临近营业线高边坡路基爆破设计与施工

中铁十一局集团有限公司，湖北 武汉 400037

1 工程概况

某车站属于丘陵缓坡及丘间谷地，地面高60～110m，相对最大高差约50m，地势稍有起伏，多耕地及房屋，周围有公路和铁路，交通便利。车站挖土方为89万m3，挖石方为151万m3，填方为35万m3，桩板墙为204根，高压旋喷桩为28014m，地基换填为5.3万m3，车站附属混凝土为5.7万m3。边坡最高开挖高度为65m，采用8级边坡防护，边坡采用预应力锚索加固，锚杆框架梁嵌坡防护，边坡坡脚采用桩板墙或混凝土挡墙挡护。线路接入新设的车站，车站土石方施工紧邻既有铁路，DK116+145—DK116+310段与既有铁路路堤坡脚、路堑坡顶、设备及设施外缘的最小距离小于20m。

2 总体爆破方案

根据规程允许药量计算数据，拟定总体爆破方案。（1）距离既有线55m以下区域及开挖高度在4m以下区域采用机械开挖。（2）其他区域采用爆破方法开挖，数码电子雷管起爆、网络起爆。爆区一：距既有线55～75m的区域采用深孔爆破，台阶高度为5m，分3～4层开挖到位，最大单段起爆药量为10kg，单次起爆总药量小于1000kg；距既有线75～100m的区域采用深孔爆破，台阶高度为8m，分3～5层开挖，最大单段起爆药量为26kg，单次起爆总药量小于2500kg；距既有线100m以外的区域采用深孔爆破，最大台阶高度为15m，分2～3层开挖，最大单段起爆药量为57kg，单次起爆总药量小于3000kg。爆区二：距既有线55～75m的区域采用深孔爆破，台阶高度为5m，最大单段起爆药量为10kg，单次起爆总药量小于1000kg；距既有线75m的区域，采用深孔爆破，台阶高度为8m，最大单段起爆药量为26kg，单次起爆总药量小于2500kg；距既有线100m以外的区域，采用深孔爆破，最大台阶高度为15m，分3～5层开挖，最大单段起爆药量为57kg，单次起爆总药量小于3000kg。（3）爆破区与机械开挖区之间，预留隔墙，爆破施工采用纵向拉槽法，分层分块进行开挖。（4）隔墙处理：为了避免隔墙形成一道又高又窄的岩坎，造成安全隐患，隔墙必须随着爆破开挖逐层下降。隔墙高度跟随着主爆区同步下降，但隔墙要比主爆区始终高出4～8m左右。当隔墙高度与机械开挖区持平，满足机械施工安全条件时，隔墙可以与机械开挖区同时下降。（5）永久边坡采取光面控制爆破。（6）在靠近既有线一侧坡顶搭设钢管排架以防飞石，排架高4m，排架内铺设毛竹片及防护网，排架长度大于作业区20m。（7）在坡脚距既有线4m以外位置，布设2m高的钢轨排架，以防滚石。

3 试爆

正式施工前要进行试爆，以便调整优化相应的爆破参数。试爆前，各设备管理、施工、监理单位对既有设备原始状态拍照、录像、做好相应标记；试爆后，各设备管理、施工、监理单位共同巡查和对比，确认设备状态。试爆属于营业线Ⅲ级施工，每次试爆均在天窗点内进行。三次试爆装药量分别按照正常装药量的60%、80%、100%进行，先从较小装药量开始，根据每次爆破时监测的爆破振速情况优化相关爆破参数，从而确保正常爆破时爆破振速满足要求。

4 设计确定的爆破方案

（1）该段为全路堑开挖，边坡顶部最大开挖高度约为35m，距既有线最近距离为14.25m，最远距离为208.73m。（2）设计距既有线55m以下的区域采用机械凿岩；距既有线55～75m的区域采用深孔爆破，台阶高度为5m，分3～4层开挖，最大单段起爆药量为10kg，单次起爆总药量小于1000kg；距既有线75～100m的区域采用深孔爆破，台阶高度为8m，分3～5层开挖，最大单段起爆药量为26kg，单次起爆总药小于2500kg；距既有线100m以外的区域采用深孔爆破，最大台阶高度为15m，分2～3层开挖，最大单段起爆药量为57kg，单次起爆总药量小于3000kg。（3）爆区北侧为山林、南侧为既有线、西侧为空地，设计确定由西向东推进，开挖顺序见图1，先中部拉槽，再两边爆破。（4）南侧靠近既有线一侧边坡采用机械修坡，北侧边坡采用光面爆破，台阶高度取8m。根据现场勘查测量，边坡距离既有线大于110m，故设计确定光面爆破的最大单段药量为85kg。（5）所有炮孔采用加强堵塞，堵塞长度≥3.5m。（6）台阶高度为5m的爆破区域采用覆盖的防护方式；其他爆破区域，对孔口破碎等存在严重安全隐患的区域，采用覆盖的防护方式，路基典型断面见图2。

图1 开挖施工顺序图

图2 路基典型断面

5 爆破施工

爆破施工前，先采用人工清除杂草树木，再使用机械剥离表土、清除挖方边坡顶部危岩，同时修筑施工便道及钻孔作业平台。根据铁路及地方相关部门的许可意见，构筑行之有效的安全防护设施。爆破施工前，应做好测量放样工作，测定开挖标高，爆破施工时采取多钻孔、弱装药、小方量爆破方法，自上而下分台阶进行。考虑岩体的发育程度和坚固性，边坡主要采用光面爆破结合机械凿岩方法进行，以确保边坡平整、稳定。

（1）单台阶路堑开挖。采用纵向台阶法布置，即平行线路方向布钻孔。（2）多台阶高边坡。台阶高度H为8m；孔间距a为3.2m；排距b为2.8m；孔深l为9m；钻孔角度为90°；堵塞长度h0不小于3.5m。布孔方式见图3。

图3 深孔单台阶炮孔布置示意图

爆破施工流程：爆破设计及审批→配备专业施爆人员→清除施工区覆盖层和强风化岩石→钻孔→炮孔检查与验收→爆破器材检查与试验→布置安全警戒岗→装药并安装起爆药→炮孔堵塞→网络联结及复核→清场及实施爆破警戒→起爆→炮后检查→解除警戒→爆破总结→进入下一个循环作业，电子雷管起爆网络图见图4。

图4 电子雷管起爆网络图

工程周边环境复杂，靠近车站，且存在天窗点设在夜间的情况，为更好地控制爆破振动，确保雷管的稳定性，该项目设计主要通过电子雷管起爆网络，采用孔内延期起爆的方式，设计每排内孔间延期时间为50ms，后排第一孔滞后于前排两孔25ms以上，光爆孔采用4孔一响，滞后于主炮孔起爆。

6 结束语

爆破施工中，爆破设计是以布孔为基础，由现场人员根据工作面实际情况（主要包括临空面和地质情况、孔内含水情况等），并结合前次爆破效果，对各参数做合理的调整。爆破施工过程中严格控制装药量，爆破施工过程中通过对既有线的监控测量发现，该爆破施工对营业线的影响极小，能够保证营业线安全可靠的运营。