點(diǎn)

李玉芬 上海鐵路局杭黃鐵路有限公司

鄰近既有鐵路路基爆破施工控制技術(shù)要點(diǎn)

李玉芬 上海鐵路局杭黃鐵路有限公司

新建杭州至黃山鐵路績溪北站須進(jìn)行爆破，總方量約40萬方。為保證鄰近鐵路運(yùn)行安全，通過調(diào)查和計(jì)算，根據(jù)不同的距離，合理確定單孔爆破用藥量，并設(shè)置一系列的防護(hù)設(shè)施和監(jiān)測點(diǎn)，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控既有線變形，從而對今后鄰近高速鐵路路基爆破施工提供一定的參考。

鄰近既有鐵路；路基爆破；控制

1 工程背景

新建杭州至黃山鐵路績溪北站，施工里程為DK243+946～DK244+973，對應(yīng)合福線里程K1263+342～K1264+369，全長1 027 m，本段線路與既有合福鐵路并行，邊坡開挖線距合福右線最小距離22 m，且在DK244+320處下穿新開通的寧績高速。該段路基其下伏層為強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，局部夾礫砂巖及礫巖，層厚2 m～4 m，需爆破施工，方量約11.9萬方；強(qiáng)風(fēng)化層下為泥質(zhì)砂巖，局部夾弱風(fēng)化礫砂巖及礫巖，層厚2 m～ 14 m，巖石強(qiáng)度較高，必須進(jìn)行爆破，方量約27.56萬方。

2 細(xì)致調(diào)查施工環(huán)境

杭黃鐵路DK243+946～DK244+973段，爆區(qū)四周地形復(fù)雜，周圍的詳細(xì)環(huán)境情況（見圖1），調(diào)查結(jié)果如下：

圖1 DK243+946～DK244+973路基段周圍詳細(xì)環(huán)境情況

（1）整段路基右側(cè)緊臨已經(jīng)開通的合福鐵路，設(shè)計(jì)時(shí)速度350 km/h，兩線間距22 m～60 m；

（2）DK244+060處爆區(qū)左側(cè)5 m有一合福高鐵35 kV供電塔，電線橫線路跨過，線對地高度最小25.5 m；

（3）在DK244+320處下穿寧績高速（此段采用機(jī)械破碎施工）；

（4）通過施工現(xiàn)場探勘及分析評估，本段施工機(jī)械設(shè)備有可能對周邊造成不良影響的范圍為爆區(qū)兩側(cè)10 m范圍內(nèi)，對周邊的鐵路、高速公路等設(shè)施不會(huì)造成危害，為了控制機(jī)械、人員的人為因素，在施工期間嚴(yán)格控制施工車輛、人員進(jìn)出、編制開挖及運(yùn)輸車輛的安全操作辦法、交接班方式及指定安全停靠位置。確保施工車輛、人員對合福既有線不產(chǎn)生任何不利影響人為因素。施工現(xiàn)場在醒目位置布置好“兩圖一表”（施工方案示意圖、施工作業(yè)流程圖、安全關(guān)鍵卡控表）和聯(lián)調(diào)聯(lián)試辦公室的“一圖兩表”（施工期間列車運(yùn)行調(diào)整圖和非正常運(yùn)行列車徑路表、時(shí)刻表）。

3 明確工程難點(diǎn)及措施

本工程爆破周邊環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜，屬鄰近既有線控爆，爆破時(shí)需要嚴(yán)格控制爆破飛石和爆破震動(dòng)，針對以上難點(diǎn)，采用以下措施：

（1）路基石方爆破采用多排孔微差爆破技術(shù)；

（2）調(diào)整爆破臨空面的方向，使爆破臨空面避開周邊需要保護(hù)的建筑；

（3）采用松動(dòng)爆破的方法控制爆破危害效應(yīng)，減少爆破震動(dòng)對周邊的影響；

（4）加強(qiáng)安全防護(hù)措施，做好爆破近體防護(hù)，同時(shí)設(shè)置加強(qiáng)防護(hù)排架等措施；

（5）距合福鐵路、35 kV高壓輸電設(shè)施30 m范圍內(nèi)禁止爆破，采用機(jī)械破碎開挖；

4 制定總體實(shí)施方案

為了有效的控制爆破飛石和爆破震動(dòng)對周邊建筑物和構(gòu)造物的影響，爆破區(qū)主要采用復(fù)雜環(huán)境深孔松動(dòng)爆破和淺孔爆破進(jìn)行開挖，總體爆破施工遵循自上而下，自左而右臺(tái)階式爆破開挖，輔以機(jī)械破碎的總體方案，具體如下：

