紧邻铁路线级建筑物石方控制爆破施工技术实践

谢锋涛

【摘要】 随着国家大量的铁路复线和周边城市配套基础设施的建设。土石方爆破开挖对运行线路产生重大安全隐患，对运输线路、人民财产造成不可弥补的损失。通过大量石方爆破的施工实践和摸索，实现了紧邻铁路运营线路的土石方爆破开挖的精确控制，消除了对铁路运营安全隐患，降低了施工成本，提高了施工效率。

【关键字】 石方 控制爆破

1、爆破方案

1.1、施工准备

爆破施工前，在全面熟悉设计文件和设计交底的基础上，进行现场核对和施工调查；向爆破作业影响范围所涉及的部门通报爆破施工概况及可能造成的影响，并征询相关部门的意见，确保施工顺利进度。

爆破设计

根据地形的开挖标高，以及钻眼和挖装机械的情况确定梯段分层厚度、钻孔直径和钻孔倾斜角。根据岩石性质、临空面等情况，确定爆破参数、起爆顺序和网络设计。编制实施性的施工方案报监理工程师、业主以及公安部门批准，并及时提出开工报告。

爆破环境复查

详细调查与复查各石方爆破段空中、地面、地下构筑物类型、结构、完成程度及其距开挖界距离。重要地段施工前，实测与地质、地形有关的爆破震动参数。施工中发现问题时及时处理并提出修改意见。

1.2、施工思路

由于路堑边坡陡峭，临空方向朝向铁路方向。采用拉槽法施工，背向一侧拉槽，作为爆破临空面，分台阶开挖，主体爆破以中深孔爆破为主，浅孔爆破为辅。

1.3、施工防护

铁路爆破区域紧邻既有铁路线，必须采取积极有效的防护措施，以确保铁路运输及设备安全。防护措施采用2道防护栏构成，第一道防护栏设置在山体中部，高度4.5m；第二道防护栏设置在靠近铁路边山脚下，距离既有铁路电气化接触网输电线大于1.5m，防护高度以超过既有铁路电气化接触网1m为准。

主体爆破以中深孔爆破为主，浅孔爆破为辅，从上而下分层分梯段后退式开挖，确保爆破最小抵抗线方向背向铁路。中深孔爆破施工设备拟采用2台英格索兰全液压钻机，钻孔孔径89mm，循环爆破进尺6～10m（地表段适当减少孔深）。

在既有铁路接触网支柱20m范围内机械能挖动的，尽量采用机械开挖，挖不动的采用浅孔爆破，拟采取进行炮眼覆盖防护，自下而上防护结构为：用砂袋垫高20～30cm，在砂袋上放钢轨、钢筋网、胶皮，再在上面压上一层砂包。因为采取的是小规模的多段毫秒微差浅眼松动爆破方案，装药量不大，只要按松动爆破装药，这种防护结构能有效地把爆破飞石限制在覆盖体内，防止飞石外逸。总施工方法及防护设施如下图1-1所示。

1-1 总施工方法及防护设施

1.4、爆破参数设计原则

根据爆破岩层地质条件及特点，为了有效地破碎岩石，同时为了防止岩石过分飞散，采用加强松动控制爆破形式；为了提高岩石破碎度，采用电微差爆破网路；为确保铁路运输安全，遵循“多打孔少装药”的原则，采取最小抵抗线方向背向铁路，并确保铁路方向抵抗线为最小抵抗线的1.2～1.5倍及预裂爆破等技术措施。

