比鄰輕軌高架車站的石方控制爆破

孫 永，李健飛

（中鐵十四局集團(tuán)第四工程有限公司，山東濟(jì)南250002）

1 概述

為了改善沙特麥加地區(qū)每年因為穆斯林的朝拜造成的交通擁堵和減少人員踩踏等安全隱患，沙特決定在麥加地區(qū)修一條17.7km的輕軌鐵路。本工程由中國鐵建股份有限公司總承包，爆破施工部分承包給了國外承包商。因為前期國外承包商的工程進(jìn)度難以滿足工期要求，不能按時完成爆破任務(wù)，經(jīng)中國鐵建與國外承包商溝通協(xié)商，由中鐵十四局選派100多人的專業(yè)的爆破施工隊伍參與施工，經(jīng)過科學(xué)的設(shè)計和施工，圓滿地完成了爆破任務(wù)[1]。本文以輕軌高架車站周圍的石方爆破工程為例，介紹了比鄰輕軌高架車站石方控制爆破的施工設(shè)計和方法，為類似的工程積累了經(jīng)驗，提高了中國鐵建在國際上的知名度。

2 工程概況

輕軌高架車站北側(cè)30～50m范圍內(nèi)為爆破區(qū)域，前期國外承包商已對山體進(jìn)行了爆破開挖。被爆破山體的高程起伏較大，初始標(biāo)高或低于車站標(biāo)高，或與輕軌高架車站平齊，或高于車站標(biāo)高，被爆破山體距輕軌高架車站的距離也不相同，部分山體邊坡緊靠輕軌高架車站，其他山體邊坡則距離車站較遠(yuǎn)，如圖1、圖2所示。被爆破山體為花崗巖，巖石強(qiáng)度較大。

圖1 輕軌高架車站近區(qū)山體示意圖

圖2 輕軌高架車站遠(yuǎn)區(qū)山體示意圖

3 爆破總體方案

因爆破區(qū)域的初始標(biāo)高不盡相同，從初始標(biāo)高達(dá)到設(shè)計標(biāo)高的下挖深度范圍為5～15m，計劃通過一次爆破便達(dá)到設(shè)計標(biāo)高，而不采取分層爆破的方式。根據(jù)山體距離車站的遠(yuǎn)近程度分別采用了不同的爆破順序。

邊坡緊靠車站的區(qū)域，為了方便爆堆的清運和避免爆破后的爆堆向南滑落對車站墩身造成損傷，采用先預(yù)裂爆破，使爆破區(qū)域與山體分離，其它炮孔后爆的方法。傳爆方向由預(yù)裂孔向車站方向傳爆，如圖3所示。

圖3 邊坡緊靠車站時傳爆方向示意圖

邊坡距離車站較遠(yuǎn)的區(qū)域，山體和車站之間留有爆堆滑落的距離，先由車站方向向山體方向傳爆，后光面爆破形成邊坡，光爆層厚度為1.5m，如圖4所示。

圖4 邊坡距離車站較遠(yuǎn)時傳爆方向示意圖

4 爆破參數(shù)設(shè)計[2-3]

4.1 主炮孔爆破參數(shù)設(shè)計

根據(jù)現(xiàn)場實際情況和施工條件，臺階高度H取5～15m，超深h=0.1H=0.5～1.5m，孔深L=H+h=5.5～16.5m，孔徑d=79mm，最小抵抗線W=2.1～2.5m，孔距a=mW=2.5～3m（炮孔密集系數(shù)m取1.2），排距b=W=2.1～2.5m，填塞長度l2=1.2b=2.5～3m，裝藥長度l1=Ll2=3～13.5m，單耗q=0.4～0.5kg/m3，單孔裝藥量最大不超過56kg。

4.2 光面爆破和預(yù)裂爆破參數(shù)設(shè)計

因機(jī)械條件的限制，光面爆破的鉆孔直徑d=79mm；臺階高度H與主體石方爆破臺階相同，取5～15m；炮孔的超深h=0.1H=0.5～1.5m，則孔深L=H+h；最小抵抗線W光=Kd=1.5m（其中K取20）；光面爆破孔距a光=mW光=1.0m（m為炮孔密集系數(shù)，取0.7）；線裝藥密度q光=K光a光W=0.3kg/m（查表K光取200g/m3），則單孔裝藥量Q光=q光L。

