邻近既有铁路路基爆破施工控制技术要点

李玉芬

【摘 要】新建杭州至黄山铁路绩溪北站须进行爆破,总方量约40万方.为保证邻近铁路运行安全,通过调查和计算,根据不同的距离,合理确定单孔爆破用药量,并设置一系列的防护设施和监测点,根据监测数据实时监控既有线变形,从而对今后邻近高速铁路路基爆破施工提供一定的参考. 【期刊名称】《上海铁道科技》 【年(卷),期】2015(000)004 【总页数】3页(P74-76)

【关键词】邻近既有铁路;路基爆破;控制 【作 者】李玉芬

【作者单位】上海铁路局杭黄铁路有限公司 【正文语种】中 文

新建杭州至黄山铁路绩溪北站，施工里程为DK243+946～DK244+973，对应合福线里程K1263+342～K12+369，全长1 027 m，本段线路与既有合福铁路并行，边坡开挖线距合福右线最小距离22 m，且在DK244+320处下穿新开通的宁绩高速。该段路基其下伏层为强风化泥质砂岩，局部夹砾砂岩及砾岩，层厚2 m～4 m，需爆破施工，方量约11.9万方；强风化层下为泥质砂岩，局部夹弱风化砾砂岩及砾岩，层厚2 m～ 14 m，岩石强度较高，必须进行爆破，方量约27.56万方。

杭黄铁路DK243+946～DK244+973段，爆区四周地形复杂，周围的详细环境情况（见图1），调查结果如下：

（1）整段路基右侧紧临已经开通的合福铁路，设计时速度350 km/h，两线间距22 m～60 m；

（2）DK244+060处爆区左侧5 m有一合福高铁35 kV供电塔，电线横线路跨过，线对地高度最小25.5 m；

（3）在DK244+320处下穿宁绩高速（此段采用机械破碎施工）；

（4）通过施工现场探勘及分析评估，本段施工机械设备有可能对周边造成不良影响的范围为爆区两侧10 m范围内，对周边的铁路、高速公路等设施不会造成危害，为了控制机械、人员的人为因素，在施工期间严格控制施工车辆、人员进出、编制开挖及运输车辆的安全操作办法、交方式及指定安全停靠位置。确保施工车辆、人员对合福既有线不产生任何不利影响人为因素。施工现场在醒目位置布置好“两图一表”（施工方案示意图、施工作业流程图、安全关键卡控表）和联调联试办公室的“一图两表”（施工期间列车运行调整图和非正常运行列车径路表、时刻表）。 本工程爆破周边环境相当复杂，属邻近既有线控爆，爆破时需要严格控制爆破飞石和爆破震动，针对以上难点，采用以下措施： （1）路基石方爆破采用多排孔微差爆破技术；

（2）调整爆破临空面的方向，使爆破临空面避开周边需要保护的建筑； （3）采用松动爆破的方法控制爆破危害效应，减少爆破震动对周边的影响； （4）加强安全防护措施，做好爆破近体防护，同时设置加强防护排架等措施； （5）距合福铁路、35 kV高压输电设施30 m范围内禁止爆破，采用机械破碎开挖；

为了有效的控制爆破飞石和爆破震动对周边建筑物和构造物的影响，爆破区主要采用复杂环境深孔松动爆破和浅孔爆破进行开挖，总体爆破施工遵循自上而下，自左

而右台阶式爆破开挖，辅以机械破碎的总体方案，具体如下：

（1）在距合福高铁、35 kV高压输电线设施30 m以内采用机械开挖，30 m～40 m以内采用浅孔爆破，单响药量控制在10 kg以内，爆破规模控制在300 kg以内；40 m～50 m采用深孔爆破，最大单响药量控制在22 kg以内，规模控制在1 T以内；50 m以外最大单响控制在40 kg以内，规划控制在1.5 T以内； （2）爆破前在合福铁路线路50 m以外区域进行试爆，验证爆破效果和调整相关参数，控制爆破飞石和震动。试爆区选在杭黄铁路DK243+700处线路左侧； （3）有必要时，在爆区与保护对象间设置减振孔，减少震动；