1.5、爆破参数确定

由于既有铁路接触网支柱距离爆破区域较近，最小距离约5m，考虑到爆破震动对接触网支柱的影响，本爆破参数拟按深孔爆破区及浅孔控制爆破区设计。

1.5.1、深孔爆破区爆破参数

（1）普通炮眼爆破参数

a、台阶高度H

根据爆区周围环境、岩石硬度、块度要求及钻爆装运机械设备情况综合，本工程取梯段高度H=10m。

b、钻孔直径D

采用全液压钻机，钻孔直径D=89㎜，垂直钻孔。

c、超钻深度h

按h=0.1H考虑，H=10m，h=1.0m。

d、钻孔深度L

L=H+h=11.0m。

靠近预裂控制爆破区的炮眼深度根据放坡倾角适当较少，不得穿过预裂控制爆破区。

根据岩石硬度及可爆性，暂取q1=0.45㎏/m3，在爆破试验后进行调整。

e、单位岩石消耗炸药量q1

f、装药长度L1和填塞段长度L2

填塞段长度按下式计算：

L2=32D=2.85m。

装药长度L1=L—L2=11—2.85=8.15m。

g、单孔装药量Q

选用药卷直径为Φ=70mm，延米装药量为4.1kg/m，则

Q=8.15m*4.1kg/m=33.4kg。

h、炮眼间距a和排距b

根据每孔装药量33.4kg，每孔爆破体积为：

V=33.4/0.45=74.3（m3）

S=74.3/10=7.43（m2）

暂定炮眼间距a=3.0m，b=2.5m。

i、裝药结构与填塞

采取孔底连续装药，耦合装药，中间不留空隙。

自药包到孔口用炮泥堵塞密实，中间不留空隙。

详见炮眼布置图见1-2：

（2）预裂炮眼参数

为确保边坡稳定及平整度，本方案沿着边坡开挖轮廓线布置一排预裂爆破孔，炮孔倾角与设计坡率倾角相一致，主要爆破参数如下：

a、炮眼直径

采用全液压钻机，钻孔直径D=89㎜，倾斜钻孔，暂按1：0.75坡率计算，倾角为56°。

b、炮眼深度L

根据台阶高度及倾角，炮眼深度取L=12.5m。

c、延米装药量 和装药不耦合系数

1-2 深孔炮眼平面布置图

采取φ32mm药卷，不耦合装药，q1=1.0kg/m。

视现场试爆效果，再定是否加入导爆索。

d、装药长度L1和填塞段长度L2

填塞段长度L2=1.5（m）

装药长度L1=L—L2=12.5—1.5=11.0（m）。

e、单孔装药量Q

计算药量Q1= L1* q1=11.0（kg），底部1m需加强装药量Q2=1.0kg，

Q= Q1+ Q2=12.0（kg）

f、炮眼间距a和排距b

每孔爆破体积为：

V=11.0/0.45=24.4（m3）

S=24.4/12.5=1.96（m2）

暂定炮眼间距a=1.0m，b=2.0m。

g、装药结构与填塞

采取孔底连续装药，不耦合装药。试爆后根据效果，可加入导爆索。

自药包到孔口用炮泥堵塞密实，堵塞前需用胶袋把药包顶部封好，防止炮泥充填药包与孔壁空间，确保不耦合装药效果。

1-3 预裂炮眼立面布置图

1-4 预裂炮眼平面布置图

1.5.2、淺眼爆破区爆破参数

（1）普通浅眼爆破参数

围绕着既有铁路线接触网支柱20m半径范围拟采用小孔径浅眼爆破，以减少爆破震动对线塔的影响。

a、炮眼直径D

根据所采用的施工设备（7655或YT28凿岩机），炮眼直径为D=42mm。

b、炮眼深度L

炮眼深度取L≤3m。

c、延米装药量 和装药不耦合系数

采取耦合装药，q1=1000～1200g/m。

d、装药长度L1和填塞段长度L2

填塞段长度按下式计算（按L=3m核算）：

L2=25D=105cm。

装药长度L1=L—L2=300—105=195cm。

e、炮眼间距a和排距b

该地层为微风化砂岩，松动爆破炸药单耗约为0.4kg/m3（暂定值，爆破试验后确定）。则每孔装药2.34kg（按每米装药1200g计），每孔爆破体积为：

V=2.34/0.4=5.85m3

S=5.85/3=1.95m2

暂定炮眼间距a=1.5m，b=1.3m。

f、装药结构与填塞

采取孔底连续装药，耦合装药，中间不留空隙。

自药包到孔口用炮泥堵塞密实，中间不留空隙。

（2）松动爆破

a钻孔参数选定

钻孔直径D： 现有钻头直径32mm；

钻孔间距a、排距b：a=1.0-2.0m，b=1.0-2.0m

炮孔斜度为1：0.3，孔深为3.5m

b装药量

每孔装药量Q=q×V

q为岩体单位体积耗药量，kg；V每个炮孔所担负的爆破体积，kg/m3。q取值0.3-0.6之间

2、控制措施

2.1、边坡超欠挖控制

为控制边坡超欠挖量，采取如下措施控制：

1、坚持测量先行原则，按照测量边界桩位用石灰粉撒在边界线上，禁止超界钻孔。

2、严格按照设计图分级坡高及坡率要求控制钻孔的倾角及深度，防止超钻和钻偏。

3、采取预裂爆破技术，不耦合装药，通过多次爆破试验确定最佳爆破参数，减少对边坡的扰动及保证坡面的光洁度。

3、对局部较小的欠挖采取小爆破机械爆破开挖，保证坡面平整

3.1、爆破有害效应控制

主要包括爆破震动、爆破个别飞散物等的控制，主要控制措施如下：

3.2、爆破震动控制措施：由于爆破点距离既有铁路接触网支柱较近，最小距离约5m，在接触网支柱附近的爆破作业时对爆破震动的控制要求极高。主要采取控制单段装药量的措施来控制爆破震动。

