臨近既有線路基石方擴塹施工技術與安全探討

王住剛(西安市地下鐵道有限責任公司，陜西西安 710018)

臨近既有線路基石方擴塹施工技術與安全探討

王住剛
(西安市地下鐵道有限責任公司，陜西西安 710018)

為了解決臨近既有線路基石方擴塹施工中爆破難以控制和既有線安全防護等技術難題，文章通過某工程實踐，采取多循環、小規模、多工作面的淺孔控制爆破開挖方案，并對爆破體進行覆蓋和設置防護排架，這些技術安全措施在施工中取得了良好的安全爆破效果和社會效益，可為今后類似工程提供一定借鑒。

既有線；擴塹；錨桿；爆破區

在臨近電氣化鐵路路基石方擴塹施工中，存在既有線不停運、距離既有線較近、地質環境復雜、施工安全風險大等特點。在施工中爆破技術控制和既有線安全防護是難點，對路基石方擴塹爆破技術和既有線安全防護進行研究可以獲得良好的安全爆破效果和社會效益。

1 工程概況

某鐵路增建二線為國家Ⅰ級電氣化鐵路，設計時速為140～160 km/h。新建線路與既有線線間距較近，路基土石方施工中存在多處臨近既有線的深路塹石方開挖，其中全線共有擴塹石方爆破20×104m3。部分路段右側開挖邊線與既有線路基臨近，最近處距既有線接觸網不足1 m。右側設置有錨固樁，路塹最大開挖深度18 m，石方巖性為砂巖，且節理發育，夾有泥層，巖石整體性較差。特別是臨近既有線側山體分布有大塊孤石，僅靠原邊坡嵌補擋墻支撐，山體植被茂密，山勢陡峻，周圍環境極其復雜。

2 施工工藝及方法

2.1 施工原則

根據本工程的地形地質條件和既有線運營的安全要求，擴塹石方爆破施工原則如下：

(1)此段路基擴塹總體上必須按電氣化A級復線石方控制爆破進行施工。

(2)嚴格控制飛石和飛石距離。飛石方向為向上飛石高度小于2 m，沿線路縱向飛石距離小于8 m，既有線方向不允許有飛石產生。

(3)由于右側設有的錨固樁已經施工完畢，故邊坡處采用光面預裂爆破，且嚴格控制爆破參數，以防對錨固樁混凝土產生質量隱患。為保證擴塹施工，根據地質條件，采用正向側臺階控制爆破施工技術，定為一般淺孔爆破區。緊臨既有線側定為嚴格淺孔爆破區，嚴格控制爆破參數；對于既有線側的大塊孤石采用人工解小，人工清理的施工方法(圖1)。

圖1 臨近既有線石方擴塹斷面

(4)根據爆破安全規程，在電氣化鐵路接觸網附近不能使用電爆作業，故采用非電毫秒微差爆破網路施工。

2.2 爆破設計

2.2.1 爆破方案的選擇

為確保爆破施工安全，減少對既有電氣化鐵路行車干擾，根據本段地形地質條件與周圍環境特點，總體選擇多循環、小規模、多工作面、淺孔控制爆破開挖方案。石方開挖施工采取沿線路縱向逐層推進，自上而下逐層爆破，裝運方法采用機械倒運清除。

2.2.2 爆破參數的選擇

爆破參數見表1。

2.2.3 爆破順序

為了確保石方爆破不危及既有電氣化鐵路安全，保證行車通暢，開挖順序是保證爆破安全的重要環節。開挖順序為：預裂爆破→正向側臺階爆破(與既有線側嚴格控制爆破同時進行)。

預裂爆破。預裂爆破是沿開挖邊坡線鉆鑿一排密孔首先起爆，形成一條預裂面，其高度2.0～3.0 m。

正向側臺階爆破。小臺階拉槽位置一般設在開挖斷面內側(靠近預裂面一側)，一般寬度不小于2.0 m，每次可爆破2～3臺階。

表1 爆破參數

2.3 鉆孔

布孔必須由專門技術人員按設計的孔網參數現場布設，布孔形式按“梅花布置”。同時還需根據巖石的節理情況進行現場適當的調整，以保證控爆效果最佳。鉆孔采用風動鑿巖機，一般炮孔孔徑40 mm，預裂孔鉆孔直徑d≥50 mm。

(1)預裂孔是保證邊坡穩定和質量的關鍵，也是預裂爆破成敗的關鍵，必須保證鉆孔在同一坡面上。因此必須做到“對位準”“方向正”“角度精”的要求，以保證預裂面達到穩定、光滑、平整、美觀的要求。

(2)其它爆破區鉆孔必須按設計的孔位、設計深度和設計角度(向臨空面方向傾斜3°～5°)進行，保證孔網參數的準確性。同時清理凈孔內殘渣，并及時用草或編織袋塞孔防護。

