襄渝鐵路增建二線YDK746+593～+700段深路塹擴塹爆破方法研究

金可云

(中鐵二十二局襄渝二線工程指揮部，中國 北京 100043)

襄渝鐵路增建二線YDK746+593～+700段路塹擴塹工程，山體陡峻坡長，高達50多 m．巖層為下沙溪廟組泥巖夾砂巖，軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育，多為泥質(zhì)結(jié)構(gòu)的泥巖．巖層傾向山坡，傾角為45°～80°，越靠近既有鐵路越陡，巖層節(jié)理發(fā)育，為典型的滑坡地段．該段擴塹工程起點為三匯壩通往響水的縣級公路，在YDK746+585有1座1～12 m拱橋上跨既有線，來往車輛行人均從橋上通過增建二線與既有線線間距僅4.9 m，爆破工點離既有軌面、接觸網(wǎng)太近，屬A類控爆；針對此路段離既有線間距短，又為滑坡體，擴塹后坡面防護形式復(fù)雜等特點，為了節(jié)約防護費用,縮短爆破工期，安全高效地完成任務(wù),其關(guān)鍵是針對這些特點因地制宜，采用一種經(jīng)濟，合理，有效的技術(shù)進行爆破．本文作者選擇了合適于此路段的控制爆破施工與鑿巖機施工2種方案進行研究,最后選用控制爆破方案予以施工．

1 工程概況

1.1 地形地質(zhì)

襄渝鐵路增建二線YDK746+593～+700段路塹擴塹工程，位于重慶合川市三匯鎮(zhèn)境內(nèi)．屬丘陵地貌，地面高程在290～360 m，山體陡峻坡長，高達50多m．巖層為下沙溪廟組泥巖夾砂巖，軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育，多為泥質(zhì)結(jié)構(gòu)的泥巖．巖層傾向山坡，傾角為45°～80°，越靠近既有鐵路越陡，巖層節(jié)理發(fā)育，為典型的滑坡地段．據(jù)1988年至2003年工務(wù)段秋檢資料，該段于1988年10月24日發(fā)生崩塌，上道坍體約1 000 m3，造成中斷行車約 3 h．因此，該段修建了擋土墻和錨固樁進行整治，現(xiàn)邊坡穩(wěn)定，鐵路運營正常．該段地質(zhì)據(jù)鉆探揭示，基巖為泥巖夾砂巖，質(zhì)軟易風(fēng)化遇水即軟化，上覆碎石土、粉質(zhì)黏土厚度為2～6 m．

1.2 坡面防護形式

本段坡面防護較為復(fù)雜．結(jié)構(gòu)形式有，① 路塹坡腳重力式擋土墻，墻高3～6.5 m；② 錨桿框架梁護坡，坡率1∶1.25；③ 錨固(索)樁防護，樁靠線路側(cè)距右線中線距離為8 m，樁的截面尺寸為1.75 m×2.50 m、2.0 m×2.75 m，樁長在12～26.5 m間，樁中～樁中間距為6 m；④ 樁間土釘墻，土釘墻墻面坡度為1∶0.1、1∶0.3．

擴塹縱斷面見圖1．

圖1 擴塹段縱斷面圖(YDK746+593～+700)

1.3 周圍環(huán)境

該段擴塹工程起點為三匯壩通往響水的縣級公路，在YDK746+585有1座1～12 m拱橋上跨既有線，來往車輛行人均從橋上通過；線路左側(cè)小里程方向50 m，線路右側(cè)小里程方向150 m各有1棟2層民房；既有線日行車44對左右；高路塹旁有22 kV的電接觸網(wǎng)，接觸網(wǎng)與擴塹坡面水平距離為6 m．

1.4 工程特點

(1) 增建二線與既有線線間距僅4.9 m，爆破工點離既有軌面、接觸網(wǎng)太近，屬A類控爆．

(2) 塹高坡陡，場地狹窄，僅在擴塹段起點有便道，出渣不利，施工時只能沿線路方向從一端向另一端推進，無法采取大規(guī)模的施工．

(3) 本段為滑坡體，擴塹后坡面防護形式復(fù)雜，錨固(索)樁先行施工，進行石方爆破時還需對錨固(索)樁進行防護，爆破不能傷及樁體．

(4) 按營業(yè)線施工有關(guān)規(guī)定，爆破必須申請“要點”．既有線運營繁忙，給點有限，且電氣化鐵路旁不得使用電雷管起爆，火雷管點火需占用一定時間．

