临近铁路既有线石方爆破的安全控制

2014-03-25

中国新技术新产品 2014年6期

（中铁十七局集团第四工程有限公司，重庆 401121）

临近铁路既有线石方爆破的安全控制

贾伟龙

（中铁十七局集团第四工程有限公司，重庆 401121）

随着我国铁路运输量的不断增大，对铁路运输能力的要求也越来越高，常通过对既有铁路线路进行改造，采取增建二线的方法来提高铁路运量。然而，在增建二线时会面临很多临近既有线施工的安全问题，本文以宁西二线NX2标段为例，介绍在不影响既有线行车、设备及人员安全的前提下，进行紧邻既有线高边坡路堑爆破施工。

铁路线路；临近；爆破；施工；安全控制

1 概述

宁西二线（郑州局管段）NX2标段，起讫里程K248+289.5～K326+843.8全长78.55km。全标段均属低山丘陵地区，地形起伏较大，新增二线与既有线之间的线间距为4.0 m～69m，最大挖深24m，总爆破开挖方量134.1万m3。宁西铁路每天开行列车34对，行车密度大，属复杂环境下的石方爆破。本标段路堑岩石为泥岩夹砂岩、砾岩夹泥岩、片岩等，属于软石和次坚石，地下水量小。

2 爆破方案设计

2.1 爆破方案

本文重点介绍线间距＜5米，开挖宽度＜6米的地段爆破施工，结合以往类似工程的实践经验，总体原则上采用机械、浅孔相结合的方法开挖主体石方。开挖深度小于1.0m的石方，采用机械开挖，开挖深度大于1.0m小于3m的石方，采用浅孔爆破的方式开挖。确定爆破方案如下：

采用预留隔墙台阶爆破法。自上而下分台阶进行开挖，预留岩墙采用浅眼台阶式弱松动爆破方法，台阶高度2.5m，岩墙顶宽不小于1.5m，底宽不小于3m，爆后用挖掘机将破裂的岩块挖离坡面后，再用机械处理。主爆区采用浅孔松动爆破，台阶高度2.5m。（见图1、图2）

2.2 爆破参数的选取

（1）主控制爆区浅孔爆破参数

炮孔平面布置成梅花型或长方形布孔，钻孔孔径Φ=42mm，垂直钻孔，使用管状乳化炸药，计算得到浅眼台阶控制爆破参数列于表1。

（2）预留岩墙爆区浅孔爆破参数

岩墙爆区随主爆区同时下降，其基本参数为：钻孔孔径d=42mm，垂直钻孔，台阶高度H=2.5m，超钻h=0.5m，钻孔深度L＝3.0m，岩墙顶宽1.5m，沿岩墙中心纵向钻一排孔，抵抗线W＝0.75m，孔距a＝1.0m。

（3）主爆区浅孔药量设计

取填塞长度L1＝1.0～1.8m，装药长度L2＝0.4～2.8m，单孔装药量Q1＝0.36～2.52kg，炸药单耗为0.35～0.4kg/ m3。

图1 预留岩墙主爆破方案意图

图2 岩墙拆除爆破钻孔装药布置示意图

（4）预留岩墙浅孔药量设计

取填塞长度L1＝1.8m，装药长度L2＝1.2m，单孔装药量Q1＝1.08kg，炸药单耗为0.2kg/m3。

表1 浅孔台阶控制爆破参数

表2 安全爆破距离和最大装药量关系

2.3 装药结构

浅眼台阶控制爆破采用管状乳化炸药做主爆炸药，整卷下装，起爆雷管置于炮孔底部。使用钻屑或黄粘土堵塞。

2.4 起爆模式

采用微差起爆方法，同时视作业面情况、环境条件和开挖深度分别采用斜线形、直线形等起爆模式。

2.5 起爆网络

主炮孔采用毫秒微差起爆方法，排间自外向内顺序起爆，排间微差时间为50ms。采用电与非电混合式起爆网路，即孔内和主体网路连接均使用导爆管雷管，最终由电雷管引爆。

2.6 爆破施工工艺流程

清表层→标高测量→计算孔网→装药量设计→布孔→钻孔→验孔→做验孔标签→重新核算单孔装药量→做装药量标签→提报爆破器材计划→装药→填塞→连线→检查孔网连线→申请封锁点→防护→警戒→起爆→爆后检查→撤除警戒。

