爆破飞石、滚石多元立体防护控制技术*

郭 尧 薛 里

(1.海南省跨海工程筹建办公室；2.中国铁道科学研究院铁道建筑研究所)

爆破飞石、滚石多元立体防护控制技术*

郭 尧1薛 里2

(1.海南省跨海工程筹建办公室；2.中国铁道科学研究院铁道建筑研究所)

结合重庆至涪陵段铁路二线紧邻既有线爆破施工实例,介绍了紧邻既有铁路高陡边坡控制爆破的爆破参数优化、表面覆盖防护、边坡岩体防护、特殊对象的专项防护和爆破振动监测方法，提出多元立体防护控制技术，实现了施工有序、快速、安全的目标,取得了良好的社会效益和经济效益。

爆破飞石 爆破滚石 多元立体防护 控制爆破

通过对紧邻既有铁路线周边爆破区域环境的调查，分析对既有铁路线运营安全的主要危害是爆破振动、飞石和滚石。因此，在紧邻既有铁路线的爆破设计中，需考虑设计减小振动、预防飞石和滚石、阻碍滚石速度和严防滚石弹跳等问题[1]。

多元立体防护体系主要针对上述危害，实施空间上封闭、时间上连续的防护技术系统：①主动技术措施，对能量源的释放和作用过程进行控制，即优化爆破技术方案；②被动防护技术措施，通过一定的防护措施,控制可能产生的爆破危害效应或趋势，降低其危害程度、危害时间、危害区域，确保不对周围环境构成危害；③信息化技术措施，对爆区周围既有铁路线设施进行爆破振动监测，利用监测结果对施工方案和安全防护措施进一步优化，保障既有铁路的运营安全[2]。

重庆至涪陵段铁路二线ZDK34+007.45-YDK52+570.5段工程环境特别复杂，为保护既有铁路在爆破时行车安全，拟在该爆区与既有铁路之间设置多元立体防护体系。

1 合理爆破参数选择

通过对爆破参数与爆破效果之间关系的分析比较，确定了渝涪二线扩堑岩石的合理爆破参数，包括孔网参数(最小抵抗线、孔排距、孔深等)和装药参数(装药密度、单耗、堵塞长度等)，选择有利于提高爆破破碎质量的起爆网络，确保施工质量[3]。

2 表面覆盖防护

2.1 主控爆区防护

岩墙内部主控爆区全部采用表面覆盖防护，以防止起爆时个别飞石的飞散，大大降低滚石和飞石的初始速度，减少飞石距离，避免跳跃现象。具体做法是：为每个孔口上压两张由废旧胶皮带做的炮被，面积1 m2，炮被上封压1个约30.0 kg的砂包。沙包用尼龙绳系好，反扣在炮被上，见图1。

图1 主控区爆破体表面覆盖防护

2.2 预留岩墙地段爆破施工

为控制飞石，炮孔顶部采用柔性防护层覆盖，在爆破体上设置同主控区一样的沙袋和炮被；由于预留岩墙自身特点，为保证其爆后自稳，设置封闭刚性防护体系(由布鲁克网、钢丝网、绳网组成)，稳定岩墙，为确保防护体系自身牢靠，在内侧边坡采用0.5 m 长锚杆固定。该体系刚柔结合，既给出了爆区膨胀空间，又控制爆区过度膨胀失稳、防护强度高[4]。见图2。

图2 预留岩墙爆破体表面覆盖防护

3 边坡岩体防护

为确保既有铁路行车安全，本段工程均采用立体防护进行路堑边坡爆破作业。

3.1 布鲁克网防护

布鲁克网分为被动网和主动网。被动网防护系统由钢丝绳网+锚杆+上下拉锚绳+高强度钢丝格栅网+消能环+上下支撑绳+工字钢柱+底座等部件构成，通过钢绳网和钢柱联结成一个整体，阻止爆破滚石下坠，见图3；主动网防护系统通过钢丝绳锚杆+支撑绳+缝合绳+钢丝格栅锚固在边坡坡面上，该系统作为一个整体，将集中荷载均匀向四周传递，降低单根锚杆的锚固力要求，从而使系统能承受较大的荷载，达到局部受载整体作用的目的。见图4。

