高铁路基爆破工程的施工过程探讨

摘要：文章介绍了高速铁路路基爆破施工技术，并结合合福高铁站前6标路基开挖土石方爆破施工方案，着重分析了采用爆破方法的必要性和重要性、路基爆破工艺、方法、以及爆破参数的设计。

关键词：高铁；路基；爆破；施工

中图分类号：O643 文献标识码： A 文章编号：

引言

为了满足高速铁路安全运行，高铁路基必须稳固安全。高铁施工线上有湖波、河流、山地等各种不利地形。深挖高填工程量大、传统施工速度慢、施工率低下，同桥梁隧道工程一样，往往成为决定工程进度的关键。因此推广采用新的爆破技术进行施工，以保证高铁建设中土石方工程的质量。

1. 工程概况

合福高铁站前6标路基开挖土石方爆破工程位于宣城市旌德县旌阳镇境内，路基桩号为DK237+790～890。路基开挖段的区域面积约为：长*宽= 100m * 95m；最大挖深约为32m，区间挖深16～32m，平均约为23m，边坡为1:1.25。土石方总量约为：21.85万m3，其中需爆破的石方量约为16.5万m3。

待爆破区为高铁路基段和车站建设场平区连在一起，东侧大部为已平整好场地，爆破区边缘东偏北距约35m为一小平房；北偏东距约230m为高铁制梁厂，正南方为在开挖路基施工段；西侧为荒山坡谷，部分路基边坡已开挖就绪，自上而下每隔8m留一平台；北侧为路基护坡基桩开挖和建设工地。在爆破区域的上方有一条走向为WS～EN方向的220kv高压输电线路，待爆破山包上方制高点处距离高压输电线的垂直高度还不足3.0 m。

待爆破岩体主要为紫褐色～黑褐色的花岗斑岩，裂隙较为发育，强风化；灰白色～黄褐色花岗岩、伴有少量粉红色石英质细砂岩，岩石硬度约为ƒ = 5～7，局部岩墙硬度可达ƒ= 8～10。待爆破岩体受断裂构造切割严重，有的地方风化严重，有的地方风化相对弱化，但赋存基本稳定，挖掘机开挖触及部位岩体很容易会散碎为晶粒沙砾。岩层中不含水，但受地表降水的影响。工程地质和水文地质条件相对较为简单。

2.爆破方案选择

根据爆破区周围环境的实际情况和岩层赋存条件，结合目前工程进展的实际情况以及大型机械强挖及清渣的便利条件，决定采用中深孔分台阶减弱松动爆破法进行施工。即：自上而下分台阶爆破开挖，分台阶高度H=16m。在高压线覆盖范围内和东北侧距离平房较近的地方，采用中深孔控制爆破法进行施工。

本设计主要对台阶高度为16.0m的中深孔减弱松动爆破法的工艺技术及其参数进行设计。

3.爆破技术及参数设计

3.1钻孔直径D：

根据岩层的赋存条件和岩石风化严重的实际情况，确定选用KQD100型潜孔钻进行中深孔爆破，钻孔直径选择为：D = 90mm。

3.2台阶高度H：

根据实际的挖深确定爆破的台阶高度，这里区间值为12～16m。计算依据16m。中深孔爆破的台阶要素详见：

3.3底盘抵抗线W1：

底盘抵抗线W1数值可按以下的几种方法或经验公式计算：即①按深孔钻机安全作业的要求来计算：则有： W1 = B + H * ctgβ 式中：B—为钻机安全距离，取1.5～2.0m；β—为台阶坡面角，这里为80º；则计算得：对于16m台阶：W1 = B + H * ctgβ = 1.5 + 16ctg80º= 4.32m

3.4钻孔深度L和角度β：

一般情况下钻孔深度L等于台阶高度H加上超深h，即：L = H + h 正常情况下，钻孔超深值h按如下方法计算，即：根据抵抗线计算超深：h = (0.15～0.35) W1根据台阶高度计算超深：h = (0.05～0.25) H 超深值的大小与台阶高度、坡面角度、底盘抵抗线、岩石的坚固性系数以及采用的爆破方法有关。一般情况下，台阶高度越大，坡面角越小，底盘抵抗线越大，岩石越坚硬，则需要的超钻深度就越大。所以这里的超深值均采用0.25W1来计算,即:h = 0.25 W1= 0.9m，这里参考h=0.1H取值,取h = 1.0～1.5m；则钻孔深度的区间值为：L = 17～17.5m，计算平均取值为L = 17.0m。钻孔角度为：β=85°～ 90° 。