检算爆破振动安全距离RV

爆破振动V按下式计算：

RV=（K/V）1/a Q1/3

式中K、a—与爆破地点地形、地质条件有关的系数和衰减指数，见表5-13

爆区不同岩性的K、a值 表5-13

岩 性 K a

坚硬岩石 50～150 1.3～1.5

中硬岩石 150～250 1.5～1.8

软岩石 250～350 1.8～2.0

Q—最大一段装药量

R—测点与爆破中心的距离，m。

施爆部位为微风化砂岩，爆破震动计算如下：

参数选取：K=150，a=1.8，对于接触网支柱暂取V=3.0cm/S。

爆破装药量控制表 表5-14

序号 爆破点与铁路线边缘距离R（m） 最大一段装药量（kg） 备注

1 3 0.04

2 4 0.09

3 5 0.18

4 6 0.32

5 7 0.51

6 8 0.75

7 9 1.07

8 10 1.47

9 11 1.96

10 12 2.54

11 13 3.23

12 14 4.04

13 15 4.97

14 17 7.23

15 20 11.78

16 25 14.07

17 30 23.00

18 35 63.13

19 40 94.24

20 45 134.17

根据《爆破药量控制表》，接触网支柱20米范围内拟采用小孔径淺孔爆破，其他范围拟采用中深孔爆破，爆破时需严格按照《爆破药量控制表》控制单段装药量，以减少爆破震动对接触网支柱的影响，必要时需对支柱基础采取加固措施。

3.3、爆破飞石或滚石控制

由于爆破山体较高且陡，紧邻运输既有铁路线，为防止爆破飞石或滚石对铁路设施造成损坏，除在技术上做好控制措施外，还应加设两道防护屏障与浅炮眼覆盖相结合等防护措施，确保铁路运输安全。

为了控制爆破飞石的飞散距离，采取如下控制措施：

a、通过爆破实验，核算装药量，按松动爆破装药，使爆破作用指数n≤0.75；

b、通过对爆破抵抗线的严格计算，确保铁路方向的抵抗线为最小抵抗线的1.2～1.5倍以上；

c、每孔装药前，必须严格按照核算该孔的最小抵抗线及合理装药量，确保堵塞长度及堵塞质量。

d、在爆破区与铁路之间搭设两道防护屏障，防止个别飞散物逸出。防护屏障共三层，最里一层ф89*3mm钢管，间距为1m*1m，一层ф6mm钢筋网 ，网格为250*250mm，最外一层为14#铁丝网，网格为50*50mm，靠近铁路边的安全防护屏障的高度以超过既有铁路接触网支柱2～3m为准，约10m；第二道安全防护屏障高度为4.5m。

f、对于深孔爆破区域，只要严格按照上述（1）、（2）、（3）项控制措施执行，保证炮眼堵塞长度略大于最小抵抗线及堵塞质量，基本上不会产生飞石，故不必要考虑进行直接覆盖防护。对于浅孔爆破区域，拟采取进行覆盖防护，自下而上防护结构为：用砂袋垫高20～30cm，在砂袋上放钢轨、钢筋网、胶皮，再在上面压上一层砂包。因为采取的是小规模的多段毫秒微差浅眼松动爆破方案，装药量不大，只要按松动爆破装药，这种防护结构能有效地把爆破飞石限制在覆盖体内，防止飞石外逸。

3.4、爆破碎石块度控制

主要采取如下措施控制：

a、采取MS级延期爆破，使爆破后岩石二次碰撞，减小爆破碎石块度；

b、采取较小的排距和较大的孔距。

c、如出现个别大块则采取二次爆破或机械二次破碎。

4、结束语

通过大量的施工实践和总结，任何详尽地质资料和调查都不能精确的反映地质状况，必须对每次爆破的效果进行评估和修正，对开挖断面位置的地质进行详细的探查，发现情况及时对紧邻区域的爆破参数进行修正，以确保下次爆破效果。在思想上牢固树立谨小慎微的严肃态度，行动上要如履薄冰、如临深渊，不放过任何一个可疑点。才能保证万无一失。

参考文献

〔1〕王桂元；；铁路复线高边坡，深路堑石方控制爆破安全施工技术〔j〕；建筑安全；2000年01期

〔2〕爆破安全规程（GB6722-2011）