临近既有线路基石方扩堑施工技术与安全探讨

王住刚(西安市地下铁道有限责任公司，陕西西安 710018)

临近既有线路基石方扩堑施工技术与安全探讨

王住刚
(西安市地下铁道有限责任公司，陕西西安 710018)

为了解决临近既有线路基石方扩堑施工中爆破难以控制和既有线安全防护等技术难题，文章通过某工程实践，采取多循环、小规模、多工作面的浅孔控制爆破开挖方案，并对爆破体进行覆盖和设置防护排架，这些技术安全措施在施工中取得了良好的安全爆破效果和社会效益，可为今后类似工程提供一定借鉴。

既有线；扩堑；锚杆；爆破区

在临近电气化铁路路基石方扩堑施工中，存在既有线不停运、距离既有线较近、地质环境复杂、施工安全风险大等特点。在施工中爆破技术控制和既有线安全防护是难点，对路基石方扩堑爆破技术和既有线安全防护进行研究可以获得良好的安全爆破效果和社会效益。

1 工程概况

某铁路增建二线为国家Ⅰ级电气化铁路，设计时速为140～160 km/h。新建线路与既有线线间距较近，路基土石方施工中存在多处临近既有线的深路堑石方开挖，其中全线共有扩堑石方爆破20×104m3。部分路段右侧开挖边线与既有线路基临近，最近处距既有线接触网不足1 m。右侧设置有锚固桩，路堑最大开挖深度18 m，石方岩性为砂岩，且节理发育，夹有泥层，岩石整体性较差。特别是临近既有线侧山体分布有大块孤石，仅靠原边坡嵌补挡墙支撑，山体植被茂密，山势陡峻，周围环境极其复杂。

2 施工工艺及方法

2.1 施工原则

根据本工程的地形地质条件和既有线运营的安全要求，扩堑石方爆破施工原则如下：

(1)此段路基扩堑总体上必须按电气化A级复线石方控制爆破进行施工。

(2)严格控制飞石和飞石距离。飞石方向为向上飞石高度小于2 m，沿线路纵向飞石距离小于8 m，既有线方向不允许有飞石产生。

(3)由于右侧设有的锚固桩已经施工完毕，故边坡处采用光面预裂爆破，且严格控制爆破参数，以防对锚固桩混凝土产生质量隐患。为保证扩堑施工，根据地质条件，采用正向侧台阶控制爆破施工技术，定为一般浅孔爆破区。紧临既有线侧定为严格浅孔爆破区，严格控制爆破参数；对于既有线侧的大块孤石采用人工解小，人工清理的施工方法(图1)。

图1 临近既有线石方扩堑断面

(4)根据爆破安全规程，在电气化铁路接触网附近不能使用电爆作业，故采用非电毫秒微差爆破网路施工。

2.2 爆破设计

2.2.1 爆破方案的选择

为确保爆破施工安全，减少对既有电气化铁路行车干扰，根据本段地形地质条件与周围环境特点，总体选择多循环、小规模、多工作面、浅孔控制爆破开挖方案。石方开挖施工采取沿线路纵向逐层推进，自上而下逐层爆破，装运方法采用机械倒运清除。

2.2.2 爆破参数的选择

爆破参数见表1。

2.2.3 爆破顺序

为了确保石方爆破不危及既有电气化铁路安全，保证行车通畅，开挖顺序是保证爆破安全的重要环节。开挖顺序为：预裂爆破→正向侧台阶爆破(与既有线侧严格控制爆破同时进行)。

预裂爆破。预裂爆破是沿开挖边坡线钻凿一排密孔首先起爆，形成一条预裂面，其高度2.0～3.0 m。

正向侧台阶爆破。小台阶拉槽位置一般设在开挖断面内侧(靠近预裂面一侧)，一般宽度不小于2.0 m，每次可爆破2～3台阶。

表1 爆破参数

2.3 钻孔

布孔必须由专门技术人员按设计的孔网参数现场布设，布孔形式按“梅花布置”。同时还需根据岩石的节理情况进行现场适当的调整，以保证控爆效果最佳。钻孔采用风动凿岩机，一般炮孔孔径40 mm，预裂孔钻孔直径d≥50 mm。

(1)预裂孔是保证边坡稳定和质量的关键，也是预裂爆破成败的关键，必须保证钻孔在同一坡面上。因此必须做到“对位准”“方向正”“角度精”的要求，以保证预裂面达到稳定、光滑、平整、美观的要求。