图3 布鲁克网被动防护系统

图4 布鲁克网主动防护系统

3.2 拦石排架防护

拦石排架必须自身可靠且能抵御外力，采用钢管+竹夹板排架搭设。钢管选用φ50 mm无缝钢管，竖向、横向间距均为1.0 m，采用扣件搭接交叉钢管；满铺竹夹板于钢管架外侧，采用8#铁丝绑扎牢固；排架植入岩层混凝土浇注，深度不小于1 m，为保证排架的稳定性，每隔1.5 m设一根钢性斜撑，形成拦石栅栏。见图5。

3.3 人工土埂防护

为防爆破滚石危害，常在爆区设置高于保护区地段、爆区抛掷方向的土埂。采用人工装填沙袋，垒砌而成一个底1.8 m宽，高1.5 m人工土埂，以保证爆破施工安全，见图6。

4 特殊对象的专项防护[5]

为防滚石砸压接触网支柱，采用立柱+砂包+木枕的形式防护。立柱采用16#工字钢，每根长3 m，嵌入部分不小于1 m，间距不大于1 m，距离接触网杆塔外侧底部不少于1 m；工字钢之间采用不小于直径25 mm钢筋或45#角钢焊接，接缝处按相关要求满焊，连接角钢(钢筋)数量每处不应少于4根。枕木与立柱用铁丝绑扎，砂袋单层高度1.5 m，枕木间距不能大于30 cm，立柱基坑长宽不小于30 cm，深度不小于1 m，用C20混凝土填充。如现场有条件在线路侧增设斜撑或外侧增设地锚拉杆，见图7～图9所示。

图5 拦石排架(单位：m)

图6 人工垒砌土埂

图7 接触网支柱防护平面

5 爆破振动监测

通过爆区附近的岩墙、轨道、站台和民房地面质点振动速度监测，分析爆破振动强度及其对既有铁路和周围民房的影响，并对其进行安全评价，同时为以后的爆破提供设计依据，达到信息化施工的目的[6-7]。具体监测示意见图10～图12。

图8 接触网支柱防护立面

图9 接触网支柱防护

图10 轨道振动监测

图11 站台振动监测

图12 民房振动监测

6 防护效果评价

本段工程爆破历时1.5 a，涉及高陡边坡8处，爆破次数超过千次，清除石碴超过200万m3。通过采用多元立体防护体系，整个爆破过程安全可控，没有因滚石、飞石和振动危害对既有铁路线运营产生影响，爆破施工效果良好。实践证明，多元立体防护体系技术上可行、经济上合理，可为类似工程提供借鉴。

[1] 李夕兵，凌同华，张义平.爆破震动信号分析理论与技术[M].北京：科学出版社，2009.

[2] 阳生权，周 健，刘宝琛.爆破震动作用下公路隧道动力特性分析[J].岩石力学与工程学报，2005，24(s2)：5803-5807.

[3] David E， Siskind Mark S， Stagg. Environmental effects of blasting and their control, In Pro. Of 13 Symp. On Explosives and Blasting Research[R]. Las: 1997.

[4] Ngoma J C， Grobler H P， Neethling P C. Smoothwall blasting at Finsch diamond mine using the EZ-Tronic electronic detonator system，In Fragblast-6[R]. Johannesburg: South African Institute of Mining and Metallurgy，1999.

[5] 张敏江，郭 尧.直剪试验中对土抗剪强度的一种修正方法[J].沈阳建筑大学学报，2005，21(2)：96-98.

[6] 卓效明.厦门仙岳山公路隧道爆破振动测试报告[J].现代隧道技术，2002，39(2)：59-64.

[7] 杨年华，刘 慧.近距离爆破引起的隧道周边振动场[J].工程爆破，2000，6(2)：6-10.

*铁道部重点科技项目(编号：2011G016-L)。

2015-04-27)

郭 尧(1983—),男,助理研究员，硕士，570204 海南省海口市美兰区海府路51号。