郭 堯 薛 里

(1.海南省跨海工程籌建辦公室；2.中國鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所)

爆破飛石、滾石多元立體防護(hù)控制技術(shù)*

郭 堯1薛 里2

(1.海南省跨海工程籌建辦公室；2.中國鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所)

結(jié)合重慶至涪陵段鐵路二線緊鄰既有線爆破施工實(shí)例,介紹了緊鄰既有鐵路高陡邊坡控制爆破的爆破參數(shù)優(yōu)化、表面覆蓋防護(hù)、邊坡巖體防護(hù)、特殊對象的專項(xiàng)防護(hù)和爆破振動監(jiān)測方法，提出多元立體防護(hù)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了施工有序、快速、安全的目標(biāo),取得了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

爆破飛石 爆破滾石 多元立體防護(hù) 控制爆破

通過對緊鄰既有鐵路線周邊爆破區(qū)域環(huán)境的調(diào)查，分析對既有鐵路線運(yùn)營安全的主要危害是爆破振動、飛石和滾石。因此，在緊鄰既有鐵路線的爆破設(shè)計(jì)中，需考慮設(shè)計(jì)減小振動、預(yù)防飛石和滾石、阻礙滾石速度和嚴(yán)防滾石彈跳等問題[1]。

多元立體防護(hù)體系主要針對上述危害，實(shí)施空間上封閉、時(shí)間上連續(xù)的防護(hù)技術(shù)系統(tǒng)：①主動技術(shù)措施，對能量源的釋放和作用過程進(jìn)行控制，即優(yōu)化爆破技術(shù)方案；②被動防護(hù)技術(shù)措施，通過一定的防護(hù)措施,控制可能產(chǎn)生的爆破危害效應(yīng)或趨勢，降低其危害程度、危害時(shí)間、危害區(qū)域，確保不對周圍環(huán)境構(gòu)成危害；③信息化技術(shù)措施，對爆區(qū)周圍既有鐵路線設(shè)施進(jìn)行爆破振動監(jiān)測，利用監(jiān)測結(jié)果對施工方案和安全防護(hù)措施進(jìn)一步優(yōu)化，保障既有鐵路的運(yùn)營安全[2]。

重慶至涪陵段鐵路二線ZDK34+007.45-YDK52+570.5段工程環(huán)境特別復(fù)雜，為保護(hù)既有鐵路在爆破時(shí)行車安全，擬在該爆區(qū)與既有鐵路之間設(shè)置多元立體防護(hù)體系。

1 合理爆破參數(shù)選擇

通過對爆破參數(shù)與爆破效果之間關(guān)系的分析比較，確定了渝涪二線擴(kuò)塹巖石的合理爆破參數(shù)，包括孔網(wǎng)參數(shù)(最小抵抗線、孔排距、孔深等)和裝藥參數(shù)(裝藥密度、單耗、堵塞長度等)，選擇有利于提高爆破破碎質(zhì)量的起爆網(wǎng)絡(luò)，確保施工質(zhì)量[3]。

2 表面覆蓋防護(hù)

2.1 主控爆區(qū)防護(hù)

巖墻內(nèi)部主控爆區(qū)全部采用表面覆蓋防護(hù)，以防止起爆時(shí)個(gè)別飛石的飛散，大大降低滾石和飛石的初始速度，減少飛石距離，避免跳躍現(xiàn)象。具體做法是：為每個(gè)孔口上壓兩張由廢舊膠皮帶做的炮被，面積1 m2，炮被上封壓1個(gè)約30.0 kg的砂包。沙包用尼龍繩系好，反扣在炮被上，見圖1。

圖1 主控區(qū)爆破體表面覆蓋防護(hù)

2.2 預(yù)留巖墻地段爆破施工

為控制飛石，炮孔頂部采用柔性防護(hù)層覆蓋，在爆破體上設(shè)置同主控區(qū)一樣的沙袋和炮被；由于預(yù)留巖墻自身特點(diǎn)，為保證其爆后自穩(wěn)，設(shè)置封閉剛性防護(hù)體系(由布魯克網(wǎng)、鋼絲網(wǎng)、繩網(wǎng)組成)，穩(wěn)定巖墻，為確保防護(hù)體系自身牢靠，在內(nèi)側(cè)邊坡采用0.5 m 長錨桿固定。該體系剛?cè)峤Y(jié)合，既給出了爆區(qū)膨脹空間，又控制爆區(qū)過度膨脹失穩(wěn)、防護(hù)強(qiáng)度高[4]。見圖2。

圖2 預(yù)留巖墻爆破體表面覆蓋防護(hù)

3 邊坡巖體防護(hù)

為確保既有鐵路行車安全，本段工程均采用立體防護(hù)進(jìn)行路塹邊坡爆破作業(yè)。

3.1 布魯克網(wǎng)防護(hù)