(5) 工程量共計開挖石方14 000 m3．

2 爆破方法研究

2.1 控制爆破方案[1-3]

2.1.1 施工順序 地表截排水施工——分層開挖、邊挖邊施做坡面防護——開挖至樁頂時隔樁施工錨固(索)樁——分層開挖樁前巖體，分級進行土釘墻和樁上錨索施工——拆除既有抗滑樁．

2.1.2 開挖方法 邊坡開挖自上而下分層進行，分層開挖，分層護面．表面覆土采用機械挖運，下臥基巖采用控制爆破開挖．根據(jù)地形地質(zhì)、周邊環(huán)境以及坡面防護形式，決定采用人工風(fēng)槍或電鉆打眼爆破．開挖方法分臺階法和分層爆破法．因擴塹段起點處三匯壩～響水公路路面標(biāo)高為326.980 m，所以在326 m標(biāo)高以上采用臺階法開挖，以下采用分層爆破法開挖．

2.2 鑿巖機施工方案

2.2.1 施工順序 地表截排水施工——分層開挖、邊挖邊施做坡面防護——開挖至樁頂時隔樁施工錨固(索)樁——分層開挖樁前巖體，分級進行土釘墻和樁上錨索施工——拆除既有抗滑樁．

2.2.2 開挖方法 邊坡開挖自上而下分層進行，分層開挖，分層護面．表面覆土采用機械挖運，底層采用鑿巖機分層破碎巖石后進行機械挖運．在機械破碎巖石施工過程中從遠離既有線一側(cè)先行鑿除，再依次向既有線一側(cè)進行鑿除．由于場地狹窄挖掘機與鑿巖機不能同時作業(yè)，破碎完畢后鑿巖機撤場，需要挖掘機將巖石挖運出場，破碎機方可進行下一層的施工．

2.3 方案比較

控爆方案人工鉆研與機械開挖可以同步施工，平均起爆5/d次，每次爆破可以松動石方40 m3，1天正常施工可以開挖200多m3，1個月可以開挖6 000多m3；按照鑿巖機普通施工速度，破碎巖石13 m3/h，1天平均工作18 h，破碎巖石234 m3/d，按照上述情況1個月的施工時間只有16 d，1個月破碎、挖運石方3 700多m3，完成此段的土石方施工需要近4個月的時間，進度明顯比采用控爆方案緩慢．

在費用方面，采用鑿巖機施工僅機械租賃費用達到29.2萬元，每挖運方單價明顯高于采用控爆方案．

綜上所述，采用控制爆破方案經(jīng)濟、合理．

3 巖體控制爆破施工

3.1 鉆爆設(shè)計[4]

3.1.1 臺階法 每個臺階長3～6 m，高2 m，寬同設(shè)計開挖橫斷面．

炮孔參數(shù)為：H(臺階高度)=2 m，排距b≤0.5H，取b=1 m.

炮眼間距，按等邊三角形梅花形布孔，主炮孔炮眼間距a=1.1b=1.1 m，邊炮孔(靠近既有線一列的炮孔)到既有線方向的臨空面距離應(yīng)大于主炮孔的間距a，邊炮孔、光爆孔沿既有線方向分布的距離b1為主炮孔排距的3/4即：b1=0.75 m，光爆孔與主炮孔垂直距離(最小抵抗線)W=1 m；炮孔深度，邊炮孔與主炮孔均垂直打眼，其深度L=1.1H=2.2 m．邊坡光爆孔沿擴塹設(shè)計的坡度打斜孔，其深度Lg=H/sinɑ+0.1H≈2.3 m．式中ɑ為擴塹后的設(shè)計坡角．臺階與炮孔分布見圖2．

圖2 臺階與炮孔分布

3.1.2 分層爆破

當(dāng)路塹開挖高度低于三匯壩～響水公路路面時，工作面逐步展開便于機械施工，改臺階法為分層爆破法，即梯段爆破法．

炮孔參數(shù)為：H(梯段高度)=2.6～2.8 m,排距b≤0.5H，取b=1.2 m.

