浅谈立交桥顶进施工爆破控制技术

李家章 上海铁路局东华地铁公司

1 工程概况及施工难点

1.1 工程概况

本工程立交桥为5+11.7+11.7+5 m钢筋混凝土框架结构，施工范围包括铁路主框架及铁路两侧各30 m钢筋混凝土U型槽等。施工位置位于陇海线K109+606.3里程处，电气化铁路160 km/h区段，框架桥与铁路斜交75度。立交桥北部1 000 m内为空旷的田野地带；西南侧300 m处为村庄，村里有国家地震观测台；南部和东南侧为空旷田野。自然地面下平均1 m左右均为强风化的砂岩，岩石开挖地段长约86 m，宽约42 m，厚度为2～4 m，岩石开挖总方量约13 000 m3。立交桥顶进采用便梁加固线路，便梁支点为片石混凝土条基。

1.2 顶进爆破施工难点

(1)爆破地点处在铁路下方及临近营业线30 m范围内；

(2)爆破地段铁路为电气化区段；

(3)爆破点距便梁支墩较近；

(4)爆破进度受铁路天窗点的影响；

(5)爆破不得影响附近地震观测台的观测。

2 爆破方案的确定及批准

为了确保施工及铁路行车安全，最大限度地减小对周围设施的影响，经方案比选后决定采用浅孔微爆法施工方案，分次分批进行爆破。爆破专项方案审查通过后，分别报经地方公安局、铁路公安处和铁路局进行审批。并向运输处提报爆破施工封锁计划。

2.1 浅孔爆破参数的选择

爆破采用手风钻，垂直打孔，梅花形布眼，具体参数如下：

(1)孔径：风钻钻孔，直径36 mm一字型钻头，钻孔直径约38 mm。

(2)孔深：根据爆破深度的不同，超深10%～15%即L（孔深）=（1.1-1.2）H(爆深)，根据机械特性和现场地质情况确定最大孔深为1.1 m。

(3)孔距a，排距b：布眼密度根据爆深不同现场确定，具体布孔方式见表1。

(4)单位体积耗药量：采用松动爆破，炸药单耗q取300 g/m3。

(5)单孔装药量Q：因炸药需经10 km外的炸药库运至，故选用对摩擦和撞击敏感性差的硝酸铵炸药。该炸药单孔装药量Q=q×a×b×H，具体参数如表 1 所示：

表1 爆破参数表

爆破装药遵循多打孔少装药的原则，控制一次齐爆最大药量。爆破深度按照每次不超过1.0 m进行控制（便梁基础5 m范围内为0.5 m）。

(6)起爆顺序：每次爆破的一次齐爆药量不超过1 kg，采用毫秒微差起爆，使用毫秒2、3、4、5段雷管，一次起爆雷管段别不超过4个段别。

2.2 安全距离计算

2.2.1 地震波安全距离

根据公式R=（K/V）l/αQ1/3

式中，R-从测点到爆破中心的距离，m；

V-质点允许振动速度，cm/s；

Q-延发爆破时最大一段装药量，kg；

K-与爆破场地有关的系数；

α-与地质条件有关的系数；

当取Q=1 kg，K=100，α=2.5，R=5 m时，则V=1.7 cm/s，即最大一段装药量只要不超过1 kg，那么爆破振动产生的地震波是能满足《爆破安全规程》（GB6722-2003）中要求的条件。实际爆破时应先进行试炮，结合爆破振动测试仪器（UBOX-5016）测试的数据采取最符合现场条件的爆破起爆药量。

2.2.2 爆破飞石预防措施

根据以往施工经验和爆破安全规定，爆破时飞石一般在50～60 m左右，但极个别飞石的最远距离可达150 m，如不采取覆盖防护措施，爆破个别飞石灾害难以控制，因此本爆破工程在爆破时采用覆盖双层炮被防护措施，这样就能避免飞石的飞出。同时根据现场施工条件，在远离铁路处先进行爆破施工，先爆破出一道宽1.5 m的沟槽，以便为后续爆破部位创造出临空面。这种背向铁路临空面的起爆，即使爆破产生极少量的飞石，也能确保飞石背向铁路方向飞出，为确保铁路及接触网的安全，在爆破点与既有线间使用彩钢瓦实施物理隔离，以确保既有铁路及接触网的绝对安全。

