淺談立交橋頂進施工爆破控制技術(shù)

李家章 上海鐵路局東華地鐵公司

1 工程概況及施工難點

1.1 工程概況

本工程立交橋為5+11.7+11.7+5 m鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，施工范圍包括鐵路主框架及鐵路兩側(cè)各30 m鋼筋混凝土U型槽等。施工位置位于隴海線K109+606.3里程處，電氣化鐵路160 km/h區(qū)段，框架橋與鐵路斜交75度。立交橋北部1 000 m內(nèi)為空曠的田野地帶；西南側(cè)300 m處為村莊，村里有國家地震觀測臺；南部和東南側(cè)為空曠田野。自然地面下平均1 m左右均為強風(fēng)化的砂巖，巖石開挖地段長約86 m，寬約42 m，厚度為2～4 m，巖石開挖總方量約13 000 m3。立交橋頂進采用便梁加固線路，便梁支點為片石混凝土條基。

1.2 頂進爆破施工難點

(1)爆破地點處在鐵路下方及臨近營業(yè)線30 m范圍內(nèi)；

(2)爆破地段鐵路為電氣化區(qū)段；

(3)爆破點距便梁支墩較近；

(4)爆破進度受鐵路天窗點的影響；

(5)爆破不得影響附近地震觀測臺的觀測。

2 爆破方案的確定及批準

為了確保施工及鐵路行車安全，最大限度地減小對周圍設(shè)施的影響，經(jīng)方案比選后決定采用淺孔微爆法施工方案，分次分批進行爆破。爆破專項方案審查通過后，分別報經(jīng)地方公安局、鐵路公安處和鐵路局進行審批。并向運輸處提報爆破施工封鎖計劃。

2.1 淺孔爆破參數(shù)的選擇

爆破采用手風(fēng)鉆，垂直打孔，梅花形布眼，具體參數(shù)如下：

(1)孔徑：風(fēng)鉆鉆孔，直徑36 mm一字型鉆頭，鉆孔直徑約38 mm。

(2)孔深：根據(jù)爆破深度的不同，超深10%～15%即L（孔深）=（1.1-1.2）H(爆深)，根據(jù)機械特性和現(xiàn)場地質(zhì)情況確定最大孔深為1.1 m。

(3)孔距a，排距b：布眼密度根據(jù)爆深不同現(xiàn)場確定，具體布孔方式見表1。

(4)單位體積耗藥量：采用松動爆破，炸藥單耗q取300 g/m3。

(5)單孔裝藥量Q：因炸藥需經(jīng)10 km外的炸藥庫運至，故選用對摩擦和撞擊敏感性差的硝酸銨炸藥。該炸藥單孔裝藥量Q=q×a×b×H，具體參數(shù)如表 1 所示：

表1 爆破參數(shù)表

爆破裝藥遵循多打孔少裝藥的原則，控制一次齊爆最大藥量。爆破深度按照每次不超過1.0 m進行控制（便梁基礎(chǔ)5 m范圍內(nèi)為0.5 m）。

(6)起爆順序：每次爆破的一次齊爆藥量不超過1 kg，采用毫秒微差起爆，使用毫秒2、3、4、5段雷管，一次起爆雷管段別不超過4個段別。

2.2 安全距離計算

2.2.1 地震波安全距離

根據(jù)公式R=（K/V）l/αQ1/3

式中，R-從測點到爆破中心的距離，m；

V-質(zhì)點允許振動速度，cm/s；

Q-延發(fā)爆破時最大一段裝藥量，kg；

K-與爆破場地有關(guān)的系數(shù)；

α-與地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)；

當(dāng)取Q=1 kg，K=100，α=2.5，R=5 m時，則V=1.7 cm/s，即最大一段裝藥量只要不超過1 kg，那么爆破振動產(chǎn)生的地震波是能滿足《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2003）中要求的條件。實際爆破時應(yīng)先進行試炮，結(jié)合爆破振動測試儀器（UBOX-5016）測試的數(shù)據(jù)采取最符合現(xiàn)場條件的爆破起爆藥量。