(2)其它爆破区钻孔必须按设计的孔位、设计深度和设计角度(向临空面方向倾斜3°～5°)进行，保证孔网参数的准确性。同时清理净孔内残渣，并及时用草或编织袋塞孔防护。

2.4 装药与堵塞

2.4.1 装药结构

预裂孔采用不偶合间隔装药结构，其它孔采用集中装药结构。装药结构示意见图2。

图2 装药结构示意

2.4.2 装药

采用人工装药，要求必须按设计装药量，炸药应装到设计位置，严禁多装药和少装药。

2.4.3 堵塞

堵塞是防止飞石的主要措施之一。堵塞质量好坏直接关系到爆破效果和安全。堵塞质量包括使用的堵塞材料、堵塞长度和堵塞方法等。

(1)堵塞材料：半干黄粘土或砂加土拌合物；

(2)堵塞长度：L2=(2/3) L 或L2≥30 d；

(3)堵塞方法：将堵塞材料分层装入孔内，并做到分层捣实。严禁不堵塞爆破。

2.5 起爆网络

起爆网络必须使所有雷管按设计的起爆顺序、起爆时间全部安全准爆。本工程采用孔内微差网络，将非电导爆管雷管按设计的段数装入孔内，直接在孔内分段起爆。

2.6 爆破

由于此段工程临近既有线，施工爆破必须在“天窗点”施工。施爆前，必须收到住站联络员及施工配合单位的起爆信号，并严格按照铁路施工安全技术标准设立停车牌，安全员、防护员、施工配合单位相关人员、施工负责人到位后，由施工负责人发布起爆准备，命令爆破人员做最后一次验收检查和安全检查，如无情况发生可命令起爆。起爆15 min后，由安全员进入爆破区内进行安全检查，确认无哑炮现象和其他问题后，方可解除警戒，以鸣哨为号示明爆破完毕。然后，安全员对边坡处是否存在危石情况进行检查处理后，由现场负责人及施工配合单位相关人员通知住站联络员消点，保证既有线安全、及时行车。

2.7 清碴

爆破后由挖掘机、装载机清碴装车，自卸车运输至指定地点。对于过大粒径无法装车的由爆破队进行改用小炮分解，以利装车，清理现场。

3 爆破安全防护

针对本工程特点除采用合理控制爆破技术外，还要加强防护，主要控制飞石和防止因爆破震动而引发的滚石。为保证既有线行车安全，采取以下两种防护方案：

3.1 爆破体覆盖

爆破飞石是威胁既有铁路、电气化设备、接触网及电杆的主要因素，因此防止爆破飞石是确保爆破安全的重要手段，一般可采用覆盖防护。

(1)覆盖材料为长4～6 m、宽1 m的废旧输送带，用双层SNS主动柔性防护网将旧输送带夹在其中形成炮被(使不平整的岩石紧密的与炮被相连)，编织袋里装土形成防护袋。

(2)覆盖方法是用炮被覆盖在岩体表面，再用双层防护袋压于炮被上。覆盖时应注意保护起爆网路，保证安全起爆。

3.2 防护排架体系

防护排架是复线爆破常用的防护措施之一，其防护体系由钢管、锚杆、竹架板与铁丝网连接组成，在既有线与爆破区之间形成一道屏障，控制飞石及坡面滚石。防护排架体系见图3。

3.2.1 坡角工字钢排架的搭设

沿既有线每隔0.5～1 m垂直架立长4.5 m的工18工字钢(立杆)，沿立杆每隔1.5 m水平架立φ40、长6 m的钢管(横杆)，采用焊接形式。且工字钢基础埋设地面下0.8 m，采用混凝土预埋。竹架板与钢管间及竹架板之间用铁丝绑扎牢固,以防坡面不稳定较大块石头从钢管架间滚出。

3.2.2 防护排架搭设

沿既有线顺坡每隔0.5～1 m垂直架立φ40、长6 m的钢管(立杆)，立杆与立杆之间用套杆连接，在套杆两端的立杆上用扣件固定套管。沿立杆每隔1.5 m水平架立φ40、长6 m的钢管(横杆)，立杆与横杆之间用直角扣件连接，并用φ22、长2～2.5 m的砂浆锚杆固定于岩壁上。每个钢管网络节点布置1根锚杆，锚杆与钢管通过锚杆钩联接。在锚杆上用铁丝绑1根短杆，作为坡面撑杆，撑杆两端分别紧靠坡面与立杆。