2.2.3 冲击波安全距离

爆破作用指数小于3的露天浅孔爆破，一般爆破冲击波都很小，只考虑爆破飞石和爆破地震波。本爆破工程是露天浅孔松动爆破，爆破作用指数小于1，可不考虑爆破冲击波的危害。

综合以上各值并结合以往施工经验，爆破时安全警戒距离取100 m。

2.3 起爆网路与爆破参数确定

2.3.1 起爆网路

由于本工程位于电气化区段，因此爆破工程采用非电导爆管雷管--塑料导爆管起爆系统，网路连接用非电导爆管和四通串联闭合连接，便携式高能起爆器起爆。此起爆法优点是敷设和检查比较简单，起爆安全性较高。

2.3.2 爆破参数确定

进场施工后，首先根据岩石结构、爆破深度的不同等选择具有代表特征的部位，按照本设计的各项参数，进行小规模的爆破试验，根据爆破效果，进行调整，以优化爆破参数。

2.4 施工工艺及防护措施

2.4.1 施工工艺

施工准备→测量放线→标孔→钻孔→药包制作→药包装填及堵塞→网路连接与检查→安全防护→警戒→起爆→爆后检查→渣土清理运输→测量→找平

2.4.2 防护措施

为确保避免爆破飞渣造成安全隐患，爆破时先在爆破部位铺设一层毯子，再覆盖两侧橡胶炮被。为确保绝对无渣飞出，施工时对开挖区段及既有线间采用彩钢瓦实施全封闭物理隔离，施工便梁底部及南北两侧采用双层彩钢瓦钢管防护栅栏防护。

3 施工组织及安全控制注意事项

现场成立顶进爆破施工领导小组，下设爆破作业组、安全防护组、线路设备检查观测组、应急处理组。提前制定应急预案并准备齐全各种应急物资设备，一旦出现意外情况能确保在最短时间内得到妥善处理。同时按照以下各主要工序注意事项抓好检查控制。

3.1 施工准备

(1)根据已批准的爆破方案，组织机械设备、施工作业人员进入爆破现场；由工程技术人员向涉爆作业人员进行技术交底，并做好交底记录。

(2)对施工现场和其他项目进行管理，清除与爆破无关的工作，根据爆破方案合理安排钻孔作业机具的位置，准备现场药包临时放置与制作场所。

(3)发布施工公告和爆破公告：施工公告应预告工程项目名称，工程设计单位、施工单位负责人，作业期限等；应在爆破前数天向爆区附近单位和居民发布爆破公告，公告内容应包括：爆破地点、爆破次数、每次爆破时间、警戒范围、警戒标准、各种信号及其意义、发出信号的方式时间、安全措施等有关注意事项。

(4)进入爆破作业现场的工作人员应佩带胸标或臂标，并应携带作业证。

(5)作业区周围及交通要道和行人通道的地位应设置防护屏障，安排警戒人员，严禁与爆破作业无关人员进入现场。

3.2 标孔

(1)为了保证钻孔质量，钻孔前必须按照爆破设计方案将炮孔位置、深度和角度清楚地标记在爆破体上，标孔工作应由爆破技术人员完成。

(2)标孔时应事先清除爆破体表面的灰尘、积土和破碎层，再用标记清晰的漆或粉笔按统一的符号进行标孔。

(3)当遇到实际情况与施工方案不符时，方案设计小组成员应会同有关人员研究制定处理方案。

(4)对不装药的空孔，除标定孔的位置外，还应在孔的周围作出特殊标记，以防与装药孔混淆。

3.3 钻孔

(1)作业人员必须严格按照标定的孔深、孔位和孔角钻孔。

(2)施工技术人员随时对孔的质量进行检查，浅孔爆破的质量标准为：

孔深：当孔深小于50 cm时，允许误差为-2-4 cm；当孔深为50-80 cm时，允许误差为-3-5 cm；当孔深大于80 cm时，可允许误差-5-5 cm；孔位：标孔中心偏离距离不大于5 cm。

