电气化铁路紧邻既有线路堑控制爆破施工技术

电气化铁路紧邻既有线路堑控制爆破施工技术黄超中铁十一局集团第三工程有限公司安梁项目部四川达州636151【摘要】结合襄渝二线05标段工程实例，介绍紧邻既有线路堑开挖快速安全的爆破施工技术，为其他类似工程的施工提供一定的借鉴。【关键字】既有线路堑控制控爆施工技术1工程概况襄渝铁路增建二线为国家Ⅰ级电气化铁路，设计时速为140～160公里/小时。由于新建线路与既有运营线线间距较近，确保既有线运营安全是施工中的首要问题。由中铁十一局集团承建的襄渝二线安康至梁家坝段05标段，路基土石方施工中存在多处紧邻既有线的深路堑开挖，其中有部分工点为既有线扩堑石方控制爆破。施工过程中的难点在于：线间距小（最小处仅8m），部分地段出现反坡，路堑坡脚与既有线中心距离最近的仅4m，距接触网线3.2m，有的电气化网柱嵌在扩堑边坡里面；边坡高陡，岩层倾角大，路堑开挖最大垂直高度达36米；地质条件不利于施工过程边坡稳定，既有线边坡较陡，扩堑岩体节理裂隙发育，有松散的软弱夹层；行车密度大，放炮封锁的时间短。因此，如何制定一套快速、安全的路堑爆破施工方案，有效的控制飞石、滚石和滑块，确保接触网的安全，自始至终保障行车安全和正常运行，成为施工中的重难点问题。2施工方案概述根据工程特点，结合进度要求和资源配置等因素，采用同列同段孔外等问隔控制微差起爆，深眼大孔网布孔，纵向侧台阶元隔墙及横向正长台阶爆破开挖方法。电气化铁路紧邻既有线路堑控制爆破安全快速施工技术的核心是安全。在紧靠电接触网的环境条件下，为了确保安全，计算装药量是以爆破的岩石松动破碎而不飞散为依据；为以防万一，进行安全防护必不可缺，只有这样才能有效地控制飞石、滚石和滑块。使用轮胎编织的柔性炮被进行覆盖，效果好，施工简便，耐用；而全封闭钢管排架防护体系能起到棚洞防护的作用，施工省工、省力。快速是基于深眼大孔网布孔、合理的装药量，有效地控制飞石，减少打眼数量，施工速度快。施工中采用纵向侧台阶元隔墙及横向正长台阶爆破开挖方法，同列同段孔外等问隔控制微差起爆等技术，后者还能有效地控制爆破振动效应。3具体施工方法3.1工艺流程工艺流程见图1。图中已列出爆破设计、施工组织设计和爆破施工所包括的主要内容。3.2爆破设计3.2.1爆破设计的指导思想（1）参数选择要符合实际。确定药量计算公式中的单位耗药量q值要结合岩石地质结构情况，岩石节理裂隙发育、岩性较软的取小值，岩石整体性强、岩性坚硬的取较大值，以爆破的岩石松动破碎而不飞散为标准，结合正式爆破前进行的“试炮”，选定合适的q值。（2）炮孔分布科学合理，为减少打眼数量，炮孔设计为深眼大孔网布置；为防止爆破时朝既有图1工艺流程图线方向滑塌，靠既有线一侧的炮孔与既有边坡的距离应大于炮孔间距；除光爆孔沿边坡打斜孔外，其余均垂直打眼。（3）采取间隔装药结构，注重炮孔堵塞。为使岩石破碎均匀井保障光爆质量，炮孔应采取间隔装药结构。堵塞要边回填边捣实。（4）讲究起爆顺序和微差作用。垂直既有线方向的一排炮孔，中间炮孔应先起爆，然后逐渐向两侧起爆。起爆网路的设计应保障炮孔之间有微差作用，提高岩石破碎度，有利于减震，防止飞石。（5）安全防护不可缺。为确保安全，尤其是保障电接触网不受损害，爆破施工必须进行安全防护。要求爆破体必须用柔性“炮被”覆盖，沿路堑高度顺既有边坡应架设“全封闭钢管排架防护体系”，它是确保安全的最后一道防线，这道防线必须坚固，滚石和滑块冲不倒、冲不歪，挡得住飞石。3.2.2台阶的选定起爆解除警戒爆破效果分析及资料、记录现场勘察、施工资料的收集、爆破设计根据施工要求提出爆破方案呈报当地公安局审批爆破设计台阶或阶梯高度选定起爆网络设计炮眼装药量布置计算检算防护措施现场准备人员组织料具准备施工组织设计呈报建设单位备案爆破施工、施作排架塑料导爆管的对号标定炮孔部位钻孔钻孔校核检查炸药分配加工起爆药包检查线路是否完好爆破覆盖警戒爆破区封锁装药与炮孔堵塞联结爆破网络联结起爆源既有道路清扫现场爆破检查与既有设检查为了人工清方方便，做到平行作业，路堑爆破开挖通常采取台阶法。