炮眼間距，按等邊三角形梅花形布孔，主炮孔炮眼間距a=1.1b=1.3 m，邊炮孔(靠近既有線一列的炮孔)到既有線方向的臨空面距離應(yīng)大于主炮孔的間距a，邊炮孔、光爆孔沿既有線方向分布的距離b1為主炮孔排距的3/4即：b1=0.9 m，光爆孔與主炮孔垂直距離(最小抵抗線)W=1.2 m；炮孔深度，邊炮孔與主炮孔均垂直打眼，其深度L=1.1H=2.9～3.1 m．邊坡光爆孔沿擴塹設(shè)計的坡度打斜孔，其深度Lg=H/sinɑ+0.1H≈3.0～3.2 m ．式中ɑ為擴塹后的設(shè)計坡角．

3.1.3 炮孔裝藥量計算及裝藥結(jié)構(gòu) 藥量計算公式為：Q=qabH.

式中a、b、H均已確定，單位耗藥量q值要進行反復(fù)試爆后確定．由于待爆體巖石為泥巖夾砂巖，石質(zhì)較軟，初次試爆時，主炮孔q=0.3 kg/m3，邊炮孔、光爆孔q值為主炮孔的70%～80%，爆破效果要達到巖石松動破碎，清渣方便．

主炮孔采用間隔裝藥結(jié)構(gòu)，即將炸藥選取60%裝在炮孔底部，其余炸藥裝在炮孔中間部位，中間裝藥距離炮孔口深度約為0.8～1.0 m．

邊炮孔將炸藥全部裝在炮孔底部．

光爆孔采取間隔裝藥，臺階法開挖時光爆孔裝藥結(jié)構(gòu)同主炮孔．分層開挖時由于炮孔比臺階法深，光爆孔分3層裝藥，將50%炸藥裝在炮孔底部，30%炸藥裝在距炮孔底部藥包1.0～1.2 m的炮孔中間位置，把剩余的20%炸藥裝在距炮孔口深0.8 m左右的位置上，炮孔中的3個藥包綁在導(dǎo)爆索上，即用導(dǎo)爆索起爆藥包．

炮孔回填堵塞物和間隔裝藥的隔離物，均應(yīng)使用“炮泥”(有一定濕度的粘土)．邊回填邊搗固，采用木桿或者竹竿搗固．

3.1.4 起爆順序 采用“同列同段孔外等間隔控制微差起爆網(wǎng)路”，起爆順序：先起爆整個平面中線位置的炮孔，然后依次向兩側(cè)起爆；同列炮孔(沿線路方向)裝同一級別的ms雷管；孔外用同一級別的ms雷管串聯(lián)；中間的炮孔最先起爆，兩側(cè)依次延遲起爆．如圖3所示，中間一列炮孔安放50 ms雷管，靠近中間炮孔兩側(cè)的炮孔安放110 ms雷管，靠近既有線和邊坡孔安放200 ms雷管,每5個孔為一組，孔外用50 ms雷管并聯(lián)，然后組與組串聯(lián)在一起．

圖3 起爆網(wǎng)絡(luò)

3.2 爆破施工[5]

3.2.1 布孔打眼 按照起爆順序安排，選取相應(yīng)的孔網(wǎng)參數(shù)．布孔前仔細檢查待爆體的層理、裂隙、臺階的平整度、巖石的軟硬及整體性等，視不同情況對孔網(wǎng)參數(shù)作適當(dāng)調(diào)整，調(diào)整系數(shù)不宜超過10%強度．布孔時按調(diào)整后的參數(shù)準(zhǔn)確畫出位置，用紅漆或小旗子進行標(biāo)注，并進行編號記錄．打眼時嚴格按標(biāo)注的位置進行，打眼深度必須符合“3.1.3 炮孔裝藥量計算及裝藥結(jié)構(gòu)”要求，若因臺階不平，應(yīng)保證臺階炮孔底部標(biāo)高一致．特別要控制光爆孔與邊炮孔的方向，邊炮孔一定要垂直，嚴禁向既有線一側(cè)傾斜，避免飛石到既有線影響行車；靠邊坡位置光爆孔要順路塹邊坡設(shè)計坡度．

3.2.2 裝藥堵塞 裝藥之前要先清理孔內(nèi)棄碴并重新量測孔深，然后根據(jù)實際情況計算確定裝藥量并把炸藥放在炮孔旁，然后按設(shè)計的裝藥結(jié)構(gòu)進行裝藥．炮孔堵塞應(yīng)用一定濕度的黃土，要邊回填邊搗固密實，搗固采用木棒或者竹竿．