布魯克網(wǎng)分為被動網(wǎng)和主動網(wǎng)。被動網(wǎng)防護(hù)系統(tǒng)由鋼絲繩網(wǎng)+錨桿+上下拉錨繩+高強(qiáng)度鋼絲格柵網(wǎng)+消能環(huán)+上下支撐繩+工字鋼柱+底座等部件構(gòu)成，通過鋼繩網(wǎng)和鋼柱聯(lián)結(jié)成一個(gè)整體，阻止爆破滾石下墜，見圖3；主動網(wǎng)防護(hù)系統(tǒng)通過鋼絲繩錨桿+支撐繩+縫合繩+鋼絲格柵錨固在邊坡坡面上，該系統(tǒng)作為一個(gè)整體，將集中荷載均勻向四周傳遞，降低單根錨桿的錨固力要求，從而使系統(tǒng)能承受較大的荷載，達(dá)到局部受載整體作用的目的。見圖4。

圖3 布魯克網(wǎng)被動防護(hù)系統(tǒng)

圖4 布魯克網(wǎng)主動防護(hù)系統(tǒng)

3.2 攔石排架防護(hù)

攔石排架必須自身可靠且能抵御外力，采用鋼管+竹夾板排架搭設(shè)。鋼管選用φ50 mm無縫鋼管，豎向、橫向間距均為1.0 m，采用扣件搭接交叉鋼管；滿鋪竹夾板于鋼管架外側(cè)，采用8#鐵絲綁扎牢固；排架植入巖層混凝土澆注，深度不小于1 m，為保證排架的穩(wěn)定性，每隔1.5 m設(shè)一根鋼性斜撐，形成攔石柵欄。見圖5。

3.3 人工土埂防護(hù)

為防爆破滾石危害，常在爆區(qū)設(shè)置高于保護(hù)區(qū)地段、爆區(qū)拋擲方向的土埂。采用人工裝填沙袋，壘砌而成一個(gè)底1.8 m寬，高1.5 m人工土埂，以保證爆破施工安全，見圖6。

4 特殊對象的專項(xiàng)防護(hù)[5]

為防滾石砸壓接觸網(wǎng)支柱，采用立柱+砂包+木枕的形式防護(hù)。立柱采用16#工字鋼，每根長3 m，嵌入部分不小于1 m，間距不大于1 m，距離接觸網(wǎng)桿塔外側(cè)底部不少于1 m；工字鋼之間采用不小于直徑25 mm鋼筋或45#角鋼焊接，接縫處按相關(guān)要求滿焊，連接角鋼(鋼筋)數(shù)量每處不應(yīng)少于4根。枕木與立柱用鐵絲綁扎，砂袋單層高度1.5 m，枕木間距不能大于30 cm，立柱基坑長寬不小于30 cm，深度不小于1 m，用C20混凝土填充。如現(xiàn)場有條件在線路側(cè)增設(shè)斜撐或外側(cè)增設(shè)地錨拉桿，見圖7～圖9所示。

圖5 攔石排架(單位：m)

圖6 人工壘砌土埂

圖7 接觸網(wǎng)支柱防護(hù)平面

5 爆破振動監(jiān)測

通過爆區(qū)附近的巖墻、軌道、站臺和民房地面質(zhì)點(diǎn)振動速度監(jiān)測，分析爆破振動強(qiáng)度及其對既有鐵路和周圍民房的影響，并對其進(jìn)行安全評價(jià)，同時(shí)為以后的爆破提供設(shè)計(jì)依據(jù)，達(dá)到信息化施工的目的[6-7]。具體監(jiān)測示意見圖10～圖12。

圖8 接觸網(wǎng)支柱防護(hù)立面

圖9 接觸網(wǎng)支柱防護(hù)

圖10 軌道振動監(jiān)測

圖11 站臺振動監(jiān)測

圖12 民房振動監(jiān)測

6 防護(hù)效果評價(jià)

本段工程爆破歷時(shí)1.5 a，涉及高陡邊坡8處，爆破次數(shù)超過千次，清除石碴超過200萬m3。通過采用多元立體防護(hù)體系，整個(gè)爆破過程安全可控，沒有因滾石、飛石和振動危害對既有鐵路線運(yùn)營產(chǎn)生影響，爆破施工效果良好。實(shí)踐證明，多元立體防護(hù)體系技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理，可為類似工程提供借鑒。

[1] 李夕兵，凌同華，張義平.爆破震動信號分析理論與技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2009.

[2] 陽生權(quán)，周 健，劉寶琛.爆破震動作用下公路隧道動力特性分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2005，24(s2)：5803-5807.

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[4] Ngoma J C， Grobler H P， Neethling P C. Smoothwall blasting at Finsch diamond mine using the EZ-Tronic electronic detonator system，In Fragblast-6[R]. Johannesburg: South African Institute of Mining and Metallurgy，1999.

[5] 張敏江，郭 堯.直剪試驗(yàn)中對土抗剪強(qiáng)度的一種修正方法[J].沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，21(2)：96-98.

[6] 卓效明.廈門仙岳山公路隧道爆破振動測試報(bào)告[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2002，39(2)：59-64.

[7] 楊年華，劉 慧.近距離爆破引起的隧道周邊振動場[J].工程爆破，2000，6(2)：6-10.

*鐵道部重點(diǎn)科技項(xiàng)目(編號：2011G016-L)。

2015-04-27)

郭 堯(1983—),男,助理研究員，碩士，570204 海南省?？谑忻捞m區(qū)海府路51號。