預(yù)裂爆破的鉆孔直徑d=79mm；臺階高度H、炮孔超深h、孔深L和光面爆破取值方法相同；預(yù)裂爆破孔距a預(yù)=0.7m；線裝藥密度q預(yù)設(shè)計為0.4kg/m，單孔裝藥量Q預(yù)=q預(yù)L。

光面爆破和預(yù)裂爆破的填塞長度均為2.5～2.8m。

4.3 炸藥和雷管

光爆孔和預(yù)裂孔采用?22mm的2#巖石乳化炸藥，其他炮孔采用散裝多孔粒狀銨油炸藥。雷管為高強(qiáng)度高精度導(dǎo)爆管雷管，其延期時間分別為17ms、42ms、500ms。

4.4 裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計

4.4.1 深孔爆破裝藥結(jié)構(gòu)

深孔爆破采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，按設(shè)計藥量從炮眼底部自下而上將炸藥裝入。每個炮眼內(nèi)均裝延期時間為500ms高強(qiáng)度高精度導(dǎo)爆管雷管，雷管插入?22mm乳化炸藥卷內(nèi)，采用反向起爆法將炸藥卷裝在孔底。因地制宜，采用巖屑作填塞物，逐層搗實堵滿為止。見圖5。

圖5 深孔爆破裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

4.4.2 光面爆破和預(yù)裂爆破裝藥結(jié)構(gòu)

預(yù)裂爆破采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，雷管采用反向起爆隨炸藥卷裝在孔底，如圖6所示。

圖6 預(yù)裂爆破裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

光面爆破采用分段裝藥結(jié)構(gòu)，將藥卷分段均勻捆綁在導(dǎo)爆索上裝入孔內(nèi)，采用空氣間隔，如圖7所示。

圖7 光面爆破裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

4.5 起爆網(wǎng)路設(shè)計

采用微差起爆網(wǎng)路，矩形布孔，如圖3、圖4所示，延期時間設(shè)置為孔內(nèi)500ms，孔外孔間17ms，孔外排間42ms。光爆孔與主炮孔一起分段延期起爆，預(yù)裂孔在主炮孔起爆前起爆，并在預(yù)裂孔爆破完成后再起爆主炮孔。

5 爆破安全

（1）避免高架車站的墩身受到爆堆滑落或是爆破飛石的破壞，在墩身外用鐵絲固定一層木方進(jìn)行防護(hù)，如圖8所示。

圖8 橋墩防護(hù)截面示意圖

（2）保證填塞質(zhì)量，避免出現(xiàn)飛石。裝藥完畢后用不吸水的材料在炸藥和填塞物之間做一層隔離，避免填塞物使炸藥受潮；因當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件的影響，缺少填塞用的黃土，用巖屑作為填塞物，逐層搗實，填塞物中含有極少水分且采取了防護(hù)措施，避免了孔內(nèi)多孔粒狀銨油炸藥受潮拒爆。

6 爆破效果

爆后效果如圖9所示，緊靠車站的邊坡爆破后爆堆破碎度好、便于清運，無爆破飛石，未對車站墩身造成損傷，達(dá)到了預(yù)期的效果。

圖9 爆破效果圖

7 總結(jié)

（1）在比鄰輕軌高架車站石方控制爆破中，采用的先預(yù)裂爆破，后由預(yù)裂孔向自由面方向起爆的方法，有效地保護(hù)了車站橋墩墩身。

（2）進(jìn)行填塞時，因當(dāng)?shù)貨]有粘性黃土，故用巖屑做填塞物，逐層搗實，無爆破飛石產(chǎn)生。在類似環(huán)境條件下施工時，采取措施使孔內(nèi)銨油炸藥不會受潮拒爆，可向巖屑中加入少量水，提高填塞質(zhì)量。

（3）為確保毫秒微差逐孔起爆的實現(xiàn)，同時節(jié)約成本，可以采用高強(qiáng)度高精度導(dǎo)爆管雷管來代替數(shù)碼電子雷管。