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陡峭石质路堑爆破施工控制
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内容提示：结合具体工程实例,介绍了复杂条件下的路堑爆破施工控制,针对深孔松动爆破结合预裂爆破和缓冲控制爆破工艺进行了阐述,根据爆破效果指出采用该方法提高了石方爆破质量,满足了进度及安全要求,并节约了成本,值得推广。
在铁路网规划建设中往往要通过山区,大量石方路堑施工必须采用爆破方案。在爆破施工中,如何最大限度地降低爆破对边坡以及附近居民房屋的损伤,提高石方爆破质量、爆破安全和爆破进度,关键在于爆破技术的选择和施工方案的确定,现就新建通化—灌水铁路工程爆破技术做以下介绍。（参考《建筑中文网》）
1 工程概况
新建通化—灌水铁路位于吉林省南部,沿线地貌以中低山为主以及丘陵地貌,地形陡峻,冲沟发育。在大雅河流域可见大量的悬崖峭壁地貌以及岩堆现象,景观奇特。其中一段为DK76+647~DK76+740长93 m的深挖高边坡石质路堑,路堑陡峭。右侧距离路堑20 m为201国道,距离路堑150 m为居民区,爆破施工必须保证石方爆破质量及爆破安全。
2 爆破方案
由于该段路堑较陡、较深,且挖方量较为集中,根据现场实际和现有土石方施工机械设备状况,充分利用先进技术提高工效,决定主爆破采用松动爆破。同时为保证边坡质量,控制路堑边坡的超欠挖,决定在路堑边线处加钻预裂炮孔,实施预裂爆破来控制边坡的超欠挖,提高边坡的稳定性。依据工程特点,结合进度要求和资源配置等因素,采取按台阶纵向分层开挖的施工方案。爆破施工中采用深孔松动爆破结合预裂爆破和缓冲控制爆破工艺。
2.1 地形、地质情况
此段爆破区长度只有93 m,但总挖方量达60 000 m3,开挖宽度30 m,左侧最大挖深40m,山体顺线路方向为左高、右低的形状,其纵向自然坡度为45°~65°,横向山体坡度为30°~80°。左侧边坡坡率从上至下为1∶1. 5, 1∶1. 2, 1∶1. 2, 1∶0. 25,每10 m或12 m台阶高度设置2 m宽的碎落台。路堑右侧无边坡,要求全部爆破。此段路堑表面以下1. 1 m范围内为细角砾土,以下3 m范围岩层为强风化页岩,属泥质页岩,新鲜的呈瓦灰色,风化后转为黄绿色。强风化岩层下为弱风化页岩,砂质结构,局部裂隙发育,微层理发育清晰,地层厚度大于50 m(见图1)。
2.2 预裂爆破
所谓预裂爆破,就是首先起爆布置在设计轮廓线上的预裂爆破孔药包,形成一条沿设计轮廓线贯穿的裂缝,再在该人工裂缝的屏蔽下进行主体开挖部位的爆破,保证不需开挖的岩体免遭破坏。同时考虑该段工程现场实际情况,预裂爆破不仅能够严格按照设计坡面进行爆破,分裂开的爆破体与原“母体”完全脱离,以后施工不再影响“母体”安全,而且对爆破区建筑物造成的地震波和飞石亦能够得到有效控制。
2.3 爆破地震安全间隔
为了保证爆破区两侧民房安全,凭据爆破安全规程划定对爆破地震安全间隔进行验算。通常砖石修建物地面的质点安全振动速率为3 cm /s。爆破安全距离根据式(1)计算:
其中,R为爆破地震安全距离;Q为炸药量,取最大一段的药量500 kg;V为地震安全速度,取3 cm /s;m为药量指数,取1/3;K,a分别为与爆破点地形、地质等条件有关的系数和衰减指数,K取100,a取1. 5。
计算结果为83 m,现场测定爆破中心距民房最小的水平间隔为150 m,验算效果评价,爆破对民房并无影响。
3 主要施工工艺的控制
