控制爆破在“近营业线”山体开挖中的应用

李建

（中交一公局集团有限公司，北京 100024）

1 引言

目前，大多施工单位都是刚刚涉足“近营业线”爆破施工，由于经验不足、爆破方法不当、防护措施不充分等原因出现了影响铁路行车的事故。因此，对以往成功施工案例进行分析，总结宝贵经验，对后面类似施工项目施工具有重要指导意义。新建云桂铁路YGZQ-2 标段3 座“近营业线”山体都有其独特的自身条件，控制爆破方法及有害效应控制措施的选择也大不相同，其成功经验对以后类似项目施工具有一定参考价值。因此，论文结合该项目施工中的实际案例对其施工经验进行了详细总结。

2 工程概况

新建云桂铁路YGZQ-2 标段D2K117+500～D2K118+900段落与既有南昆线并行，并行区域为平果2.5 路基（D2K117+500～D2K117+570）、平果3 号明洞、平果4 号明洞。其中，平果2.5 路基开挖山体线路方向长70 m、高5～10 m，靠营业线测边坡较缓约50°，且为前期既有南昆线施工中喷射混凝土防护，开挖底平面高出营业线轨面1 m；平果3 号明洞需要开挖山体长130 m，高10～40 m，靠营业线处山坡陡峭，且存在大量危石，坡底距离营业线路肩约3 m，开挖明洞仰拱底低于营业线轨面1 m；平果4 号明洞开挖长度150 m，高40～50 m，边坡陡峭且危石量大，开挖仰拱面高于营业线轨面2 m。这3座山体如果单纯采用普通爆破施工，对营业线造成的安全风险将不可预估，采用机械开挖工期又不允许。根据其特点，项目部通过分析其施工风险控制难度，分别采取了3 种不同施工方法。经过实践证明，其效果明显，营业线安全性及工期均得到了足够保证。

3 开挖方法介绍

3.1 平果2.5 路基

平果2.5 路基山体较低且顶面趋于水平，松动爆破后不存在大量石块滚落线路方向情况，滑落石块势能较小。经过分析决定从大里程侧采用分层松动抬炮法按照①→②→③→④顺序分层施工（见图1），靠近营业线侧留出2 m 山体⑤先不爆破，并预先安装被动防护网，防护施工①和②过程中的飞石，在后续爆破面降低后作为施工③和④的防护墙，同时也防止下层主动网和坡面被动网防护效果失效。理想的效果是对山体进行逐层松动，后采用机械开挖清运，最后对剩余边坡预留石方进行机械开挖。

图1 平果2.5 路基代表性断面施工简图（单位：m）

3.1.1 安全风险主要来源

1）顶面不平整或存在空洞，松动抬炮过程中造成应力集中出现飞石。

2）靠营业线侧山坡由于震动而产生松动，从而滚落，造成营业线停运。

3.1.2 风险规避措施

1）在山坡上层及山脚各设置1 道被动防护网，控制飞石、滚石。

2）用主动防护网将靠营业线侧边坡进行锚固防护。

3）对影响范围内接触网柱进行防护，防止接触网被滚石直接砸中。

4）爆破过程中采用土工布将爆破区域石体进行覆盖，每次爆破后都要进行危石排除。

3.1.3 施工过程中注意事项

1）应对影响范围内山体进行排危。

2）坡脚被动防护网内落石要及时清理，避免因太重而降低防护效果。

3）应定期检查边坡主动防护网锚固点是否因爆破失去效果。

4）土工布上切记不要覆盖石块，避免其位于应力集中点而产生飞石。

5）炮眼装药时应于炮口位置留出1 m 长空眼，避免炮口部位石块乱飞。

6）装药量计算控制要严格，装药少了不仅达不到效果，其岩体受到爆破的扰动也无法预计，再次爆破风险较大且不好控制。

7）断面①和②施工完成后，应视情况及时拆除上层主动防护网，避免防护网自身由于基础内侧掏空而成为安全隐患。

3.1.4 防护措施的必要性及不足之处

1）开挖过程中经过多次振动，靠营业线侧边坡有一块较大孤石（直径在100 cm 左右）连带部分较小石块松动滑落，主动防护网失效、被动网立柱被砸弯，有1 块石头滑落后挤歪营业线低压电杆，低压供电系统局部停电，所幸未造成事故。说明前期风险源排查不彻底，应待加强。