2.4 裝藥與堵塞

2.4.1 裝藥結構

預裂孔采用不偶合間隔裝藥結構，其它孔采用集中裝藥結構。裝藥結構示意見圖2。

圖2 裝藥結構示意

2.4.2 裝藥

采用人工裝藥，要求必須按設計裝藥量，炸藥應裝到設計位置，嚴禁多裝藥和少裝藥。

2.4.3 堵塞

堵塞是防止飛石的主要措施之一。堵塞質量好壞直接關系到爆破效果和安全。堵塞質量包括使用的堵塞材料、堵塞長度和堵塞方法等。

(1)堵塞材料：半干黃粘土或砂加土拌合物；

(2)堵塞長度：L2=(2/3) L 或L2≥30 d；

(3)堵塞方法：將堵塞材料分層裝入孔內，并做到分層搗實。嚴禁不堵塞爆破。

2.5 起爆網絡

起爆網絡必須使所有雷管按設計的起爆順序、起爆時間全部安全準爆。本工程采用孔內微差網絡，將非電導爆管雷管按設計的段數裝入孔內，直接在孔內分段起爆。

2.6 爆破

由于此段工程臨近既有線，施工爆破必須在“天窗點”施工。施爆前，必須收到住站聯絡員及施工配合單位的起爆信號，并嚴格按照鐵路施工安全技術標準設立停車牌，安全員、防護員、施工配合單位相關人員、施工負責人到位后，由施工負責人發布起爆準備，命令爆破人員做最后一次驗收檢查和安全檢查，如無情況發生可命令起爆。起爆15 min后，由安全員進入爆破區內進行安全檢查，確認無啞炮現象和其他問題后，方可解除警戒，以鳴哨為號示明爆破完畢。然后，安全員對邊坡處是否存在危石情況進行檢查處理后，由現場負責人及施工配合單位相關人員通知住站聯絡員消點，保證既有線安全、及時行車。

2.7 清碴

爆破后由挖掘機、裝載機清碴裝車，自卸車運輸至指定地點。對于過大粒徑無法裝車的由爆破隊進行改用小炮分解，以利裝車，清理現場。

3 爆破安全防護

針對本工程特點除采用合理控制爆破技術外，還要加強防護，主要控制飛石和防止因爆破震動而引發的滾石。為保證既有線行車安全，采取以下兩種防護方案：

3.1 爆破體覆蓋

爆破飛石是威脅既有鐵路、電氣化設備、接觸網及電桿的主要因素，因此防止爆破飛石是確保爆破安全的重要手段，一般可采用覆蓋防護。

(1)覆蓋材料為長4～6 m、寬1 m的廢舊輸送帶，用雙層SNS主動柔性防護網將舊輸送帶夾在其中形成炮被(使不平整的巖石緊密的與炮被相連)，編織袋里裝土形成防護袋。

(2)覆蓋方法是用炮被覆蓋在巖體表面，再用雙層防護袋壓于炮被上。覆蓋時應注意保護起爆網路，保證安全起爆。

3.2 防護排架體系

防護排架是復線爆破常用的防護措施之一，其防護體系由鋼管、錨桿、竹架板與鐵絲網連接組成，在既有線與爆破區之間形成一道屏障，控制飛石及坡面滾石。防護排架體系見圖3。

3.2.1 坡角工字鋼排架的搭設

沿既有線每隔0.5～1 m垂直架立長4.5 m的工18工字鋼(立桿)，沿立桿每隔1.5 m水平架立φ40、長6 m的鋼管(橫桿)，采用焊接形式。且工字鋼基礎埋設地面下0.8 m，采用混凝土預埋。竹架板與鋼管間及竹架板之間用鐵絲綁扎牢固,以防坡面不穩定較大塊石頭從鋼管架間滾出。

3.2.2 防護排架搭設

沿既有線順坡每隔0.5～1 m垂直架立φ40、長6 m的鋼管(立桿)，立桿與立桿之間用套桿連接，在套桿兩端的立桿上用扣件固定套管。沿立桿每隔1.5 m水平架立φ40、長6 m的鋼管(橫桿)，立桿與橫桿之間用直角扣件連接，并用φ22、長2～2.5 m的砂漿錨桿固定于巖壁上。每個鋼管網絡節點布置1根錨桿，錨桿與鋼管通過錨桿鉤聯接。在錨桿上用鐵絲綁1根短桿，作為坡面撐桿，撐桿兩端分別緊靠坡面與立桿。