3.5炮孔间距a和炮孔排距b：

根据公式：炮孔间距a = m W1式中：m — 钻孔密集系数，一般取0.8～1.4,这里取1.1；则a = m W1= 1.1 * 3.6 = 3.96m 取a = 4.0m炮孔排距b：根据公式：炮孔排距b = 0.866 a = 3.46m这里本着分散装药和均匀装药的原则，这里取b = 3.0m

3.6单位炸药消耗量q：

影响单位炸药消耗量的因素很多，主要有岩石的可爆性、炸药的种类、自由面条件、起爆方式和块度要求等。因而要选取正确的q值是比较困难的，实际应用中多数是根据岩石的硬度和工程类比的方法，初选一个比较接近的q值来进行试爆，再经过生产实践来进行调整和验证，直到合理为止。同样，对于底盘抵抗线数值的选取，可一并进行试爆和验证。参照经验数据和工程类比，并考虑岩石韧性大的实际条件，选取的单位炸药消耗量q值为：对于减弱松动爆破：q = 0.36kg∕m3或q = 0.13kg∕t

3.7单孔装药量Q：

根据装药量计算公式，即：第一排孔：Q1 = q * a * W1* H第二排及以后各孔：Q2 = q * a * b* H代入数据计算得：Q1 = 0.36 * 4.0 * 3.6* 16 = 82.94 kg∕孔考虑边坡岩石塌落量为（83%～85%）：Q1 = 69.67 kg∕孔Q2 = 0.36 * 4.0 * 3.0 * 16 = 69.12kg∕孔

3.8装药长度L1和堵塞长度L2：

（1）每m炮孔装药量qˊ：根据公式：qˊ=0.785ΔD2 式中：Δ— 为装药密度，kg∕dm3；使用乳化炸药，则Δ=1.15 kg∕dm3 ，又表示为1150kg∕m3 ；

D — 钻孔直径，这里为0.09m；则计算得：qˊ= 7.31kg∕m 考虑卷装炸药存在的间隙，则该数据应为：qˊ= 6.06 kg∕m

（2）装药长度L1 ：取0.65的装药系数,则L1 = 0.65L = 11.05m对于装药炮孔，其实际的装药长度最大为：Q1∕qˊ= 68.84 ∕ 6.06 = 11.5m则：堵塞长度为：L2= 5.5m对于第二排及以后炮孔：Q2∕qˊ= 69.12∕6.06 = 11.4m堵塞长度为：L2= 5.6m合理的堵塞长度应该为0.66～1.4 W1；根据工程类比和经验可知，这里的装药长度和堵塞长度设计基本上是合理的。

（3）堵塞材料：炮孔的堵塞材料为粘土、沙石粉或钻屑，但严禁堵塞物中混入或掺杂小石块（最大边长≥2cm）。

3.9起爆方法及其网路：

（1）起爆方法：由于待爆破区域紧邻高压输电线路，所以这里爆破严禁采用电爆网路。炮孔内采用非电导爆ms雷管微差起爆，使用雷管段数为1、3、5、6、7、8、9段； 即：采用非电导爆ms雷管分区接力起爆网路，孔内、孔外共同延期。每个炮孔采用2发雷管，1个起爆具（或起爆药包）组网起爆。

（2）起爆规模：依据爆破点至东北侧平房的距离S而定，同时兼顾高压输电线的位置，当S≥60m时为普通的中深孔爆破，可适当加大起爆规模，同段可起爆2～3个炮孔；每次可同时起爆3～5排炮孔，炮孔数为24～30个／次，最大段装药量≤139.6kg。当爆破点处在35m≤S≤60m位置时，则必须严格限制起爆规模，同时采用孔内孔外共同延期的起爆网路，严格实现逐孔起爆,即采用中深孔控制爆破的方法进行施工。

（3）网路连接：松动爆破多采用“V”形起爆或对角起爆网路，使用雷管的总段数为：第一分区七个段别，以后各分区五个段别，确保单孔单响；网路连接方法：采用先簇联后串联的连接方法；或采用“四通连接元件”连网，“并—串联”起爆网路。

（4）网路激发：采用：“非电导爆管网路 导爆管 激发针 发爆器” 的纯非电起爆网路。

4.结语

高铁土石方爆破施工是一项技术含量高的综合性工作。必须提高认识，根据路段地形地质、施工机具及工程整体安排等条件进行合理设计和组织施工，对加快工程进度、保证工程质量和施工安全都具有重要的意义。因此，根据工程实践总结积累经验，推广新的爆破技术和施工方法是、高铁修建的一项重要任务。

参考文献：

[1]孙国富，冯马必，田墨林等．山区高等级公路石方爆破施工技术研究［J］．北京工业大学学报，2001

[2]朱朝辉、隋红振．浅谈高速铁路路基爆破施工技术.企业技术开发.2011

[3]徐刚、吴国平.浅谈杭长高铁义乌火车站路基土石方开挖爆破施工与设计.2012