其台阶宽度（垂直于既有线方向）即为路堑开挖宽度，台阶长度（沿既有线方向）3～6m，台阶的高度下分为2～2.5m和2.5m以上两种。深路堑开挖到一定深度后，由于工作面的改善，可以采取机械清方，则改为分层爆破（也称梯段爆破），其梯段高度下大于2.5m。3.2.3炮孔参数选择及炮眼分布。炮孔排距或最小抵抗线b（w）为：b≤H／2采取等边三角形梅花型布孔，则炮孔间距a为：a=1.1b由于受路堑开挖宽度限制，有时采取矩形布孔，则炮孔间距a为：a＝b对于台阶非预留隔墙爆破开挖，其炮孔分布分三种：靠近既有线一侧的一列炮孔（与既有线平行），称为“边炮孔”，沿路堑设计边坡开挖线的一列炮孔，称为“光爆孔”，边炮孔与光爆孔之间的炮孔，称为“主炮孔”。边炮孔到既有线方向的临空面距离应大于主炮孔的间距a，边炮孔间距应小于主炮孔排距，一般他说，沿既有线方向主炮孔每布3个，则边炮孔布4个。光爆孔沿设计边坡打斜孔，其炮孔间距与边炮孔相同。边炮孔和主炮孔均垂直打眼，其炮孔深度L为：L=1.1H光爆孔的孔深Lg为：Lg=H/sinα+0.1H式中α——路堑开挖设计坡角。3.2.4炮孔装药量计算及装药结构每个炮孔装药量计算公式为：Q=qabH式中q——单位耗药量（kg/m3）。前面述及，每个炮孔装药量多少是以爆破的岩石松动破碎、人工清方方便为标准。由于药量计算公式中的a、b和H已给定（设计值），那么装药量的多少取决于单位耗药q值的大小。经试爆和大量实践，对于石灰岩，主炮孔q值为0.3～0.5kg/m3。边炮孔和光爆孔的单位耗药量q值为主炮孔的0.7～0.8。主炮孔采取间隔装药结构，即把装药量的2／3装在炮孔底部，其余的1／3装在炮孔中间部位，中间装药距炮孔口深为0.8～1.0m.光爆孔也采取间隔装药。炮孔较深的光爆孔采取两个间隔装药，即把装药量的1／2装在炮孔底部，剩余1／2的60％装在距底部药包1.0～1.2m的炮孔中间部位，再把剩余的40％装在距炮孔口0.8m的位置上，3个药包用导爆索连接起爆。边炮孔则把装药量全部装在炮孔底部，不进行间隔装药，以防出现滑块。炮孔堵塞物和间隔装药的隔离物，均使用“炮泥”，边回填边捣实。3.2.5起爆网路除光爆孔使用导爆索以外，起爆网路用导爆管非电起爆系统。设计的起爆网路是两种：一种是同列同段孔外等间隔控制微差起爆网路，另一种是同列同段列问微差起爆网路。（1）同列同段孔外等间隔控制微差起爆网路其起爆顺序是，先起爆路堑横断面上的中间一排炮孔，然后隔段向两侧逐排起爆；同排炮孔装同一段别的毫秒雷管；孔外用同一段别的毫秒雷管串联，图2所示为经常采用的起爆网路。但经常采取光爆孔不与主炮孔、边炮孔一齐起爆，而预留光爆层单独起爆，这十分有利于边坡平顺整齐。（2）同列同段列间微差起爆网路沿线路走向每一排炮孔装同一段别的毫秒雷管，排与排之间跳段，如图3所示，多用于梯段爆破和正向长台阶爆破。图2同列同段空外等间隔微差起爆网络图3同列同段列间微差起爆网络3.3施工组织以工程量和施工工期为依据定施工组织。电气化铁路紧邻既有线路堑开挖控制爆破施工，常采取从路堑两端开始的台阶爆破开挖方式，当开挖到一定深度后，如作业允许，改为梯段爆破开挖方式。3.4作业要点（1）搭设防护排架。在既有线一侧搭设。路堑开挖高度大于12m.坡脚距既有线中心线小于8m时搭设双层排架；不满足此条件的搭设单层排架。排架用ф50钢管，竖杆间距1m，横杆问距1.2～1.5m，高度以高出爆破体2～3m为宜，顺线路方向排架超出爆体不得小于6m.排架靠坡面部分每个钢管结点用锚杆（ф2mm，长1.2～1.5m）锚固，高出堑顶部分用ф12钢丝绳拉地锚固定，在排架靠山一侧绑扎竹夹板，顶部铺设钢丝网，形成全封闭防护体系，见图4。图4钢管排架示意图搭设注意事项：钢管搭设先竖杆后横杆，先下后上；杆件对接采取搭接方式，搭接长度不小于1mm搭设时要及时与坡面锚杆固定，以确保搭设过程的安全；没搭设完毕的排架一定要在收工时锚系牢固，确保排架的稳定；质量不合格的杆件、扣件不能使用。