圖3 防護排架體系

鋼管架設到既有線邊坡頂線之上2～3 m，并用φ16鋼絲繩穿過鋼管拉到路塹頂20 m以外的地錨上，在排架頂布置面撐桿并頂在坡面上，用鐵絲與地錨相接。立桿底部通過地錨固定，錨桿傳入巖體內長度0.5～1 m，露出長度不小于1 m，立桿套在錨桿上。

竹架板與鋼管間及竹架板之間用鐵絲綁扎牢固,以防坡面不穩定小塊石頭從鋼管架間滾出。

3.2.3 錨桿布置

錨桿孔全部穿過層理和軟化結構面。采用錨固劑將錨桿錨固牢靠，錨桿與巖體錨固的長度應大于1 m，鉆孔直徑50 mm。

4 臨近既有線安全管理

4.1 現場安全管理

(1)開工前及時與鐵路設備管理單位簽定施工配合協議。本工程主要涉及的有公務段、車務段、供電段、鐵通公司4個部門。

(2)開工前對全體職工進行安全教育，學習并熟悉鐵道部頒布的現行鐵辦[2005]133號《鐵路技術管理規程》、《鐵路運營線施工及安全管理辦法》等有關行車地段施工注意事項的規定；特別是對安全員、防護員、住站聯絡員、施工負責人進行安全培訓，考試合格后方可上崗施工。

(3)進行應急管理，如編制應急預案、成立應急隊伍、儲備應急物資。發生突發事件后能夠立即啟動應急預案，將事故損失降到最低。

4.2 爆破安全管理

(1)加強組織管理，制定爆破和安全防護方案。成立控爆領導小組，由隊長組長，安全工程師具體抓控爆的日常工作。

(2)所有參加爆破人員必須持爆破作業證方可上崗作業。

(3)嚴禁閑雜人員進入爆破區，嚴禁在爆破區內抽煙和生火。

(4)裝藥人員必須按設計裝藥結構、裝藥量進行裝藥和堵塞，嚴禁亂打眼、多裝藥。

(5)做好警戒工作，警戒人員必須由責任心強、忠于職守的人員擔任，且做到服從命令、聽從指揮。

(6)爆破作業要點有：

①駐站聯絡員在每天爆破前2 h向車站提出“爆破施工申請表”，經認可后，即通知施工現場裝藥。

②炸藥在定點放炮前0.5 h必須在現場裝完，炮眼裝藥完畢到起爆時間不宜超過10 min。由安全員填寫好“爆破參數及裝藥量表”，現場爆破員連接好起爆網路。

③當接到“天窗點”封鎖命令后，雙方進行簽認，并按調度命令施爆。未接到命令，不準施爆。

④施工點接到命令后，在爆破點鐵路兩端800 m處做好警戒，同時檢查起爆網路是否處于正常狀態。

⑤人員全部撤離爆破區后，聯結起爆源，進行起爆。

⑥起爆兩炮以上時應派3人在不同方位計數聽炮。炮已全部響完，可于最后一炮響后5 min發出解除警戒信號。爆破人員進入爆破區，檢查有無盲炮、危石、落石，并由原裝藥人員當場處理瞎炮。處理瞎炮時不得解除警戒。

⑦經檢查確認線路暢通，施工負責人向車站聯絡員辦理開通手續，并經車站值班人員簽認消點、開通線路。

⑧對爆破后確實有危及行車安全的危石或其它情況需要處理，立即向車站報告，繼續申請要點，及時予以處置，以確保行車安全。

5 結束語

通過本工程臨近既有線路基石方擴塹施工，爆破效果良好，未發生任何安全事故，得出以下幾點結論：

(1)為確保爆破施工安全，減少對既有電氣化鐵路行車干擾，根據本段地形地質條件與周圍環境特點，總體選擇多循環、小規模、多工作面、淺孔控制爆破開挖方案。

(2)為控制飛石和防止因爆破震動而引發的滾石，采取爆破體覆蓋和設置排架防護等措施，保證既有線行車安全。

(3)嚴格按照現場安全管理和爆破安全管理進行作業，同時按照應急預案做好應急管理工作。

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[2] 敬敏.緊鄰既有鐵路線路控制爆破施工安全防護措施[J].建筑知識:學術刊，2014(不詳)：351-352.

[3] 王佳斌.淺析臨近既有線洛磧車站土石方爆破施工的技術與安全[J].城市建設理論研究:電子版，2013(7).

[4] 程志剛.臨近既有線鐵路路塹石方爆破施工控制技術[J].城市建設理論研究：電子版，2013(12).

[5] 楊建.淺談臨近既有線高邊坡土石方開挖施工[J].科學咨詢：科技·管理，2015(10):45-46.

王住剛(1985～)，男，本科，工程師，從事地鐵工程安全質量管理工作。

U215.3

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[定稿日期]2016-07-14