2）由于工程为双线铁路，控制爆破横截面较大，装药量大，产生的振动也较大，营业线侧边坡松动明显，主被动网内都有较多落石，需要及时清理。

3）控制爆破施工中，出现过因土工布上石块未清理干净而造成飞石，这种飞石方向难以预估，不但影响营业线安全，还会威胁到附近人员及房屋的安全。

3.2 平果3 号明洞

平果3 号明洞由于山坡陡峭且垂直高度较大、危石量多、距离营业线太近等原因，单纯依靠主动、被动防护网已达不到防护效果。因此，平果2.5 路基的施工方法也不适用。营业线另外一侧有相邻2 处村庄、国道，无改线条件。经过分析研究，采用了临边排架防护+中心掏槽+松动爆破的方法进行施工，如图2 所示。首先，采用排架对营业线进行防护，在山坡中间选择适当位置，机械开挖清理出平台作为顶部落石缓冲区，同时利用平台将整个开挖体分为2 部分：下部拉槽爆破、上部松动爆破[1]。前期下部拉槽爆破前在平台处施作被动防护网，平台以上山体采用主动网覆盖防护，避免上部高处因震动而有石方滚落。从明洞出口侧竖直开挖出拉槽工作面，采用小炮逐步向小里程推进拉槽，最后将剩余坡面岩体进行松动爆破，使落石滑入槽内，有效避免了直接对山体高处开挖所产生风险。

图2 平果3 号明河洞代表性断面简图

3.2.1 安全风险的来源

1）防护排架施工风险，由于间距太近，排架所能选择的位置有限，其基础开挖只能采取人工开挖，基础上工字钢排架安装及拆卸都存在一定的可控风险。

2）拉槽过程中由于产生振动，二级平台上方存在落石风险。

3）坡面松动爆破过程中存在飞石风险。

4）由于振动频繁防护排架自身存在倾覆风险。

3.2.2 风险规避措施及注意事项

1）人工开挖排架基础时严格按照路局要求配备防护员、驻站联络员。

2）吊装及拆卸防护排架工字钢时应注意吊车位置，严禁大臂侵入营业线，应选取车前/后位进行作业。

3）吊装工字钢时焊接应及时跟进，拆卸时一次不可拆卸过多，应计算吊车吊装能力和吊装物的平衡性，预留安全系数，确定一次拆卸数量。

4）防护排架高度应控制在接触网线以下，确保工字钢因外力倾斜时不伤及接触网供电线路，能控制事故后果。

5）及时清理二级平台主、被动防护网处落石，排查坡面危石及主、被动网锚点是否安全。

6）对排架进行位移和沉降观测，观察基础混凝土是否存在裂缝并根据其发展情况及时采取措施。

7）拉槽爆破应采取少量多次的方法，避免振动过大影响排架基础稳定性以及二级平台岩体稳定性。

8）拉槽后靠排架侧应预留一部分弃渣作为缓冲，防止滑落石方冲击排架。

9）二级平台松动爆破每次应预估松动范围，严格控制药量，达到开挖体松动滑落即可。

10）所有爆破作业应做好炮口覆盖，避免飞石。

3.2.3 防护措施的必要性及不足之处

1）坡面松动爆破过程中，由于松动范围岩体背后存在夹土层，部分飞石飞向线路，个别石块击中接触网线，经现场供电段人员进行机械调直后消除隐患。因此，施工中若存在飞石击中接触网线的情况，一定要请供电段人员上网查看接触网线是否平顺，切不可盲目开通线路，机车通过弯折处时瞬间的巨大电压差会出现打火现象。

2）松动爆破后滑落的石方比预计稍大，已基本填满落石槽，因此，落石槽作为风险发生时的一道有力保障，对其及时进行清理也尤为重要。

3）施工过程中防护排架基础在拉槽施工后期局部出现裂纹，施工方立即停止爆破作业，经过对结构进行监测观察，决定减少爆破药量完成剩余拉槽施工，同时加强动态监测频率。因此，建议排架基础选用钢筋混凝土，这样一旦有较大影响可以保证基础裂而不坏，提高排架的安全性。

4）爆破过程中偶尔存在飞石，且方向不定，因此，防护排架应向线路方向前后延伸，排架应用木模板密铺防止飞石穿过排架。

3.3 平果4 号明洞

平果4 号明洞由于山坡陡峭且垂直高度较大，危石量多且体积较大，距离营业线太近，开挖边坡缓长，二级平台已难以满足，单纯依靠主动防护网、被动防护网、排架已达不到防护效果。其开挖标高又明显高于营业线，无法采取拉槽，稍有不慎石块就会损伤营业线，基于此，以上2 种方法已不再适用。另外，考虑营业线左侧是大量空地，因此，经研究决定对既有营业线进行临时变道，拉大间距，大大降低了风险。

4 结语

随着“近营业线”施工项目的增多，控制爆破及有害效应控制措施的应用将越来越广，其组合方式也会越来越灵活，选择合理的施工方案将显得尤为重要。所以应认真总结、研究成功施工项目的宝贵经验，将其灵活运用到以后施工项目中，避免出现安全生产事故。