（2）试爆。在正常爆破前应试爆，正常爆破过程中如遇到岩性变化也应试爆。一般取3～5个炮孔，按爆破设计选择的孔网参数和单位耗药量（取设计的最小值）进行试爆，然后分析爆破效果，调整参数。（3）布孔和打眼。按设计的孔距和排距进行布孔，边炮孔量测必须准确，炮孔位置应用红油漆标出。（4）装药与堵塞。装药前要对每个炮孔的孔距、排距和孔深测量核对，逐孔计算装药量，把药放在炮孔口旁边。炮孔回填堵塞长度不得小于1m，堵塞材料不应使用打眼粉渣，应选取一定湿度含砂轴土。边回填边捣实，要注意不损坏导爆管。（5）连接起爆网路及覆盖爆破体。各个炮孔置放的毫秒雷管段别必须“对号入座”，孔外串联的雷管要有醒目的标志，连线和覆盖时应当小心。多台阶一齐起爆时，从上往下逐个台阶连线；梯段爆破时，连线应从起爆的终点开始直向起爆的起点。用炮被将爆破体覆盖。炮被是用废旧轮胎加工制做的，方法是将轮胎外层橡胶剥离弃之不用，剩下的外胎切成长2m，宽5cm、厚1cm的长条，再编织成2m×2.5m（也可编织成其他尺寸）。这类柔性“炮被”是诸种覆盖材料中最理想的一种，它具有一定重量、弹性、韧性，透气耐用，费用低。（6）爆破“要点”及安全警戒。爆破施工应利用既有线“天窗”时间，或装药前通过驻车站联络员向车站“要点”，在确定给点前10min，人员及机具撤离到安全区，安全警戒人员到位警戒、封锁线路。最后连接起爆雷管，“给点”指令下达后，立即起爆。（7）安全检查。起爆过后，安全员首先检查线路，然后检查排架，确认线路符合开通要求后，立即通知车站销点，解除警戒，开通线路。（8）清方。当列车通过时应暂停挖装；运输汽车不得通过无人看守道口。（9）排架倒用。路堑一段后，需拆除排架倒用。应从上到下、先横杆后立杆逐根拆除，拆下的钢管、扣件、锚杆、竹排等检查有不合格的，不应继续使用。（10）记录表格。为了记录爆破效果和不断改进提高，每次爆破都应做详细记录4.机械设备和劳动组织路堑爆破需配置的机械设备和劳力与所采用的开挖方式、开挖长度及每天完成的工程量有关。根据施工统计，采用台阶爆破开挖方式，每个工作面每天平均可能完成爆破并清方约50m3，配置主要机械设备有12m3／min空压机1台（钻孔），2.5m3／min空压机1台（钻锚杆孔），7655型风枪6支，风镐2支，0.6kW砂轮机1台（打磨钻头），7kW钢筋切割机1台（切割锚杆），2.8kW钢筋弯曲机1台（弯制锚杆），0.6m3小四轮翻斗车4辆（运碴）；投入劳力28～34人，其中指挥、爆破技术员、驻站联络员各1名，防护员4名，爆破工5～6名，架子工4名，装碴工8～12名，各种司机4～5名。5质量控制标准路堑爆破开挖后，宽度、堑底标高、边坡坡度要符合设计要求。爆破后边坡上半眼痕保留率应达90％以上，边坡平整度±15cm。6安全措施除爆破器材的购买、运输、使用和保管按有关爆破规定执行外，还应做到：（1）炮孔装药量既不能过小，更不能过大，按计算严格控制。（2）排架搭设系空中作业，工人必须佩戴安全带，搭设时杆件不能碰接触网。（3）爆破体覆盖时，炮被上可用装土草袋压牢，严禁压石头。（4）必须在既有线一侧设安全隔离线，出碴运输、施工作业人员、材料、机具不得超过隔离线，以免危及行车安全。7施工效益目前襄渝二线安梁段05标紧邻既有线路堑的各爆破工点施工已全部完成，从施工技术方案的使用效果来看，取得了较为明显的工期效益和经济效益。根据各工点统计，其施工效益如下：（1）单位耗药量0.25～0.5k/m3。（2）准爆率98％以上。（3）炮孔效率（炮孔每延米爆破方量）1.67m3／m。（4）爆破后岩石破碎，大块率低于2％，人工清碴方便、能直接用于路堤填筑。（5）光面爆破半眼痕保留率90％以上。（6）工效3.72m3／d。（7）施工中能确保既有线安全和行车正常运行。实践证明，我们所采取的施工工艺、施工方法和技术处理措施，能够保证施工安全、工程质量以及施工进度，对类似工程具有一