2.2.2 爆破飛石預(yù)防措施

根據(jù)以往施工經(jīng)驗和爆破安全規(guī)定，爆破時飛石一般在50～60 m左右，但極個別飛石的最遠距離可達150 m，如不采取覆蓋防護措施，爆破個別飛石災(zāi)害難以控制，因此本爆破工程在爆破時采用覆蓋雙層炮被防護措施，這樣就能避免飛石的飛出。同時根據(jù)現(xiàn)場施工條件，在遠離鐵路處先進行爆破施工，先爆破出一道寬1.5 m的溝槽，以便為后續(xù)爆破部位創(chuàng)造出臨空面。這種背向鐵路臨空面的起爆，即使爆破產(chǎn)生極少量的飛石，也能確保飛石背向鐵路方向飛出，為確保鐵路及接觸網(wǎng)的安全，在爆破點與既有線間使用彩鋼瓦實施物理隔離，以確保既有鐵路及接觸網(wǎng)的絕對安全。

2.2.3 沖擊波安全距離

爆破作用指數(shù)小于3的露天淺孔爆破，一般爆破沖擊波都很小，只考慮爆破飛石和爆破地震波。本爆破工程是露天淺孔松動爆破，爆破作用指數(shù)小于1，可不考慮爆破沖擊波的危害。

綜合以上各值并結(jié)合以往施工經(jīng)驗，爆破時安全警戒距離取100 m。

2.3 起爆網(wǎng)路與爆破參數(shù)確定

2.3.1 起爆網(wǎng)路

由于本工程位于電氣化區(qū)段，因此爆破工程采用非電導(dǎo)爆管雷管--塑料導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)，網(wǎng)路連接用非電導(dǎo)爆管和四通串聯(lián)閉合連接，便攜式高能起爆器起爆。此起爆法優(yōu)點是敷設(shè)和檢查比較簡單，起爆安全性較高。

2.3.2 爆破參數(shù)確定

進場施工后，首先根據(jù)巖石結(jié)構(gòu)、爆破深度的不同等選擇具有代表特征的部位，按照本設(shè)計的各項參數(shù)，進行小規(guī)模的爆破試驗，根據(jù)爆破效果，進行調(diào)整，以優(yōu)化爆破參數(shù)。

2.4 施工工藝及防護措施

2.4.1 施工工藝

施工準備→測量放線→標孔→鉆孔→藥包制作→藥包裝填及堵塞→網(wǎng)路連接與檢查→安全防護→警戒→起爆→爆后檢查→渣土清理運輸→測量→找平

2.4.2 防護措施

為確保避免爆破飛渣造成安全隱患，爆破時先在爆破部位鋪設(shè)一層毯子，再覆蓋兩側(cè)橡膠炮被。為確保絕對無渣飛出，施工時對開挖區(qū)段及既有線間采用彩鋼瓦實施全封閉物理隔離，施工便梁底部及南北兩側(cè)采用雙層彩鋼瓦鋼管防護柵欄防護。

3 施工組織及安全控制注意事項

現(xiàn)場成立頂進爆破施工領(lǐng)導(dǎo)小組，下設(shè)爆破作業(yè)組、安全防護組、線路設(shè)備檢查觀測組、應(yīng)急處理組。提前制定應(yīng)急預(yù)案并準備齊全各種應(yīng)急物資設(shè)備，一旦出現(xiàn)意外情況能確保在最短時間內(nèi)得到妥善處理。同時按照以下各主要工序注意事項抓好檢查控制。

3.1 施工準備

(1)根據(jù)已批準的爆破方案，組織機械設(shè)備、施工作業(yè)人員進入爆破現(xiàn)場；由工程技術(shù)人員向涉爆作業(yè)人員進行技術(shù)交底，并做好交底記錄。

(2)對施工現(xiàn)場和其他項目進行管理，清除與爆破無關(guān)的工作，根據(jù)爆破方案合理安排鉆孔作業(yè)機具的位置，準備現(xiàn)場藥包臨時放置與制作場所。