（1）在距合福高鐵、35 kV高壓輸電線設(shè)施30 m以內(nèi)采用機(jī)械開挖，30 m～40 m以內(nèi)采用淺孔爆破，單響藥量控制在10 kg以內(nèi)，爆破規(guī)模控制在300 kg以內(nèi)；40 m～50 m采用深孔爆破，最大單響藥量控制在22 kg以內(nèi)，規(guī)模控制在1 T以內(nèi)；50 m以外最大單響控制在40 kg以內(nèi)，規(guī)劃控制在1.5 T以內(nèi)；

（2）爆破前在合福鐵路線路50 m以外區(qū)域進(jìn)行試爆，驗(yàn)證爆破效果和調(diào)整相關(guān)參數(shù)，控制爆破飛石和震動(dòng)。試爆區(qū)選在杭黃鐵路DK243+700處線路左側(cè)；

（3）有必要時(shí)，在爆區(qū)與保護(hù)對象間設(shè)置減振孔，減少震動(dòng)；

（4）盡量利用現(xiàn)場地形，創(chuàng)造多個(gè)臨空面，消減爆破震動(dòng)的同時(shí)使飛石主方向避開需要保護(hù)的設(shè)施。

（5）采用中深孔減弱松動(dòng)控制爆破法，爆破作用指數(shù)0.65左右；

（6）施工工藝順序?yàn)樾拗@機(jī)道路→修筑鉆孔平臺(tái)→爆破（鉆孔、裝藥、填塞、連線、安全防護(hù)、警戒、起爆）。

（7）爆破震動(dòng)安全校核：根據(jù)《爆破安全規(guī)程》GB6722－2014相關(guān)規(guī)定，安全允許震速取3.0 cm/s。依據(jù)爆破安全規(guī)程，本設(shè)計(jì)采用的安全震速和最大單響藥量計(jì)算公式，計(jì)算結(jié)果見表1：

式中：Q—最大單響藥量，kg；

V—計(jì)算地震波速度，cm/s；

{V}—安全允許地震波速度，cm/s；

R—控制點(diǎn)至爆源的距離，m；

K、α—與爆破點(diǎn)至計(jì)算保護(hù)對象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)；

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》對衰減規(guī)律測試，本處取：K=150、α=1.5

表1 各保護(hù)對象離爆破點(diǎn)距離、允許振速、允許炸藥用量

結(jié)論：由上述計(jì)算可知，單響裝藥10.8 kg爆破不會(huì)損壞附近30m范圍外構(gòu)筑物。

（8）爆破飛石安全距離校核。

本工程需嚴(yán)格控制爆破飛石對周邊的影響，控制爆破飛石成為工程的重點(diǎn)及難點(diǎn)。露天深孔臺(tái)階爆破，個(gè)別爆破飛石采用瑞典經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行校核：

式中：RFmax—露天深孔爆破飛石安全距離，m；

K￠—安全系數(shù)，取15～16；

D—深孔直徑，cm，深孔爆破取90 mm，淺孔爆破取42 mm。

經(jīng)過計(jì)算得：RFmax＝135 m～144 m(深孔爆破)

RFmax＝63 m～67 m(淺孔爆破)

結(jié)論：上述計(jì)算結(jié)果表明，爆破時(shí)個(gè)別飛石的最大飛行距離對周邊被保護(hù)物會(huì)造成危害，應(yīng)采取相應(yīng)控制措施。爆破施工時(shí)，要按設(shè)計(jì)要求采取防護(hù)措施外，爆區(qū)周圍的人員應(yīng)按設(shè)計(jì)要求撤至安全地點(diǎn)避炮。

（9）空氣沖擊波安全距離校核。式中：RB—爆破空氣沖擊波安全距離，m；

Qmax—最大段起爆藥量，kg；

KB—比例系數(shù)，其值與爆炸條件和破壞的性質(zhì)有關(guān)，取：KB=4.5；

按上述公式計(jì)算，空氣沖擊波安全距離RB=17 m。

結(jié)論：由上述計(jì)算可知，在距爆區(qū)17 m范圍外，爆破空氣沖擊波不會(huì)對人員及構(gòu)筑物有影響，因此，爆破施工時(shí)，爆區(qū)周圍的人員應(yīng)按設(shè)計(jì)要求撤至安全地點(diǎn)避炮。