（4）尽量利用现场地形，创造多个临空面，消减爆破震动的同时使飞石主方向避开需要保护的设施。

（5）采用中深孔减弱松动控制爆破法，爆破作用指数0.65左右；

（6）施工工艺顺序为修筑钻机道路→修筑钻孔平台→爆破（钻孔、装药、填塞、连线、安全防护、警戒、起爆）。

（7）爆破震动安全校核：根据《爆破安全规程》GB6722－2014相关规定，安全允许震速取3.0 cm/s。依据爆破安全规程，本设计采用的安全震速和最大单响药量计算公式，计算结果见表1： 式中：Q—最大单响药量，kg； V—计算地震波速度，cm/s； {V}—安全允许地震波速度，cm/s； R—控制点至爆源的距离，m；

K、α—与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数； 根据《爆破安全规程》对衰减规律测试，本处取：K=150、α=1.5

结论：由上述计算可知，单响装药10.8 kg爆破不会损坏附近30m范围外构筑物。 （8）爆破飞石安全距离校核。

本工程需严格控制爆破飞石对周边的影响，控制爆破飞石成为工程的重点及难点。露天深孔台阶爆破，个别爆破飞石采用瑞典经验公式进行校核： 式中：RFmax—露天深孔爆破飞石安全距离，m； K￠—安全系数，取15～16；

D—深孔直径，cm，深孔爆破取90 mm，浅孔爆破取42 mm。 经过计算得：RFmax＝135 m～144 m(深孔爆破) RFmax＝63 m～67 m(浅孔爆破)

结论：上述计算结果表明，爆破时个别飞石的最大飞行距离对周边被保护物会造成危害，应采取相应控制措施。爆破施工时，要按设计要求采取防护措施外，爆区周围的人员应按设计要求撤至安全地点避炮。

（9）空气冲击波安全距离校核。式中：RB—爆破空气冲击波安全距离，m； Qmax—最大段起爆药量，kg；

KB—比例系数，其值与爆炸条件和破坏的性质有关，取：KB=4.5； 按上述公式计算，空气冲击波安全距离RB=17 m。

结论：由上述计算可知，在距爆区17 m范围外，爆破空气冲击波不会对人员及构筑物有影响，因此，爆破施工时，爆区周围的人员应按设计要求撤至安全地点避炮。 5.1 强化爆破安全防护措施

爆破震动安全校核表明，需要严格控制爆破震动对周边被保护建（构）筑物造成危害，为确保爆破安全主要采取以下安全控制措施降低爆破震动：

（1）控制最大单次齐响起爆药量及爆破规模。本工程在开挖过程中根据爆区离开保护体的距离严格控制单响药量，并控制爆破规模，降低爆破震动的危害。 （2）创造良好临空面。爆破前临空面的堆碴应全部清理完毕，爆破时有利于爆渣移动及爆破能量的释放，进而大大降低爆破震动。

（3）在35 kV高压输电设施、合福高铁线缆塔等重要建筑物附近的边缘，根据震

动监控情况，有必要时设置减震炮孔，以减弱爆破地震波强度，减震孔孔径90 mm，间距1 m～1.5 m，深度大于爆破钻孔深度0.5 m。 （4）爆破作业采用微差爆破方式，降低爆破震动的影响。

针对爆破区域周边保护建（构）筑物的情况，严格控制每次爆破的最大单响药量，爆破开挖时应根据爆心距被保护建（构）筑的距离适当调整单响药量。 5.2 制定监控量测措施

爆破施工时，在爆破区域距离合福铁路最近的边坡防护栅栏或隔离栏上，安装2台测振仪，监控震速是否在合理的控制范围内；所有测量数据收集后经现场监理工程师确认并签字存档备查。试爆前，提前沿着合福线栅栏外侧2 m处，每间隔10 m埋设一个沉降观测标，埋设范围为整个爆区段，沉降观测标示意见图2，沉降观测标统一编号，成立专门监控测量小组。每次爆前爆后及时监测，测量数据收集后经现场监理工程师分析确认并签字上报联调联试办公室存档备查，一旦发现数据异常及时汇报并要求现场停工并采用相应的预案措施。 5.3 爆破飞石控制措施