施爆区周边范围调查→配备专业施爆人员→用机械或人工清除施爆区覆盖层→全站仪测定边坡开挖线→布孔→钻孔→爆破器材检查与试验→炮孔检查与废渣清除→装药并安装引爆器材→布置安全岗和施爆区安全员→炮孔堵塞→撤离施爆区强地震波影响区内的人畜→起爆→清除瞎炮→解除警戒。
3.1 开挖方式
根据现场坡势,挖掘机预先开通上山便道并清除施爆区覆盖层,采用纵向分层台阶法,台阶高度为6 m,开挖顺序为先第Ⅰ梯段,依次为第Ⅱ、第Ⅲ梯段,台阶平台尺寸现场机械情况及人员决定,线路右侧掘进为左侧横向梯段创造临空面。各台阶边坡第1排采用深孔预裂爆破,预裂孔在主孔之间, 2排3排采用缓冲控制爆破。
3.2 炮孔布置
布孔前应先扫除爆破体外貌积土和破碎层,依据施工丈量确定的边坡线,从边坡预裂孔开始标定,路堑左侧的设计边坡线布置一排预裂炮孔。钻孔机械采用履带式潜孔钻机,预裂孔直径为100 mm,炮孔间距为2. 0 m,炮孔深3. 0 m~12 m,炮孔角度与设计边坡线一致。然后进行其他孔位的布置,其他炮孔采用梅花形布置。
3.3 钻孔
钻孔前,按设计位置在爆破体上准确标定炮眼位置,并认真检查机具能否正常运转,如有故障应及时修理或调换,以免卡钻、堵孔,钻到设计孔深后,检查成孔质量。在钻孔过程中,应严格控制钻孔的偏向、角度和深度。钻孔完成后,实时清理孔口的浮碴,清孔直接采用胶管向孔内吹气,吹净后,应检查炮孔有无堵孔、卡孔现象,以及炮孔的间距、眼深、倾斜度是否与计划吻合,如果可能影响爆破效果或危及安全生产,应重新钻孔。先行钻好的炮孔,用编织袋将孔口塞紧,防止杂物堵塞炮孔。
3.4 装药
装药前检查炮孔位置、深度是否满足要求,同时将孔中的岩粉、泥浆清除,在潮湿的孔中装乳化炸药。安放药卷时用竹杆将药卷顺次送入炮孔并轻轻压紧,装药时细心施工,防止挤压和撞击,造成雷管爆炸。炸药按每孔的计划药量分好,边装药边丈量,以确保装药密度符合要求。为确保能完全起爆,起爆体应置于炮孔底部并反向装药。
3.5 堵塞
堵塞物用粘土和细砂拌和,其粒度不大于30 mm,含水量15%~20% (一般以手握紧能使之成型,放手后不散开,且手上不沾水迹为准)。预裂孔堵塞时首先用纸将孔堵塞,然后再堵塞素土,但必须人工将导爆索拉紧以防脱落或炮杆折断,从而把开挖区与保护区分离开,达到“预裂”效果,主孔药卷布置后应立即进行堵塞,首先塞入纸团或塑料泡沫,以控制堵塞段长度(预裂孔口预留1 m~1. 5 m,主爆孔口预留2 m~2.5 m),然后用木炮棍分层压紧捣实,每层以10 cm左右为宜,堵塞中应注意掩护好导爆索。
3.6 覆盖
它是控制飞石的重要手段,施工中采用两层草袋覆盖,先在草袋内装入砂土,覆盖后将排间的草袋用绳子连成一片,草袋覆盖时要注意掩护好起爆网络。
3.7 起爆
起爆前应布置安全岗和施爆区安全员,撤离施爆区强地震波影响区内的人畜,因该段紧邻201国道,需安排专职人员封闭道路,待起爆后确认无瞎炮及其他不安全隐患后方可解除警戒。
4 爆破效果与结论
从现场实际爆破情况来看,爆破完全按设计起爆顺序起爆,无“冲炮”现象发生,爆碴块度松碎均匀,适合机械装运,满足填方粒径要求。爆破后,在对周围建筑物进行检查时,未发现飞石与振动损伤现象发生。爆破开挖后坡面较为顺直、美观,达到了减小振动、稳定边坡、控制块度、提高边坡质量的目的。
可见施工中采用深孔松动爆破结合预裂爆破和缓冲控制爆破工艺,达到了预期的效果,既保证了路堑边坡坡度,又避免了对周边居民点造成的安全隐患。深孔松动爆破结合预裂爆破和缓冲控制爆破工艺满足进度、安全、质量的要求,在类似路堑爆破施工中可供借鉴。
参考文献:
[1] 关为民.石质路堑深孔爆破设计与施工[M].北京:铁道建筑, 2006(3): 89-93.
[2] 杜咸卫,曾赞文.复杂环境下中深孔爆破在石质路堑开挖中的应用[J].内蒙古公路与运输, 2010(10): 61-65.