5 明確施工控制要點(diǎn)

爆破震動(dòng)安全校核表明，需要嚴(yán)格控制爆破震動(dòng)對周邊被保護(hù)建（構(gòu)）筑物造成危害，為確保爆破安全主要采取以下安全控制措施降低爆破震動(dòng)：

（1）控制最大單次齊響起爆藥量及爆破規(guī)模。本工程在開挖過程中根據(jù)爆區(qū)離開保護(hù)體的距離嚴(yán)格控制單響藥量，并控制爆破規(guī)模，降低爆破震動(dòng)的危害。

（2）創(chuàng)造良好臨空面。爆破前臨空面的堆碴應(yīng)全部清理完畢，爆破時(shí)有利于爆渣移動(dòng)及爆破能量的釋放，進(jìn)而大大降低爆破震動(dòng)。

（3）在35 kV高壓輸電設(shè)施、合福高鐵線纜塔等重要建筑物附近的邊緣，根據(jù)震動(dòng)監(jiān)控情況，有必要時(shí)設(shè)置減震炮孔，以減弱爆破地震波強(qiáng)度，減震孔孔徑90 mm，間距1 m～1.5 m，深度大于爆破鉆孔深度0.5 m。

（4）爆破作業(yè)采用微差爆破方式，降低爆破震動(dòng)的影響。

針對爆破區(qū)域周邊保護(hù)建（構(gòu)）筑物的情況，嚴(yán)格控制每次爆破的最大單響藥量，爆破開挖時(shí)應(yīng)根據(jù)爆心距被保護(hù)建（構(gòu)）筑的距離適當(dāng)調(diào)整單響藥量。

5.2 制定監(jiān)控量測措施

爆破施工時(shí)，在爆破區(qū)域距離合福鐵路最近的邊坡防護(hù)柵欄或隔離欄上，安裝2臺(tái)測振儀，監(jiān)控震速是否在合理的控制范圍內(nèi)；所有測量數(shù)據(jù)收集后經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理工程師確認(rèn)并簽字存檔備查。試爆前，提前沿著合福線柵欄外側(cè)2 m處，每間隔10 m埋設(shè)一個(gè)沉降觀測標(biāo)，埋設(shè)范圍為整個(gè)爆區(qū)段，沉降觀測標(biāo)示意見圖2，沉降觀測標(biāo)統(tǒng)一編號(hào)，成立專門監(jiān)控測量小組。每次爆前爆后及時(shí)監(jiān)測，測量數(shù)據(jù)收集后經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理工程師分析確認(rèn)并簽字上報(bào)聯(lián)調(diào)聯(lián)試辦公室存檔備查，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常及時(shí)匯報(bào)并要求現(xiàn)場停工并采用相應(yīng)的預(yù)案措施。

（2）合適的移動(dòng)媒介精準(zhǔn)傳播。借助騰訊視頻、今日頭條、網(wǎng)易、航班管家、高鐵管家等Hero APP和優(yōu)質(zhì)APP選擇最佳媒體投放組合，以及hdtDXP程序化廣告營銷平臺(tái)向消費(fèi)者精準(zhǔn)投放主題廣告，實(shí)現(xiàn)有效宣傳[5]。

圖2 沉降觀測標(biāo)埋設(shè)示意圖

5.3 爆破飛石控制措施

爆破飛石安全校核表明，爆破飛石個(gè)別有可能對被保護(hù)物造成危害，因此爆破時(shí)必須采取措施對爆破飛石進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保爆破安全。采用以下措施控制爆破飛石：

（1）控制爆破方向。合理選定抵抗線方向，使被保護(hù)對象避開飛石主方向。

（2）合理的裝藥結(jié)構(gòu)、爆破參數(shù)和排間起爆時(shí)間。多排臺(tái)階爆破中，產(chǎn)生飛石的主要部位為前排臨空面處及后面各排的孔口部位，前排孔采用不耦合裝藥方式以有效降低飛石的初始拋擲速度，合理控制排間起爆時(shí)間，做好爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。控制每次爆破排數(shù)，每次爆破在2～3排。

（3）在爆破前，仔細(xì)測量坡頂線與坡底線，繪制最小抵抗線或底盤抵抗線三維立體圖，最小抵抗線過小，也可采用改變爆破傾角的辦法；底盤抵抗線過大，采用打巖根或臺(tái)階底部補(bǔ)孔的辦法，提前處理根底。