爆破飞石安全校核表明，爆破飞石个别有可能对被保护物造成危害，因此爆破时必须采取措施对爆破飞石进行严格控制，确保爆破安全。采用以下措施控制爆破飞石： （1）控制爆破方向。合理选定抵抗线方向，使被保护对象避开飞石主方向。 （2）合理的装药结构、爆破参数和排间起爆时间。多排台阶爆破中，产生飞石的主要部位为前排临空面处及后面各排的孔口部位，前排孔采用不耦合装药方式以有效降低飞石的初始抛掷速度，合理控制排间起爆时间，做好爆破网络设计。控制每次爆破排数，每次爆破在2～3排。

（3）在爆破前，仔细测量坡顶线与坡底线，绘制最小抵抗线或底盘抵抗线三维立体图，最小抵抗线过小，也可采用改变爆破倾角的办法；底盘抵抗线过大，采用打岩根或台阶底部补孔的办法，提前处理根底。

（4）控制填塞质量。严格控制炮孔填塞质量，防止卡孔；适当增加堵塞长度，装药完毕后，每个炮孔装药量必须经过技术人员验收合格后才允许填塞。

（5）对个别特大块或孤石爆破时，主要采用机械二次破碎。在装运过程对大块主要采用机械设备进行二次破碎；表层孤石尽量采用机械破碎，不能直接破碎时，采用松动爆破结合机械破碎进行处理。还应采取如下措施：

①孔口压土袋。在炮孔孔口均用沙袋、废旧传输带，避免发生冲炮，产生飞石。 ②覆盖防护。在爆破体四周采用竹片夹草袋或其它能吸收能量的柔性材料进行覆盖防护。

③根据试爆，选择合理单耗值。遵循“多钻孔，少装药”的原则。

④在局部离建筑物和保护对象非常近的区域进行爆破施工时，爆破区域采用柔性炮被整体覆盖。

（6）对爆破部位采用防爆被近体防护。

具体措施为:采取双层胶质炮被（10 cm×10 cm网格）加一层钢丝网进行防护，炮被上加压9个各重25 kg的砂袋。为有效、快速对炮孔口的高压气体进行卸压，在炮被下放置直径15 cm的毛竹三根。 （7）被保护建筑物和设施附近搭设防护屏障。

具体措施为：在需要保护的合福高铁电缆线塔、在建合福高铁沿线、35 kV高压输电设施与爆破区之间搭设5 m高的护排架，防护排架平行于合福线栅栏、供电线塔，间距2 m，防护排架采用混凝土基础，横竖撑杆采用直径50 mm的钢管搭设，迎爆面挂设双层竹笆拦阻可能飞过来的小块石。根据试爆数据分析，必要时防护排架在迎爆面的两侧拉设防倾缆绳，缆绳采用62 mm钢丝绳，间距3.0 m，搭设方式见图3。

（8）在距合福铁路边坡侧底部，距离防护栅栏2 m的区域，设置双层竹篱笆墙，拦挡开挖和爆破时防滚的零星土块，并及时安排人员清理。

（9）认真分析施工环境，认真分析相关施工因素，制定确实可行的应急预案，并按照应急预案内容制定详实的演练计划，施工前进行应急演习。并将预案演练结果进行总结，发现问题不断的加以改进完善。

目前该段路基爆破工程已全部施工完毕，通过现场排查及监测数据分析，未发现对既有合福铁路运营产生影响。通过上述方案的实施，既保证了杭黄铁路工期，又节约了施工成本，为今后邻近高速铁路路基爆破施工提供了一定的参考。

【相关文献】

[1]《高速铁路路基工程施工技术规程》（Q/CR 9602-2015）. [2]铁路工程施工组织设计指南(铁建设[2009]226号).

[3]上铁运发2012〔586〕号关于公布《上海铁路局营业线施工安全管理实施细则》. [4]《民用爆炸物品安全管理条例》.令第466号. [5]《爆破安全规程》.GB6722-2014.

[6]《铁路路堑边坡光面（预裂）爆破技术规程》.TB 10122.