[3] 朱金福.预裂爆破技术在公路石质路堑开挖中的应用[J].山西建筑, 2010, 36(9): 275-276.
[4] 王业好.光面预裂爆破技术在石质路堑边坡开挖中的应用[J].科技情报开发与经济, 2002(8): 171-172.
[5] TZ 202-2008,客货共线铁路路基工程施工技术指南[S]. 来源: 《建筑中文网》.
1 工程概况
新建通化—灌水铁路位于吉林省南部,沿线地貌以中低山为主以及丘陵地貌,地形陡峻,冲沟发育。在大雅河流域可见大量的悬崖峭壁地貌以及岩堆现象,景观奇特。其中一段为DK76+647~DK76+740长93 m的深挖高边坡石质路堑,路堑陡峭。右侧距离路堑20 m为201国道,距离路堑150 m为居民区,爆破施工必须保证石方爆破质量及爆破安全。
2 爆破方案
由于该段路堑较陡、较深,且挖方量较为集中,根据现场实际和现有土石方施工机械设备状况,充分利用先进技术提高工效,决定主爆破采用松动爆破。同时为保证边坡质量,控制路堑边坡的超欠挖,决定在路堑边线处加钻预裂炮孔,实施预裂爆破来控制边坡的超欠挖,提高边坡的稳定性。依据工程特点,结合进度要求和资源配置等因素,采取按台阶纵向分层开挖的施工方案。爆破施工中采用深孔松动爆破结合预裂爆破和缓冲控制爆破工艺。
2.1 地形、地质情况
此段爆破区长度只有93 m,但总挖方量达60 000 m3,开挖宽度30 m,左侧最大挖深40m,山体顺线路方向为左高、右低的形状,其纵向自然坡度为45°~65°,横向山体坡度为30°~80°。左侧边坡坡率从上至下为1∶1. 5, 1∶1. 2, 1∶1. 2, 1∶0. 25,每10 m或12 m台阶高度设置2 m宽的碎落台。路堑右侧无边坡,要求全部爆破。此段路堑表面以下1. 1 m范围内为细角砾土,以下3 m范围岩层为强风化页岩,属泥质页岩,新鲜的呈瓦灰色,风化后转为黄绿色。强风化岩层下为弱风化页岩,砂质结构,局部裂隙发育,微层理发育清晰,地层厚度大于50 m(见图1)。
2.2 预裂爆破
所谓预裂爆破,就是首先起爆布置在设计轮廓线上的预裂爆破孔药包,形成一条沿设计轮廓线贯穿的裂缝,再在该人工裂缝的屏蔽下进行主体开挖部位的爆破,保证不需开挖的岩体免遭破坏。同时考虑该段工程现场实际情况,预裂爆破不仅能够严格按照设计坡面进行爆破,分裂开的爆破体与原“母体”完全脱离,以后施工不再影响“母体”安全,而且对爆破区建筑物造成的地震波和飞石亦能够得到有效控制。
2.3 爆破地震安全间隔
为了保证爆破区两侧民房安全,凭据爆破安全规程划定对爆破地震安全间隔进行验算。通常砖石修建物地面的质点安全振动速率为3 cm /s。爆破安全距离根据式(1)计算:
其中,R为爆破地震安全距离;Q为炸药量,取最大一段的药量500 kg;V为地震安全速度,取3 cm /s;m为药量指数,取1/3;K,a分别为与爆破点地形、地质等条件有关的系数和衰减指数,K取100,a取1. 5。
计算结果为83 m,现场测定爆破中心距民房最小的水平间隔为150 m,验算效果评价,爆破对民房并无影响。
3 主要施工工艺的控制
施爆区周边范围调查→配备专业施爆人员→用机械或人工清除施爆区覆盖层→全站仪测定边坡开挖线→布孔→钻孔→爆破器材检查与试验→炮孔检查与废渣清除→装药并安装引爆器材→布置安全岗和施爆区安全员→炮孔堵塞→撤离施爆区强地震波影响区内的人畜→起爆→清除瞎炮→解除警戒。
3.1 开挖方式
根据现场坡势,挖掘机预先开通上山便道并清除施爆区覆盖层,采用纵向分层台阶法,台阶高度为6 m,开挖顺序为先第Ⅰ梯段,依次为第Ⅱ、第Ⅲ梯段,台阶平台尺寸现场机械情况及人员决定,线路右侧掘进为左侧横向梯段创造临空面。各台阶边坡第1排采用深孔预裂爆破,预裂孔在主孔之间, 2排3排采用缓冲控制爆破。
3.2 炮孔布置
