浅谈既有线高边坡路堑控制爆破施工

摘要：襄渝二线YDK739+361.96～YDK739+712.38路堑左侧为正常运营的既有电气化客货铁路，车辆多且运行速度快，最大行车间隔为20分种。本段路堑地质为砂岩层，石质坚硬，原路堑边坡较陡，已采用坡面嵌补、挡护墙等结构防护，线间距5m,坡脚紧靠既有线右侧边沟。开挖难度较大。本文详细的介绍了保证既有铁路线运行安全的情况下进行路堑控制爆破施工的方法。

关键词：既有铁路路堑 控制爆破

一、前言

襄渝铁路ZH-8标区间路基YDK739+361.96～YDK739+712.38，全长350.42m属于既有线扩堑工程，大部分位于挖方地段，总挖方12.7万方，主要为Ⅴ级次坚石。设计路堑最大高度为32m，边坡坡度从上至下为1：1～1：0.75,垂直高度每10米设一个台阶。原路堑边坡较陡，已采用坡面嵌补、挡护墙等防护结构。左侧坡脚紧靠既有线右侧边沟，线间距5m，右侧征地线与附近的民房相隔仅8米（平面示意图如图1、原地貌如图2）。既有线为电气化铁路,最大行车间隔为20分种。

二、施工方案

1、开挖方案

施工前由爆破工程师进行控爆设计。挖方运出通过大里程方向即头道河安康台位置运往弃碴场。根据既有边坡较陡、危石较多的特点，在施工之前先对危石进行处理，对小块危石由人工进行清理，搬运至不影响铁路安全的位置堆放；对易滑动、较大的危石，采用电动钻机打眼然后打锚杆灌注砂浆与整体岩体连接，确保安全。

结合总工期的要求以及其它施工条件，开挖方案采用纵向分层台阶、横向先拉边槽，靠近既有线一侧预留1-2米隔离墙，隔离墙采用超浅眼控制爆破松动，再用挖机将松动的岩石抠向内槽运走。为保证既有线的行车安全和确保工期条件下，本段控爆以浅眼爆破为主，超浅眼浅眼爆破为辅的的微差爆破方案。

为防止因地质条件变化爆破时产生微量飞石，采用1m×2m见方厚2cm的柔性“炮被”局部覆盖与加强排架防护相结合的方法进行安全防护。（开挖顺序如图3、以设计路堑最大高度断面为例）：

图3开挖顺序示意图

对横断面积大、坡度较陡、标高相对较高的顶部地段，如1、2位置，采用浅眼控制爆破，使用电钻打眼，台阶高度为2m。对2处理完毕后，实施第3段的爆破施工，采用超浅眼控制爆破，使用电钻打眼，台阶高度为1m，然后实施第4段。以后向下开挖继续进行先拉边槽，依次向既有线方向爆破的施工方案。靠近既有线一侧预留隔离墙，隔离墙高度与拉槽始终保持2米以下的高差。隔离墙采用超浅眼控制爆破，然后用挖掘机将松动的岩石钩到隔离墙内侧运走。此种方案对既有线一侧的石方爆破先行成临空面，保证既有线一侧的石方爆破安全，又能让隔离墙的高度不大以方便挖机回扣松动的石块，形成流水作业，增加工效。

2、爆破设计

1）浅眼爆破

每个爆破工作面宜以7.5m×7.5m为佳。

炮孔参数为：H＝2m，排距b

浅眼控制爆破炮眼布置如图4:

图4浅眼控制爆破炮眼布置示意图

2）超浅眼控制爆破

当靠近既有线一侧预留隔离墙，为防止因孔深过深药量过大而产生大的震动，将岩石推向既有线。特将孔眼减至1m，孔间距减至1m。

3)炮孔装药量计算及装药结构

药量计算公式为：

Q=qb²H

公式中单位耗药量q值,岩石为强风化W3层时q＜0.2Kg/m3, 岩石为弱风化层W2层顶部时q值为0.2～0.25Kg/m3, 岩石为弱风化层W2层底部时q＜ 0.3Kg/m³。 装药结构主要采取连续装药，雷管插入一节炸药的中部，一孔眼一个雷管，边装药边捣固。炸药顶部用钻孔钻出来的岩土加以覆盖并捣固，这样做一是就地取材方便施工，二是炸药顶部用土灰加以覆盖可以有效防止飞石。

起爆网路采用电雷管起爆，由一人专门负责。以20至30孔为一单元，台阶内依次按顺序起爆，对于靠既有线内侧的台阶（如3）起爆以4至5孔为一个起爆单元，按顺序依次起爆。

4）爆破作业

1、试爆

（1）扩堑外试爆

在扩堑工点以外选一地质条件与扩堑山体一致但周围环境较好的陡峭山坡进行试爆。试爆时无排架，仅“炮被”覆盖。试爆后分析确定有关爆破参数。

（2）扩堑内试爆

在YDK739+712.38处，已架设好排架，会同相关人员对扩堑山体进行试爆来确定最终的爆破参数。

2．布孔与施工

由爆破工程师根据设计量测目测布孔，并在炮孔位置上事先用铁锹在岩石上做一明显记号，打眼人员在记号上进行钻孔。电动钻机钻杆有1米，1.5米和2米三种。为方便施工，在进行孔深为2米的爆破孔钻探时，先用装有1米钻杆的钻机钻进，待孔深达到1米左右，将1米钻杆取出再换用装有2米钻杆的钻机。当在设计路堑边坡附近进行钻孔时，工作人员须将钻杆倾斜与设计边坡平面平行进行钻孔作业。

