劉長(zhǎng)義

1 工程概況

成綿樂(lè)客運(yùn)專線DK11+170.556～DK11+746.154段為臨近既有鐵路的高路塹土石方開(kāi)挖工程,全長(zhǎng)575.598 m,路塹設(shè)計(jì)寬度21 m。設(shè)計(jì)挖方量約55萬(wàn)m3,其中石方40萬(wàn)m3,土方15萬(wàn)m3。該工程位于林地范圍,周圍300 m范圍內(nèi)無(wú)建筑物,右側(cè)為寶成線和地方公路,路塹外邊線距既有線外側(cè)距離為15 m～70 m。路塹分1級(jí)～5級(jí)臺(tái)階開(kāi)挖,每6 m～8 m分一級(jí)臺(tái)階,總開(kāi)挖高度6 m～40 m,開(kāi)挖寬度8 m～50 m。地質(zhì)情況從上至下分別為:山體表面植被茂盛,表層為全風(fēng)化的W4粉質(zhì)黏土夾個(gè)別孤石,中層為強(qiáng)風(fēng)化的W3泥巖夾砂巖,底層為弱風(fēng)化的W2砂巖。路塹開(kāi)挖方式為:多數(shù)土質(zhì)地段采用機(jī)械開(kāi)挖,局部石質(zhì)地段需采用爆破結(jié)合機(jī)械方式開(kāi)挖,為防止新線路施工時(shí)對(duì)既有運(yùn)營(yíng)線路造成影響,需采用必要的防護(hù)措施施工。

2 控制爆破方案設(shè)計(jì)

2.1 淺眼小臺(tái)階微差松動(dòng)控爆設(shè)計(jì)

DK11+170～DK11+184段長(zhǎng)14 m,該段采用“預(yù)留隔墻臺(tái)階爆破法”進(jìn)行開(kāi)挖,同時(shí)在爆體頂部采用重型覆蓋防止頂部飛石;在邊坡和主爆區(qū)分別采用預(yù)裂爆破和“不對(duì)稱逐孔微差起爆網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”等爆破減震技術(shù)對(duì)爆破地震波進(jìn)行有效控制。

2.1.1 爆破順序和臺(tái)階布設(shè)

山體由上至下逐層開(kāi)挖,每層2 m～3 m,爆破時(shí),為了保證邊坡穩(wěn)定,邊坡采用預(yù)裂爆破技術(shù),沿邊坡線爆破開(kāi)一條防震縫,然后再爆破主爆體。第一層主爆體爆破時(shí),靠既有線一側(cè)留2 m～3 m寬的巖體不爆,作為中部主爆體爆破的“隔墻”,待下一層主爆孔爆破時(shí),再在“隔墻”中部布一排豎直密眼爆除其高度的一部分,使隔墻始終保持比主爆體高1.5 m～2.0 m左右(強(qiáng)風(fēng)化地段不需爆破,可用機(jī)械直接挖除)。每次爆破順線路方向布設(shè)2排～3排孔,臺(tái)階及炮眼布設(shè)見(jiàn)圖1。

2.1.2 孔網(wǎng)參數(shù)

表1 預(yù)留隔墻臺(tái)階爆破參數(shù)

由于臺(tái)階靠既有線一側(cè)留有隔墻,臺(tái)階內(nèi)部的石方由于有隔墻作屏障,可采用適中孔網(wǎng)參數(shù)的縱向多排微差爆破方法。施工中主爆體和隔墻具體孔網(wǎng)參數(shù)見(jiàn)表1。

2.1.3 藥量計(jì)算

1)主爆孔單孔藥量:Q=q·a·b·H。

其中,q=1.1q1;H=0.8L～0.9L。

2)隔墻單孔裝藥量:Q=q·b·(B/2)·H。

其中,H為臺(tái)階高度,m;B為隔墻厚度,m;q=0.7q1。

3)邊坡預(yù)裂孔裝藥量:Q=q線·L。

其中,q線為線裝藥量,q線=0.2 kg/m～0.3 kg/m;L為孔深,m。

2.1.4 裝藥結(jié)構(gòu)和堵塞長(zhǎng)度

臺(tái)階中部主爆孔采用底部連續(xù)裝藥;邊坡孔和隔墻采用間隔裝藥。主爆孔堵塞長(zhǎng)度為1.2 m～1.3 m,邊坡孔和隔墻孔為0.6 m～0.8 m。

2.1.5 起爆網(wǎng)路

起爆順序?yàn)?邊坡孔先爆,預(yù)裂開(kāi)一條防震縫后,其余炮孔采用“梯形排間微差起爆網(wǎng)路”再起爆。

2.2 深孔高臺(tái)階微差松動(dòng)控爆設(shè)計(jì)

DK11+184～DK11+415段長(zhǎng)231 m,開(kāi)挖寬度大于10 m,采用深孔高臺(tái)階微差松動(dòng)控制爆破法,鉆孔直徑為76 mm和100 mm,一般開(kāi)挖深度控制在8 m～10 m,最小不小于5 m。為確保爆破后邊坡的穩(wěn)定,邊坡采用光面爆破技術(shù)。