3 爆破振动安全距离计算和控制措施

3.1 爆破振动安全距离计算

为保证爆破时周围建筑物设施的安全，根据《爆破安全规程》，对爆破振动进行安全距离计算，校核爆破设计的装药量，控制一次起爆最大药量，减弱振动效应，确保爆区四周居民、建筑物和设施的安全。对于一般的建筑物我国规定的允许地面振动速度为3cm/s，按《爆破安全规程》V=3cm/s，V=10cm/s分别计算，装药量和安全距离计算结果见表2。施工过程中根据爆区与既有建筑物的距离来确定一次最大起爆药量。

3.2 爆破振动控制措施

为了降低爆破振动，可考虑以下措施：

（1）根据爆破区域的实际环境情况采用诸如微差爆破、预裂爆破、缓冲爆破等积极的爆破减振技术。

（2）选择合理起爆间隔时间，控制最大单响药量，避免采用压碴爆破方式进行多排孔爆破。

（3）确定合理的起爆方向和起爆顺序，尽可能使爆破最小抵抗线侧向保护目标。

（4）正常爆破施工前利用几次小规模的爆破试验，寻找爆破振动的衰减规律，并确定出振动衰减公式中的有关参数，由此可根据被保护物的振动安全要求，确定最大允许单响药量或最小安全距离，指导爆破施工。

4 爆破安全防护措施

宁西二线NX2标段石方开挖均在既有路堑边坡附近作业，且既有线列车运行较密集，施工困难，安全风险大。施工时，对既有线防护采用刚性和柔性防护相结合的方式，确保既有线的行车安全。

4.1 防滚石措施

（1）既有边坡受到以前开挖爆破的影响，具有一定的损伤范围，为了防止边坡开裂产生滚石，危及既有线的安全，故在既有边坡上覆盖布鲁克网。将锚杆打在预留岩墙上，然后固定上布鲁克网。

（2）安排两层拦石排架。上层拦石排架采用植入钢管式搭设。钢管排架搭设方法：在路堑一级平台台阶上架设钢管排架，钢管采用ф50mm无缝钢管，竖向钢管间距1.0m，横向钢管间距1.0m，纵横钢管交叉采用扣件联接，在钢管靠线路的内侧满铺竹夹板封闭，竹夹板用8号铁丝绑扎牢固，形成拦石栅栏，竖向钢管植入岩层厚度不小于1m，必要时用混凝土浇注，整个排架每隔1.5m加设一根斜撑，以保证排架的稳定性，详见图3。下层拦石排架的搭设要求与上层相同，但要搭设在轨道旁的水沟外侧表面上。4.2防飞石措施。

装药前应认真校核各个炮孔的最小抵抗线，如有变化，必须修正装药量，不准超量装药。保证堵塞质量，不但要保证堵塞长度，而且保证堵塞密度，堵塞物中避免夹杂碎石。在爆破体上覆盖弹性防护材料，主要有大布鲁克网、小布鲁克网、汽车轮胎（或废旧输送带）做的炮被等。大布鲁克网规格为200mm×200mm，小布鲁克网规格为20mm×20mm。

防护方法：布鲁克网安装前，如原设计边坡有浆砌片石防护，则先人工拆除坡面浆砌片石，在二级排架底部稍上部位先打一排竖直锚杆，同时在爆破范围外的边坡上打一排地锚杆，锚杆的锚固深度为5m，直径为22mm，间距为2.5m～3.5m，然后将大布鲁克网固定在锚杆上拉紧。大布鲁克网直接覆盖于被爆山体之上，小布鲁克网以及“炮被” 直接固定在大网上。小网在覆盖时其相邻两边缘要叠加20～30cm，以免产生漏石。待形成一定的工作面以后，将大布鲁克网三面加以固定，只留出碴作业面方向，在工作面用木支撑将网适当撑起，人在里边作业，装药连线完毕后，拿走木支

撑，形成一个几乎封闭的防护体系。