（4）控制填塞質(zhì)量。嚴(yán)格控制炮孔填塞質(zhì)量，防止卡孔；適當(dāng)增加堵塞長度，裝藥完畢后，每個(gè)炮孔裝藥量必須經(jīng)過技術(shù)人員驗(yàn)收合格后才允許填塞。

（5）對個(gè)別特大塊或孤石爆破時(shí)，主要采用機(jī)械二次破碎。在裝運(yùn)過程對大塊主要采用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行二次破碎；表層孤石盡量采用機(jī)械破碎，不能直接破碎時(shí)，采用松動(dòng)爆破結(jié)合機(jī)械破碎進(jìn)行處理。還應(yīng)采取如下措施：

①孔口壓土袋。在炮孔孔口均用沙袋、廢舊傳輸帶，避免發(fā)生沖炮，產(chǎn)生飛石。

②覆蓋防護(hù)。在爆破體四周采用竹片夾草袋或其它能吸收能量的柔性材料進(jìn)行覆蓋防護(hù)。

③根據(jù)試爆，選擇合理單耗值。遵循“多鉆孔，少裝藥”的原則。

④在局部離建筑物和保護(hù)對象非常近的區(qū)域進(jìn)行爆破施工時(shí)，爆破區(qū)域采用柔性炮被整體覆蓋。

（6）對爆破部位采用防爆被近體防護(hù)。

具體措施為:采取雙層膠質(zhì)炮被（10 cm×10 cm網(wǎng)格）加一層鋼絲網(wǎng)進(jìn)行防護(hù)，炮被上加壓9個(gè)各重25 kg的砂袋。為有效、快速對炮孔口的高壓氣體進(jìn)行卸壓，在炮被下放置直徑15 cm的毛竹三根。

（7）被保護(hù)建筑物和設(shè)施附近搭設(shè)防護(hù)屏障。

具體措施為：在需要保護(hù)的合福高鐵電纜線塔、在建合福高鐵沿線、35 kV高壓輸電設(shè)施與爆破區(qū)之間搭設(shè)5 m高的護(hù)排架，防護(hù)排架平行于合福線柵欄、供電線塔，間距2 m，防護(hù)排架采用混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，橫豎撐桿采用直徑50 mm的鋼管搭設(shè)，迎爆面掛設(shè)雙層竹笆攔阻可能飛過來的小塊石。根據(jù)試爆數(shù)據(jù)分析，必要時(shí)防護(hù)排架在迎爆面的兩側(cè)拉設(shè)防傾纜繩，纜繩采用62 mm鋼絲繩，間距3.0 m，搭設(shè)方式見圖3。

圖3 防護(hù)排架搭設(shè)圖

（8）在距合福鐵路邊坡側(cè)底部，距離防護(hù)柵欄2 m的區(qū)域，設(shè)置雙層竹籬笆墻，攔擋開挖和爆破時(shí)防滾的零星土塊，并及時(shí)安排人員清理。

（9）認(rèn)真分析施工環(huán)境，認(rèn)真分析相關(guān)施工因素，制定確實(shí)可行的應(yīng)急預(yù)案，并按照應(yīng)急預(yù)案內(nèi)容制定詳實(shí)的演練計(jì)劃，施工前進(jìn)行應(yīng)急演習(xí)。并將預(yù)案演練結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)問題不斷的加以改進(jìn)完善。

6 結(jié)束語

目前該段路基爆破工程已全部施工完畢，通過現(xiàn)場排查及監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，未發(fā)現(xiàn)對既有合福鐵路運(yùn)營產(chǎn)生影響。通過上述方案的實(shí)施，既保證了杭黃鐵路工期，又節(jié)約了施工成本，為今后鄰近高速鐵路路基爆破施工提供了一定的參考。

[1]《高速鐵路路基工程施工技術(shù)規(guī)程》（Q/CR 9602-2015）.

[2]鐵路工程施工組織設(shè)計(jì)指南(鐵建設(shè)[2009]226號(hào)).

[3]上鐵運(yùn)發(fā)2012〔586〕號(hào)關(guān)于公布《上海鐵路局營業(yè)線施工安全管理實(shí)施細(xì)則》.

[4]《民用爆炸物品安全管理?xiàng)l例》.國務(wù)院令第466號(hào).

[5]《爆破安全規(guī)程》.GB6722-2014.

[6]《鐵路路塹邊坡光面（預(yù)裂）爆破技術(shù)規(guī)程》.TB 10122.

責(zé)任編輯：許耀元 張建強(qiáng)

來稿日期：2015-12-01