布孔前应先扫除爆破体外貌积土和破碎层,依据施工丈量确定的边坡线,从边坡预裂孔开始标定,路堑左侧的设计边坡线布置一排预裂炮孔。钻孔机械采用履带式潜孔钻机,预裂孔直径为100 mm,炮孔间距为2. 0 m,炮孔深3. 0 m~12 m,炮孔角度与设计边坡线一致。然后进行其他孔位的布置,其他炮孔采用梅花形布置。
3.3 钻孔
钻孔前,按设计位置在爆破体上准确标定炮眼位置,并认真检查机具能否正常运转,如有故障应及时修理或调换,以免卡钻、堵孔,钻到设计孔深后,检查成孔质量。在钻孔过程中,应严格控制钻孔的偏向、角度和深度。钻孔完成后,实时清理孔口的浮碴,清孔直接采用胶管向孔内吹气,吹净后,应检查炮孔有无堵孔、卡孔现象,以及炮孔的间距、眼深、倾斜度是否与计划吻合,如果可能影响爆破效果或危及安全生产,应重新钻孔。先行钻好的炮孔,用编织袋将孔口塞紧,防止杂物堵塞炮孔。
3.4 装药
装药前检查炮孔位置、深度是否满足要求,同时将孔中的岩粉、泥浆清除,在潮湿的孔中装乳化炸药。安放药卷时用竹杆将药卷顺次送入炮孔并轻轻压紧,装药时细心施工,防止挤压和撞击,造成雷管爆炸。炸药按每孔的计划药量分好,边装药边丈量,以确保装药密度符合要求。为确保能完全起爆,起爆体应置于炮孔底部并反向装药。
3.5 堵塞
堵塞物用粘土和细砂拌和,其粒度不大于30 mm,含水量15%~20% (一般以手握紧能使之成型,放手后不散开,且手上不沾水迹为准)。预裂孔堵塞时首先用纸将孔堵塞,然后再堵塞素土,但必须人工将导爆索拉紧以防脱落或炮杆折断,从而把开挖区与保护区分离开,达到“预裂”效果,主孔药卷布置后应立即进行堵塞,首先塞入纸团或塑料泡沫,以控制堵塞段长度(预裂孔口预留1 m~1. 5 m,主爆孔口预留2 m~2.5 m),然后用木炮棍分层压紧捣实,每层以10 cm左右为宜,堵塞中应注意掩护好导爆索。
3.6 覆盖
它是控制飞石的重要手段,施工中采用两层草袋覆盖,先在草袋内装入砂土,覆盖后将排间的草袋用绳子连成一片,草袋覆盖时要注意掩护好起爆网络。
3.7 起爆
起爆前应布置安全岗和施爆区安全员,撤离施爆区强地震波影响区内的人畜,因该段紧邻201国道,需安排专职人员封闭道路,待起爆后确认无瞎炮及其他不安全隐患后方可解除警戒。
4 爆破效果与结论
从现场实际爆破情况来看,爆破完全按设计起爆顺序起爆,无“冲炮”现象发生,爆碴块度松碎均匀,适合机械装运,满足填方粒径要求。爆破后,在对周围建筑物进行检查时,未发现飞石与振动损伤现象发生。爆破开挖后坡面较为顺直、美观,达到了减小振动、稳定边坡、控制块度、提高边坡质量的目的。
可见施工中采用深孔松动爆破结合预裂爆破和缓冲控制爆破工艺,达到了预期的效果,既保证了路堑边坡坡度,又避免了对周边居民点造成的安全隐患。深孔松动爆破结合预裂爆破和缓冲控制爆破工艺满足进度、安全、质量的要求,在类似路堑爆破施工中可供借鉴。
参考文献:
[1] 关为民.石质路堑深孔爆破设计与施工[M].北京:铁道建筑, 2006(3): 89-93.
[2] 杜咸卫,曾赞文.复杂环境下中深孔爆破在石质路堑开挖中的应用[J].内蒙古公路与运输, 2010(10): 61-65.
[3] 朱金福.预裂爆破技术在公路石质路堑开挖中的应用[J].山西建筑, 2010, 36(9): 275-276.
[4] 王业好.光面预裂爆破技术在石质路堑边坡开挖中的应用[J].科技情报开发与经济, 2002(8): 171-172.
[5] TZ 202-2008,客货共线铁路路基工程施工技术指南[S]. 来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/201108/14998.htm
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