为保证工作面在爆炸后基底平整以方便装车出渣，1米，1.5米和2米的钻杆宜视地面平顺情况换着使用。

对于浅眼爆破，以每个工作面7.5m×7.5m计算，按照爆破设计原则布孔，每个工作面布孔为25个炮孔。每个炮孔的爆破方量为V＝b²H＝4.5m3，每个工作面的爆破方量约为253 m3，随着工作面的展开，可将钻孔作业人员增加，使每天爆破孔数达到150孔左右，每天的爆破放量即可达到1518 m³。这样做既能让开挖有工作面，又能保证每天有足够的方量让挖机和运输车出渣。

3．爆破要点

a 爆破前应设好施工防护，驻站联络员在每次爆破前2小时应向车站提出“申请施工爆破表”。

b 驻站联络员在接到现场准备就绪的报告后，向车站值班员提出请求爆破时间。当接到封锁命令后双方进行签认，必须按调度命令进行施爆，严禁不请点施爆、追尾施爆。

c 接到准爆命令后，现场安全警戒员吹哨，驱散闲杂人员撤出爆区，发出起爆信号。

d 炮响后按规定时间爆破检查人员进入爆破区，检查有无盲炮、危石，并要检查既有线。

e 施工负责人经确认线路符合通行条件后立即通知驻站联络员办理线路开通手续。

f 严禁电雷管起爆。严禁在列车通过前将炸药装好等待起爆。

4、爆破控制要点

由于此段石方爆破属于既有线控制爆破，附近有铁路专用电力接触网、民房及高压线路一定要控制爆破的振动速度，振动速度控制在2.0cm/s范围之内。根据v＝k（Q1/3/R）a公式，所以Q值应控制在一定范围之内。

三、安全防护

对于爆破施工防护采取两种办法相结合：一是对爆破岩体的覆盖，二是架设钢管排架防护。

1、爆破体的覆盖

为防止飞石的出现，爆破岩体表面上应进行覆盖，覆盖材料选用用长2m宽1m高2cm内有钢丝网外为橡胶的柔性“炮被”。每次起爆前对爆破面朝向既有线的区域进行覆盖以防止飞石飞到既有线，影响既有线安全。

2、排架防护

由于靠近既有线一侧采用了超浅眼控制爆破，飞石、滚石和滑块瞎话的几率几乎为零。

同时又在既有挡墙上架设钢管排架，钢管排架采用φ50×5的无缝钢管。

钢管排架布设方法如下：

(1)沿既有线边坡每隔0.8m垂直架设φ50×5、长为3m的钢管（立杆）；

(2)水平方向每隔1m布设φ50×5、长为6m的钢管（横杆）；

(3)钢管排架之间用竹排架竖向排列，并用铁丝将竹排架与钢管架连接。

(4)钢管底部用钻杆打一个直径60mm深60cm的孔，孔内插入直径28mm长1.2m的罗纹钢，再将钢管套在罗纹钢上，并用水泥砂浆填缝。

(5)在排架的两端、中间每隔24m布设剪刀撑（采用φ50×5、长4～6m的钢管），剪刀撑应连接3～4根立杆，斜杆与地面夹角为45°～65°；

(6)在相邻两排剪刀撑之间，加设一根长斜杆，剪刀撑的斜杆两端用旋转扣件与排架的立杆或横杆扣紧外，在其中间应增加2～4个扣结点。

四、施工组织安排及工期

（一）机械配备及人员组织

根据该爆破工点实际情况及工期要求，采取了扩堑两端并开挖、纵横台阶交错钻爆的施工方法，每天爆破8至10次，一次最多爆破方量最多可达1620m3 ,相应的机械配备及人员组织如下。

1．机具配备

电动钻机：8个

钻杆：1米钻杆5根，1.5米钻杆3根，2米钻杆5根

钻头：20个

电动砂轮打磨机：1台

运输车：铁马运输车3台

装载机：ZL40F 1台

挖掘机：1台

2．人员组织

施工负责人2人，爆破工程师2人，爆破工10人，防护（含架子工）5人，清渣装车工3人，司机8人，机动人员3人，合计39人。

（二）工期安排

计划开工日期为2006年8月1日，完工日为2007年1月20日。

五、 应急预案

成立现场应急领导小组，对发生的应急事件进行立即处理

1、材料、工具准备

1、1防护工具

行车对讲机1台，停车信号牌2个，减速信号牌2个，火炬2只，喇叭2个，红色信号期2面，黄色信号旗2面。

2材料、设备

木枕200根，道钉150颗，抓钉200颗，起道机10台，撬棍100根，风枪10台，拉铲20把。

1、3劳动力（民工60人）

2、应急方案

2、1、加强巡视制度，24小时巡视检查深路堑上方的危石及排架的稳定性，项目部和工务段做好抢险准备。

2、2、如发生飞石及危石影响到既有线，立即拦停列车和设置信号灯，同时报告工务段和车站，并设立驻站防护员，抢险小组立即组织名工对滑落或抛掷下来的石块进行清理，临时恢复线路，达到列车放行条件。

2、3、如果是损伤到铁路电力接触网，则应立即报告工务段及车站，项目部抢险小组成员与工务段和车站配合恢复线路，达到通行条件。

结束语

目前我国的铁路建设正处在高峰期，大多改建、扩建等铁路工程施工过程中都会遇到在保证既有铁路运行过程中的土石方爆破。既有铁路扩堑控爆技术越来越成熟，所以掌握采用控制爆破施工保证既有铁路运行安全尤为重要。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。