铁路复线路堑微差控爆的应用及安全防护措施

【摘要】本文通过遂宁至重庆增建第二线既有线旁路堑石方微差控爆施工实例，详细阐述了微差控制爆破在复线石方爆破的应用技术及安全防护措施。此方法在确保铁路行车安全及经济效益方面都取得了良好的效果，希望能对相类似的石方爆破工程的施工起到一定借鉴作用。

【关键词】铁路复线微差控爆隔离墙安全防护飞石控制。

中图分类号：F530.32 文献标识码：A 文章编号：

1 工程概况

本路堑石方爆破工程位于遂宁至重庆增建第二线工程，里程为ZDK33+280～ZDK33+980，位于既有铁路左侧，开挖石方量34.68万m3，山体紧邻既有线，岩体坡脚最外侧距既有线轨道中心线为3.6m，坡体陡峭，垂直坡度为1：0.2。爆破平均高度为23m，最高37.5m。岩体主要为强、弱风化砂岩及粉质粘土覆盖层，主要结构面为软弱夹层，节理裂隙发育，风化严重，雨季裂隙渗水严重。

此扩堑项目为高陡坡，扩堑施工场狭窄，既有线运营繁忙，列车通过的间隔时间约为35分钟，施工与铁路运营干扰大。且路基顶部90m远为附近村庄的砖砌民房。施工过程如何在确保工期及质量的情况下保证铁路安全行车及附近房屋的安全是本工程的重中之重。

2 现场情况分析及爆破方案确定

2.1 现场安全情况分析

爆破方案及布孔、起爆方式的错误，安全防护方法不当均会使岩石飞向铁路；岩石的节理、裂隙构造向既有线倾斜，也易因由于列车通过的振动或清碴机械工作的触动，使岩体塌落在铁路上，造成行车安全事故。

2.2 爆破方案确定

由于为紧邻既有铁路且开挖宽度不大（一般为8m）的石方，深孔爆破所需要的作业条件难以达到，所以深孔爆破不适合于本项目的石方爆破，经过对现场实际情况进行了详细勘察及结合以往的施工经验，决定采用预留隔墙纵向拉槽法进行扩堑，其做法是将紧邻既有线的岩体保留适当一层作为预留隔墙，先爆破开挖预留层至路堑边坡的纵向槽，并随着纵向槽的下降，采用挖掘机直接挖除或采用松动爆破逐段将隔墙拆除，施工时，留置的隔墙高度为2～4m，厚度1.5～2.5m。预留隔墙纵向拉槽法如图1所示。

图1预留隔墙纵向拉槽法示意图

该方法再加上钢管排架及岩体覆盖炮被等防护措施，选择合理的爆破参数，具有在封闭的槽内进行石方爆破，对既有线的影响非常小可实现爆破不开天窗的优点。

3 爆破工艺

施工前要通过试爆，优化设计参数，确定孔网参数、装约量等，以提高爆破效果，确保安全施工。

3.1纵向拉槽爆破

由于有纵向隔墙作为保护线路的屏障，故采用多排微差浅孔控制爆破方法，并采取宽孔距、小抵抗线爆破技术，以改善爆破效果，降低爆破震动强度，同时能降低大块率，提高石方清理速度，由顶面逐层爆破清碴。

1）炮孔排列方式：根据施工现场的具体条件确定，一次爆破量较少时，用单排孔，一次爆破量较大时，布置多排孔。为更好地达到爆破的效果，多排孔时采用平行形式。

2）单位炸药消耗量q

岩石为中硬石及次坚石，炸药采用岩石2#硝铵炸药，台阶自由面数由现场施工条件确定，要尽量以前次开挖的纵向面为台阶自由面，q值在0.2～0.6kg/m3，取0.2～0.35kg/m3。

3）炮孔直径d、炮孔深度L及超深h

炮孔直径根据选用的凿岩设备采用42mm，L值由各断面台阶高度H的具体情况进行确定，钻杆最长为4.5m，L≤4.0m。

h=（0.1～0.15）H

L=H+h

4）底盘抵抗线W底

按W底 =（0.5～0.9）H确定，取W底=0.7H。

H为台阶高度，由各断面的现场实际情况来确定。

5）炮孔间距a

根据各断面的具体情况进行确定。

a=（1.0～2.0）W底

6）炮孔排距b

按b=（0.8～1.2）W底

7）堵塞长度l2

堵塞长度按l2=（0.7～1.0）W底或l2 =（20～30）d取值。

8）单孔装药量Q

按公式Q=qW底 H或Q=qabHe进行计算

式中：e为岩石影响系数，这里取1。

控制爆破参数见下表。

表1浅孔松动控制爆破中间炮孔参数见下表

在正式爆破前进行现场爆破试验，并根据岩石硬度、裂隙发育等情况合理调整现场爆破参数，以便确定爆破技术参数的准确性。并在施工过和中不断总结经验，不断提高爆破技术水平。

9）装药结构

隔墙侧炮孔采用间隔分段装药，每个炮孔分为3段，药量自上而下按0.25：0.35：0.4进行分配。中间炮孔采用连续装药，堵塞长度为（0.7～1.0）W。

3.2边坡面预裂爆破

为控制超欠挖及保持边坡的稳定，路堑坡面采用浅孔预裂爆破：d=42mm；a=0.5m，钻孔倾斜度为1：0.4，比主炮孔超深0.3 m；装药集中度q=0.25～0.29 kg/m。