(3)發(fā)布施工公告和爆破公告：施工公告應(yīng)預(yù)告工程項目名稱，工程設(shè)計單位、施工單位負責(zé)人，作業(yè)期限等；應(yīng)在爆破前數(shù)天向爆區(qū)附近單位和居民發(fā)布爆破公告，公告內(nèi)容應(yīng)包括：爆破地點、爆破次數(shù)、每次爆破時間、警戒范圍、警戒標準、各種信號及其意義、發(fā)出信號的方式時間、安全措施等有關(guān)注意事項。

(4)進入爆破作業(yè)現(xiàn)場的工作人員應(yīng)佩帶胸標或臂標，并應(yīng)攜帶作業(yè)證。

(5)作業(yè)區(qū)周圍及交通要道和行人通道的地位應(yīng)設(shè)置防護屏障，安排警戒人員，嚴禁與爆破作業(yè)無關(guān)人員進入現(xiàn)場。

3.2 標孔

(1)為了保證鉆孔質(zhì)量，鉆孔前必須按照爆破設(shè)計方案將炮孔位置、深度和角度清楚地標記在爆破體上，標孔工作應(yīng)由爆破技術(shù)人員完成。

(2)標孔時應(yīng)事先清除爆破體表面的灰塵、積土和破碎層，再用標記清晰的漆或粉筆按統(tǒng)一的符號進行標孔。

(3)當(dāng)遇到實際情況與施工方案不符時，方案設(shè)計小組成員應(yīng)會同有關(guān)人員研究制定處理方案。

(4)對不裝藥的空孔，除標定孔的位置外，還應(yīng)在孔的周圍作出特殊標記，以防與裝藥孔混淆。

3.3 鉆孔

(1)作業(yè)人員必須嚴格按照標定的孔深、孔位和孔角鉆孔。

(2)施工技術(shù)人員隨時對孔的質(zhì)量進行檢查，淺孔爆破的質(zhì)量標準為：

孔深：當(dāng)孔深小于50 cm時，允許誤差為-2-4 cm；當(dāng)孔深為50-80 cm時，允許誤差為-3-5 cm；當(dāng)孔深大于80 cm時，可允許誤差-5-5 cm；孔位：標孔中心偏離距離不大于5 cm。

(3)對不合格炮孔應(yīng)特殊說明，由設(shè)計人員處理。(4)炮孔檢查合格后應(yīng)及時封蓋，以防堵塞。

3.4 藥包制作及爆破物品管理

(1)藥包制作應(yīng)在選定的安全場所內(nèi)進行。

(2)參加制作藥包的人員必須持有效的爆破作業(yè)證，并應(yīng)在工程技術(shù)人員的領(lǐng)導(dǎo)，安全員的監(jiān)督下進行。

(3)藥包制作前，應(yīng)首先檢查爆破器材的質(zhì)量，包括雷管的、外觀性能、段別，炸藥的品種、受潮情況、硬化程度等。

(4)炸藥量應(yīng)用天平稱量其重量，力求準確。要用木制或竹制錐子在藥包中心扎一個雷管大小的孔，孔深應(yīng)能將雷管全部插入，不得露出藥包，雷管插入藥包后，應(yīng)用細線或雷管腳線將雷管固緊，捆扎規(guī)整。

5)對制作好的藥包進行編號，注明藥包重量、雷管段別、藥包個數(shù)，分別存放，由專人負責(zé)登記、管理，嚴格領(lǐng)取手續(xù)。

(6)為防止炸藥、雷管等爆炸物流失，對領(lǐng)取的爆炸物品實施專人管理并登記造冊，當(dāng)日未用完的炸藥、雷管下班前交回派出所統(tǒng)一管理。

3.5 藥包裝填及堵塞

(1)藥包裝填及堵塞人員必須持有效的爆破員作業(yè)證，并應(yīng)在設(shè)計技術(shù)人員領(lǐng)導(dǎo)和爆破安全員監(jiān)督下嚴格按照爆破施工安全技術(shù)方案施工。