(3)对不合格炮孔应特殊说明，由设计人员处理。(4)炮孔检查合格后应及时封盖，以防堵塞。

3.4 药包制作及爆破物品管理

(1)药包制作应在选定的安全场所内进行。

(2)参加制作药包的人员必须持有效的爆破作业证，并应在工程技术人员的领导，安全员的监督下进行。

(3)药包制作前，应首先检查爆破器材的质量，包括雷管的、外观性能、段别，炸药的品种、受潮情况、硬化程度等。

(4)炸药量应用天平称量其重量，力求准确。要用木制或竹制锥子在药包中心扎一个雷管大小的孔，孔深应能将雷管全部插入，不得露出药包，雷管插入药包后，应用细线或雷管脚线将雷管固紧，捆扎规整。

5)对制作好的药包进行编号，注明药包重量、雷管段别、药包个数，分别存放，由专人负责登记、管理，严格领取手续。

(6)为防止炸药、雷管等爆炸物流失，对领取的爆炸物品实施专人管理并登记造册，当日未用完的炸药、雷管下班前交回派出所统一管理。

3.5 药包装填及堵塞

(1)药包装填及堵塞人员必须持有效的爆破员作业证，并应在设计技术人员领导和爆破安全员监督下严格按照爆破施工安全技术方案施工。

(2)装药之前应首先检查炮眼情况，如炮眼有水或堵塞物应及时清除。

(3)药包的重量、规格应"对号入座"，严禁错拿、错放。

(4)应用木竹制炮棍，慢慢将药包推送到规定的放置部位，再用炮泥充填炮孔。

(5)填塞时，不得将导爆管拉的过紧。

(6)炮泥一般用黄泥、粘土或钻孔的岩屑，不得含有大的颗粒状石块，以免划破导爆管。

(7)有水炮孔堵塞应防止堵塞料悬空，严禁不堵塞进行爆破。

3.6 网路连接与检查

(1)网路连接必须在工作面的全部炮孔装填完毕，无关人员全部撤至安全地点后，由工作面向起爆站依次进行。

(2)网路连接必须在设计技术人员领导下，严格按方案设计进行。

(3)导爆管在使用前应进行外观检查，管口必须热封，如有破损、拉细、压扁等不正常现象，均应剪断去掉。

(4)四通传爆连接件使用前应检查外观是否变形，外壁有无裂隙，否则不能使用，四通空腔内不能有杂物、水珠和水蒸气。

(5)敷设网路时，要注意勿使导爆管扭劲、打死结和拉细变形，以免影响传爆的可靠性。

(6)导爆管与导爆管或传爆雷管连接加工作业时，要严防接头部进水和砂粒堵塞，连接应可靠。

(7)导爆管用于药孔爆破时，禁用反向装药，添塞时导爆管要紧贴孔壁，并注意不要捣伤管体。

(8)网路应敷设在无水、无高温、无酸性的安全地带，并防止在日光下暴晒。

3.7 起爆及爆后检查

爆破前、中、后现场均有地方公安局、铁路公安处及各行车设备管理单位、地铁公司及监理单位派员全程监控，由项目经理进行把关指挥，相关人员不到场不得作业。爆破施工采取每日要封锁点施工，陇海上、下行线同时封锁20 min，每日二至四个点，确保铁路行车安全，杜绝点外作业。施工要点按《技规》规定做好安全防护。

(1)警戒：以起爆药孔为中心，对人员和车辆警戒半径100 m，四周派专人看护，以防伤及他人。安排专职驻站联络员与现场防护员联系，确保在封锁点内起爆，确保行车安全。

(2)信号规定：派出警戒后准备点火时，哨音连续长声；点火起爆时，哨音连续短声；撤除警戒时，哨音一长两短。

3)爆后检查处理:爆破后由爆破负责人进行逐孔检查确认，防止哑炮，检查无问题后向现场总指挥签字确认。现场总指挥下令线路检查人员和路基、便梁支点观测人员对线路和路基、便梁支点进行检查观测，检查观测均无问题后向现场总指挥报告。总指挥收到报告并确认安全后，方可下达解除警戒令并通知撤除铁路防护。

4 结束语

205国道新沂改线段下穿陇海铁路立交桥工程严格按照上述爆破方案组织施工并加以控制，既确保了行车及施工安全，又加快了施工进度。经实际施工的检验：日平均爆破岩石150方左右，顶进进度明显提高，减少了对铁路运输的影响，创造了良好的经济和社会效益。