装药量计算：Q=2qL1+qL2

式中：L1—孔底加强段长度；L2—中间正常装药段长度。

装药结构：用炸药卷和导爆索进行分段间隔装药，分段间隔一般为15～20cm，为克服炮孔底部的夹制作用，孔底0.5范围的药量增加一倍。堵塞长度为1.0～1.2m。

3.3孔眼的平面排列及起爆网络

人工风枪打眼，为了人工清渣方便和平行作业，采用台阶法，台阶宽度为路堑宽度，长度4～8m，高度2～4 m，一般情况下3～5个台阶一起爆破。中间主炮孔采用梅花型布置。预裂孔沿按路堑设计坡度打斜孔，边炮孔与主炮孔均为垂直打眼。

采用导爆管起爆系统。在同一台阶上，为便于施工和提高起爆网路的可靠性和降低成本，排与排之间炮孔采取孔内微差，先起爆台阶内侧的预裂孔，然后沿线路走向隔段逐排起爆，边炮孔滞后于同排主炮孔而与后一排主炮孔同时起爆，台阶与台阶之间采取孔外微差，由下至上逐台阶起爆。

图2炮眼布置及起爆网络图

3.4纵向隔墙爆破

隔墙要尽量采用挖掘机进行清除，将破碎岩块向拉槽内勾挖，挖掘机难以施工部分方采用松动爆破。

隔墙紧靠既有线，对既有线安全威胁很大，须严格按照控制爆破原理，采用“多打眼，少装药，多段起爆”的方法，使爆破能量得到合理的利用和控制。

钻爆参数：d=42mm；w=b=0.5～0.6m；a=0.7～1.0m；L=0.7D，D为隔墙厚度。孔口药量Q1=1.2Kabw，孔底药量Q2=0.5Q1，K=0.2～0.4kg/m3，隔墙上部酌减。

起爆方法：采用非电毫秒雷管跳段使用，原则上先孔口，后孔底，先下部，后上部。

4 爆破安全控制

爆破安全主要考虑爆破地震波、爆破飞石对爆破区域周边建筑物及人员的安全影响。

4.1 爆破地震波安全控制

为了确保周边建筑物的安全，齐爆最大允许用药量按下式进行计算：

Q=R3（V/K）3/α

式中：Q—齐爆药量，齐发爆破取总炸药量，延期爆破为最大单段药量，kg；R—药包至建筑物距离，m；V—安全振动速度，cm/s；K、α—分别为与安全保护对象有关的地形、地质系数和衰减系数，查表取K=200，α=1.7。

区域内距离爆破点最近的建筑物为90m外当地砖砌房屋，查《爆破安全规范》取安全振动速度V=2.5m/s。因爆破采用分段延时技术，则每段最大起爆药量按上式计算结果进行控制：

则：Q=903×(2.5/200)3/1.7=319kg

由计算结果可得，为确保周边房屋的安全，最大单段药量要少于319kg，实际施工时最大单段药量为217.5kg。

4.2飞石对人员的安全距离

爆破飞石安全允许距离按下式进行计算：

R=20kn2w

式中：R—与岩石性质、地向有关的系数，取1.5；n—爆破作用指数，取1；w—最小抵抗线，取2.8。

R=20×1.5×12×2.8=84m，按300m距离范围设置安全警戒。

5防护措施

1）钢管排架防护

为防止爆破开挖产生的飞石和滚石对既有线及其周围的人员及建（构）筑物造成危害，开挖前对爆破体进行有效防护。使用钢管排架对边坡进行防护，钢管排架构造为：在路堑边坡架设钢管排架，竖杆间距为1m，横杆间距为1.2m。排架高度高出爆破体2～3m，排架靠坡面部分每个钢管结点用锚杆锚固，锚固材料用早强砂浆，高出堑顶部分用钢丝绳拉于地锚固定，并在钢管排架内侧绑扎竹夹板封闭，排架顶部铺设钢丝网，构筑成全封闭防护体系。防护排架随着扩堑的进展而逐层拆除。在防护排架施工时要防止钢管触及铁路接触网，而发生施工安全事故。钢管排架防护见图3。

图3钢管排架防护图

2）岩体覆盖防护

为进一步防止飞石，在爆破体上方采用“炮被”覆盖，炮被采用废旧汽车轮胎切成长条，编制成象棉被一样。爆破时把炮被覆盖在岩体表面上，炮被间采用铁丝连接在一起，为增加覆盖重量，在炮被上压装土编织袋。

3）钢轨覆盖防护

为防止个别小飞石及尘土污染道碴，在钢轨上铺设较厚的塑料布，在爆破后把飞石及尘土除走。

6结束语

依照此爆破设计方案进行施工及线路防护，取得了良好的爆破效果。爆破振动小，且无任何飞石，确保了既有线的行车安全及附近建筑物、铁路设施的安全。

参考文献

[1]何广沂·工程爆破新技术[M]·北京：中国铁道出版社，2000，08。

[2]铁道部第一工程局·铁路工程施工技术手册：路基[M]·北京：中国铁道出版社，2000，10。