比邻轻轨高架车站的石方控制爆破

孙 永，李健飞

（中铁十四局集团第四工程有限公司，山东济南250002）

1 概述

为了改善沙特麦加地区每年因为穆斯林的朝拜造成的交通拥堵和减少人员踩踏等安全隐患，沙特决定在麦加地区修一条17.7km的轻轨铁路。本工程由中国铁建股份有限公司总承包，爆破施工部分承包给了国外承包商。因为前期国外承包商的工程进度难以满足工期要求，不能按时完成爆破任务，经中国铁建与国外承包商沟通协商，由中铁十四局选派100多人的专业的爆破施工队伍参与施工，经过科学的设计和施工，圆满地完成了爆破任务[1]。本文以轻轨高架车站周围的石方爆破工程为例，介绍了比邻轻轨高架车站石方控制爆破的施工设计和方法，为类似的工程积累了经验，提高了中国铁建在国际上的知名度。

2 工程概况

轻轨高架车站北侧30～50m范围内为爆破区域，前期国外承包商已对山体进行了爆破开挖。被爆破山体的高程起伏较大，初始标高或低于车站标高，或与轻轨高架车站平齐，或高于车站标高，被爆破山体距轻轨高架车站的距离也不相同，部分山体边坡紧靠轻轨高架车站，其他山体边坡则距离车站较远，如图1、图2所示。被爆破山体为花岗岩，岩石强度较大。

图1 轻轨高架车站近区山体示意图

图2 轻轨高架车站远区山体示意图

3 爆破总体方案

因爆破区域的初始标高不尽相同，从初始标高达到设计标高的下挖深度范围为5～15m，计划通过一次爆破便达到设计标高，而不采取分层爆破的方式。根据山体距离车站的远近程度分别采用了不同的爆破顺序。

边坡紧靠车站的区域，为了方便爆堆的清运和避免爆破后的爆堆向南滑落对车站墩身造成损伤，采用先预裂爆破，使爆破区域与山体分离，其它炮孔后爆的方法。传爆方向由预裂孔向车站方向传爆，如图3所示。

图3 边坡紧靠车站时传爆方向示意图

边坡距离车站较远的区域，山体和车站之间留有爆堆滑落的距离，先由车站方向向山体方向传爆，后光面爆破形成边坡，光爆层厚度为1.5m，如图4所示。

图4 边坡距离车站较远时传爆方向示意图

4 爆破参数设计[2-3]

4.1 主炮孔爆破参数设计

根据现场实际情况和施工条件，台阶高度H取5～15m，超深h=0.1H=0.5～1.5m，孔深L=H+h=5.5～16.5m，孔径d=79mm，最小抵抗线W=2.1～2.5m，孔距a=mW=2.5～3m（炮孔密集系数m取1.2），排距b=W=2.1～2.5m，填塞长度l2=1.2b=2.5～3m，装药长度l1=Ll2=3～13.5m，单耗q=0.4～0.5kg/m3，单孔装药量最大不超过56kg。

4.2 光面爆破和预裂爆破参数设计

因机械条件的限制，光面爆破的钻孔直径d=79mm；台阶高度H与主体石方爆破台阶相同，取5～15m；炮孔的超深h=0.1H=0.5～1.5m，则孔深L=H+h；最小抵抗线W光=Kd=1.5m（其中K取20）；光面爆破孔距a光=mW光=1.0m（m为炮孔密集系数，取0.7）；线装药密度q光=K光a光W=0.3kg/m（查表K光取200g/m3），则单孔装药量Q光=q光L。

预裂爆破的钻孔直径d=79mm；台阶高度H、炮孔超深h、孔深L和光面爆破取值方法相同；预裂爆破孔距a预=0.7m；线装药密度q预设计为0.4kg/m，单孔装药量Q预=q预L。

光面爆破和预裂爆破的填塞长度均为2.5～2.8m。

4.3 炸药和雷管

光爆孔和预裂孔采用∅22mm的2#岩石乳化炸药，其他炮孔采用散装多孔粒状铵油炸药。雷管为高强度高精度导爆管雷管，其延期时间分别为17ms、42ms、500ms。

4.4 装药结构设计

4.4.1 深孔爆破装药结构

深孔爆破采用连续装药结构，按设计药量从炮眼底部自下而上将炸药装入。每个炮眼内均装延期时间为500ms高强度高精度导爆管雷管，雷管插入∅22mm乳化炸药卷内，采用反向起爆法将炸药卷装在孔底。因地制宜，采用岩屑作填塞物，逐层捣实堵满为止。见图5。

图5 深孔爆破装药结构示意图

4.4.2 光面爆破和预裂爆破装药结构

预裂爆破采用连续装药结构，雷管采用反向起爆随炸药卷装在孔底，如图6所示。

图6 预裂爆破装药结构示意图

光面爆破采用分段装药结构，将药卷分段均匀捆绑在导爆索上装入孔内，采用空气间隔，如图7所示。

图7 光面爆破装药结构示意图

4.5 起爆网路设计

采用微差起爆网路，矩形布孔，如图3、图4所示，延期时间设置为孔内500ms，孔外孔间17ms，孔外排间42ms。光爆孔与主炮孔一起分段延期起爆，预裂孔在主炮孔起爆前起爆，并在预裂孔爆破完成后再起爆主炮孔。

5 爆破安全

（1）避免高架车站的墩身受到爆堆滑落或是爆破飞石的破坏，在墩身外用铁丝固定一层木方进行防护，如图8所示。

图8 桥墩防护截面示意图

（2）保证填塞质量，避免出现飞石。装药完毕后用不吸水的材料在炸药和填塞物之间做一层隔离，避免填塞物使炸药受潮；因当地地质条件的影响，缺少填塞用的黄土，用岩屑作为填塞物，逐层捣实，填塞物中含有极少水分且采取了防护措施，避免了孔内多孔粒状铵油炸药受潮拒爆。

6 爆破效果

爆后效果如图9所示，紧靠车站的边坡爆破后爆堆破碎度好、便于清运，无爆破飞石，未对车站墩身造成损伤，达到了预期的效果。

图9 爆破效果图

7 总结

（1）在比邻轻轨高架车站石方控制爆破中，采用的先预裂爆破，后由预裂孔向自由面方向起爆的方法，有效地保护了车站桥墩墩身。

（2）进行填塞时，因当地没有粘性黄土，故用岩屑做填塞物，逐层捣实，无爆破飞石产生。在类似环境条件下施工时，采取措施使孔内铵油炸药不会受潮拒爆，可向岩屑中加入少量水，提高填塞质量。

（3）为确保毫秒微差逐孔起爆的实现，同时节约成本，可以采用高强度高精度导爆管雷管来代替数码电子雷管。