(2)裝藥之前應(yīng)首先檢查炮眼情況，如炮眼有水或堵塞物應(yīng)及時清除。

(3)藥包的重量、規(guī)格應(yīng)"對號入座"，嚴禁錯拿、錯放。

(4)應(yīng)用木竹制炮棍，慢慢將藥包推送到規(guī)定的放置部位，再用炮泥充填炮孔。

(5)填塞時，不得將導(dǎo)爆管拉的過緊。

(6)炮泥一般用黃泥、粘土或鉆孔的巖屑，不得含有大的顆粒狀石塊，以免劃破導(dǎo)爆管。

(7)有水炮孔堵塞應(yīng)防止堵塞料懸空，嚴禁不堵塞進行爆破。

3.6 網(wǎng)路連接與檢查

(1)網(wǎng)路連接必須在工作面的全部炮孔裝填完畢，無關(guān)人員全部撤至安全地點后，由工作面向起爆站依次進行。

(2)網(wǎng)路連接必須在設(shè)計技術(shù)人員領(lǐng)導(dǎo)下，嚴格按方案設(shè)計進行。

(3)導(dǎo)爆管在使用前應(yīng)進行外觀檢查，管口必須熱封，如有破損、拉細、壓扁等不正?，F(xiàn)象，均應(yīng)剪斷去掉。

(4)四通傳爆連接件使用前應(yīng)檢查外觀是否變形，外壁有無裂隙，否則不能使用，四通空腔內(nèi)不能有雜物、水珠和水蒸氣。

(5)敷設(shè)網(wǎng)路時，要注意勿使導(dǎo)爆管扭勁、打死結(jié)和拉細變形，以免影響傳爆的可靠性。

(6)導(dǎo)爆管與導(dǎo)爆管或傳爆雷管連接加工作業(yè)時，要嚴防接頭部進水和砂粒堵塞，連接應(yīng)可靠。

(7)導(dǎo)爆管用于藥孔爆破時，禁用反向裝藥，添塞時導(dǎo)爆管要緊貼孔壁，并注意不要搗傷管體。

(8)網(wǎng)路應(yīng)敷設(shè)在無水、無高溫、無酸性的安全地帶，并防止在日光下暴曬。

3.7 起爆及爆后檢查

爆破前、中、后現(xiàn)場均有地方公安局、鐵路公安處及各行車設(shè)備管理單位、地鐵公司及監(jiān)理單位派員全程監(jiān)控，由項目經(jīng)理進行把關(guān)指揮，相關(guān)人員不到場不得作業(yè)。爆破施工采取每日要封鎖點施工，隴海上、下行線同時封鎖20 min，每日二至四個點，確保鐵路行車安全，杜絕點外作業(yè)。施工要點按《技規(guī)》規(guī)定做好安全防護。

(1)警戒：以起爆藥孔為中心，對人員和車輛警戒半徑100 m，四周派專人看護，以防傷及他人。安排專職駐站聯(lián)絡(luò)員與現(xiàn)場防護員聯(lián)系，確保在封鎖點內(nèi)起爆，確保行車安全。

(2)信號規(guī)定：派出警戒后準備點火時，哨音連續(xù)長聲；點火起爆時，哨音連續(xù)短聲；撤除警戒時，哨音一長兩短。

3)爆后檢查處理:爆破后由爆破負責(zé)人進行逐孔檢查確認，防止啞炮，檢查無問題后向現(xiàn)場總指揮簽字確認?，F(xiàn)場總指揮下令線路檢查人員和路基、便梁支點觀測人員對線路和路基、便梁支點進行檢查觀測，檢查觀測均無問題后向現(xiàn)場總指揮報告?？傊笓]收到報告并確認安全后，方可下達解除警戒令并通知撤除鐵路防護。

4 結(jié)束語

205國道新沂改線段下穿隴海鐵路立交橋工程嚴格按照上述爆破方案組織施工并加以控制，既確保了行車及施工安全，又加快了施工進度。經(jīng)實際施工的檢驗：日平均爆破巖石150方左右，頂進進度明顯提高，減少了對鐵路運輸?shù)挠绊?，?chuàng)造了良好的經(jīng)濟和社會效益。