2.2.1 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

1)首排抵抗線w的確定。

根據(jù)以往類似工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),當(dāng)梯段高度大于70倍孔徑時(shí),首排抵抗線w可取30φ～35φ。鉆孔直徑76 mm時(shí),w=30φ=2.3 m;鉆孔直徑 100 mm時(shí),w=30φ=3.0 m。

2)孔排距b的確定。

φ=76 mm時(shí),b=2.0 m;φ=100 mm 時(shí),b=2.6 m。

3)孔間距a的確定。

φ=76 mm時(shí),a=2.7 m;φ=100 mm時(shí),a=3.5 m。

4)超深h1。

φ=76 mm時(shí),h1=0.35 mm;φ=100 mm時(shí),h1=0.45 m。

5)孔深L。

6)堵塞長(zhǎng)度h0。

2.2.2 光面爆破裝藥參數(shù)設(shè)計(jì)

光面爆破采用φ 76 mm鉆孔,沿邊坡線布設(shè)光爆孔,鉆孔斜度與邊坡坡度一致,鉆孔深度等于邊坡長(zhǎng)度。炮眼密集系數(shù)m=0.8,孔間距a=15φ,裝藥量根據(jù)爆破體積單耗確定,單耗q=0.3 kg/m3。光爆孔采用不耦合間隔裝藥結(jié)構(gòu),堵長(zhǎng)h0與孔間距相等,孔底加強(qiáng)裝藥。光爆孔主要設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 光爆孔主要設(shè)計(jì)參數(shù)表

2.2.3 起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)

采用非電導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路,所有深孔爆破均采用復(fù)式閉合網(wǎng)路,每個(gè)起爆體設(shè)置2發(fā)同段非電毫秒雷管。

深孔梯段炮孔一次起爆3排～5排,采用V形或波浪形爆方式,由允許振動(dòng)速度推算的允許最大一段或一次起爆藥量(見(jiàn)安全及防護(hù)措施),控制單段雷管引爆的鉆孔數(shù)量,當(dāng)單孔裝藥量大于允許單響裝藥量時(shí)采取孔內(nèi)微差起爆技術(shù)控制單響藥量,孔內(nèi)微差時(shí)不同起爆段間用砂土間隔,間隔長(zhǎng)度0.5 m～1.0 m。

光爆孔在主爆孔起爆完后起爆,在震動(dòng)允許的條件下所有光爆孔最好同段起爆,一般光爆孔同一個(gè)段的起爆孔數(shù)不得少于5個(gè)。

3 安全防護(hù)措施

1)加強(qiáng)堵塞,保證堵塞長(zhǎng)度和質(zhì)量,深孔爆破孔口用砂包防護(hù)。

2)淺眼或孤石爆破采用廢舊輪胎編織的“炮被”或砂袋覆蓋爆破體。

3)利用山包或爆破預(yù)留隔墻進(jìn)行防護(hù)不具備以上兩條件時(shí)可在既有鐵路及公路側(cè)開(kāi)挖線2 m～3 m外塹頂設(shè)置直立式鋼管防護(hù)排架。搭設(shè)方法為:在擴(kuò)塹既有線側(cè)架設(shè)鋼管排架,排架高5 m～6 m,一次搭設(shè)長(zhǎng)度30 m～50 m,隨路塹開(kāi)挖進(jìn)行倒用,豎向鋼管間距1 m,橫向鋼管間距1.2 m,排架靠坡面部分每個(gè)鋼管結(jié)點(diǎn)用錨桿錨固于坡面上,高出塹頂部分用鋼絲繩拉于坡面或地錨固定,并在鋼管內(nèi)側(cè)綁扎竹夾板封閉。

4 爆破效果分析及結(jié)論

1)通過(guò)選取合理的孔網(wǎng)參數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu)和起爆網(wǎng)路,能夠有效地控制爆破振動(dòng)和飛石等,為實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下鐵路路塹開(kāi)挖的快速、安全施工奠定基礎(chǔ);2)預(yù)裂爆破技術(shù)的應(yīng)用降低了爆破震動(dòng),保護(hù)了邊坡的穩(wěn)定性和滿足了工程中對(duì)平整度的高標(biāo)準(zhǔn)要求,但是在施工中,必須充分重視高精度的鉆孔工藝的實(shí)施,這是更好實(shí)施預(yù)裂爆破技術(shù)的前提和基礎(chǔ)。

5 結(jié)語(yǔ)

臨近既有鐵路進(jìn)行新線擴(kuò)塹石方爆破施工,遇到的最大技術(shù)難題是如何控制飛石和渣堆坍落方向,防止爆渣滾落時(shí)損壞既有線設(shè)施,中斷行車。結(jié)合工程實(shí)際情況,總結(jié)得出一套適應(yīng)既有線高邊坡作業(yè)的控制爆破施工方法,不但保證了既有線的正常運(yùn)營(yíng),而且提高了工效,加快了施工進(jìn)度,在邊坡穩(wěn)定和平整等方面效果良好,光面爆破成孔率達(dá)85%以上。

[1]張建軍.淺談光面預(yù)裂爆破在縣鄉(xiāng)山區(qū)公路中的應(yīng)用[J].山西建筑,2008,34(24):286-287.