3.2.3 起爆網(wǎng)路的連接 起爆網(wǎng)路的連接以2人為宜，從起爆的終點至起爆的起點逐組綁扎孔外雷管，孔外雷管要有明顯的標(biāo)志如小旗子．連接完畢后由技術(shù)人員進行檢查，避免漏孔未裝炸藥或是裝了炸藥未安裝雷管．

3.2.4 爆破“要點”

(1) 爆破前應(yīng)設(shè)好施工防護，駐站聯(lián)絡(luò)員在每次爆破前2小時應(yīng)向車站提出“申請施工爆破表”．

(2) 駐站聯(lián)絡(luò)員在接到現(xiàn)場準(zhǔn)備就緒的報告后，向車站值班員提出請求爆破時間．當(dāng)接到封鎖命令后雙方進行簽認，必須按調(diào)度命令進行施爆，嚴禁不請點施爆、追尾施爆．

(3) 接到準(zhǔn)爆命令后，現(xiàn)場安全警戒員吹哨，驅(qū)散閑雜人員撤出爆區(qū)，封鎖三匯壩～響水公路，發(fā)出起爆信號．

(4) 炮響后按規(guī)定時間爆破檢查人員進入爆破區(qū)，檢查有無盲炮、危石，并要檢查既有線．

(5) 施工負責(zé)人經(jīng)確認線路符合通行條件后立即通知駐站聯(lián)絡(luò)員辦理線路開通手續(xù)．

(6) 嚴禁電雷管起爆．嚴禁在列車通過前將炸藥裝好等待起爆．

4 安全防護

對于爆破施工防護采取兩種辦法：一是對爆破巖體的覆蓋，二是架設(shè)鋼管排架防護．

4.1 爆破體的覆蓋

為防止飛石的出現(xiàn)，爆破巖體表面上應(yīng)進行覆蓋，覆蓋材料選用用汽車廢舊外胎加工制成的“炮被”．制作方法為，把外胎切成厚1.5 cm、寬10 cm、長2 m的長條，然后像編席一樣編成長2.5 m、寬2 m的長方塊．將炮被蓋在爆破巖體表面上，炮被與炮被之間用鐵絲連在一起，其上壓上土袋．此種覆蓋方法在株六復(fù)線施工中得到廣泛應(yīng)用，覆蓋效果極佳．炮被覆蓋見圖4．

圖4 炮被覆蓋示意圖(單位：m)

4.2 排架防護

作為防止飛石、滾石和滑塊的最后一道“防線”，就是架設(shè)鋼管排架，排架要搭設(shè)堅固、嚴密，飛石擋得住，滾石、滑塊擠不倒．由于本段為A類控爆，鋼管排架必須搭設(shè)雙排，

鋼管排架采用φ50鋼管配以扣件搭設(shè)，通過φ22錨桿與山體固定連接．每排排架從既有線往擴塹寬方向排架共分3層：第1層是φ50鋼管，間距1 m，第2層是φ12鋼筋焊接的20 cm×20 cm的鋼筋網(wǎng)與鋼管排架綁扎在一起，第3層是雙層竹排貼在鋼管和鋼筋網(wǎng)兩側(cè)．排架的頂部用φ22鋼絲繩與地錨栓聯(lián)．

根據(jù)襄渝鐵路增建二線YDK746+593～+700路段的地形地質(zhì)為山體陡峻坡長、為典型的滑坡地段等特點,采用控制爆破施工技術(shù)更為經(jīng)濟、合理，是適合于此路段擴塹爆破的最佳技術(shù)，并在實踐中得到證明．

參考文獻：

[1] 魯建邦,鄭爽英,張繼春，等.電氣化鐵路站場的高陡邊坡擴塹控制爆破[J].爆破,2005,22(1):48-51.

[2] 張 文.鐵路既有線擴塹控制爆破施工技術(shù)[J].四川建筑,2005,25(1):137-138.

[3] 王永順.既有電氣化鐵路無側(cè)向防護擴塹控制爆破關(guān)鍵技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù),2008,(4):99-102.

[4] 王桂元.鐵路復(fù)線高邊坡，深路塹石方控制爆破安全施工技術(shù)[J].建筑安全，2000，(1)：22-23.

[5] 謝飛鴻，王錦山，劉普堯,等.爆破卸載治理滑坡及穩(wěn)定分析的應(yīng)用研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2005，24(3)：532-534.