图3 防护排架体系

钢管架设到既有线边坡顶线之上2～3 m，并用φ16钢丝绳穿过钢管拉到路堑顶20 m以外的地锚上，在排架顶布置面撑杆并顶在坡面上，用铁丝与地锚相接。立杆底部通过地锚固定，锚杆传入岩体内长度0.5～1 m，露出长度不小于1 m，立杆套在锚杆上。

竹架板与钢管间及竹架板之间用铁丝绑扎牢固,以防坡面不稳定小块石头从钢管架间滚出。

3.2.3 锚杆布置

锚杆孔全部穿过层理和软化结构面。采用锚固剂将锚杆锚固牢靠，锚杆与岩体锚固的长度应大于1 m，钻孔直径50 mm。

4 临近既有线安全管理

4.1 现场安全管理

(1)开工前及时与铁路设备管理单位签定施工配合协议。本工程主要涉及的有公务段、车务段、供电段、铁通公司4个部门。

(2)开工前对全体职工进行安全教育，学习并熟悉铁道部颁布的现行铁办[2005]133号《铁路技术管理规程》、《铁路运营线施工及安全管理办法》等有关行车地段施工注意事项的规定；特别是对安全员、防护员、住站联络员、施工负责人进行安全培训，考试合格后方可上岗施工。

(3)进行应急管理，如编制应急预案、成立应急队伍、储备应急物资。发生突发事件后能够立即启动应急预案，将事故损失降到最低。

4.2 爆破安全管理

(1)加强组织管理，制定爆破和安全防护方案。成立控爆领导小组，由队长组长，安全工程师具体抓控爆的日常工作。

(2)所有参加爆破人员必须持爆破作业证方可上岗作业。

(3)严禁闲杂人员进入爆破区，严禁在爆破区内抽烟和生火。

(4)装药人员必须按设计装药结构、装药量进行装药和堵塞，严禁乱打眼、多装药。

(5)做好警戒工作，警戒人员必须由责任心强、忠于职守的人员担任，且做到服从命令、听从指挥。

(6)爆破作业要点有：

①驻站联络员在每天爆破前2 h向车站提出“爆破施工申请表”，经认可后，即通知施工现场装药。

②炸药在定点放炮前0.5 h必须在现场装完，炮眼装药完毕到起爆时间不宜超过10 min。由安全员填写好“爆破参数及装药量表”，现场爆破员连接好起爆网路。

③当接到“天窗点”封锁命令后，双方进行签认，并按调度命令施爆。未接到命令，不准施爆。

④施工点接到命令后，在爆破点铁路两端800 m处做好警戒，同时检查起爆网路是否处于正常状态。

⑤人员全部撤离爆破区后，联结起爆源，进行起爆。

⑥起爆两炮以上时应派3人在不同方位计数听炮。炮已全部响完，可于最后一炮响后5 min发出解除警戒信号。爆破人员进入爆破区，检查有无盲炮、危石、落石，并由原装药人员当场处理瞎炮。处理瞎炮时不得解除警戒。

⑦经检查确认线路畅通，施工负责人向车站联络员办理开通手续，并经车站值班人员签认消点、开通线路。

⑧对爆破后确实有危及行车安全的危石或其它情况需要处理，立即向车站报告，继续申请要点，及时予以处置，以确保行车安全。

5 结束语

通过本工程临近既有线路基石方扩堑施工，爆破效果良好，未发生任何安全事故，得出以下几点结论：

(1)为确保爆破施工安全，减少对既有电气化铁路行车干扰，根据本段地形地质条件与周围环境特点，总体选择多循环、小规模、多工作面、浅孔控制爆破开挖方案。

(2)为控制飞石和防止因爆破震动而引发的滚石，采取爆破体覆盖和设置排架防护等措施，保证既有线行车安全。

(3)严格按照现场安全管理和爆破安全管理进行作业，同时按照应急预案做好应急管理工作。

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[2] 敬敏.紧邻既有铁路线路控制爆破施工安全防护措施[J].建筑知识:学术刊，2014(不详)：351-352.

[3] 王佳斌.浅析临近既有线洛碛车站土石方爆破施工的技术与安全[J].城市建设理论研究:电子版，2013(7).

[4] 程志刚.临近既有线铁路路堑石方爆破施工控制技术[J].城市建设理论研究：电子版，2013(12).

[5] 杨建.浅谈临近既有线高边坡土石方开挖施工[J].科学咨询：科技·管理，2015(10):45-46.

王住刚(1985～)，男，本科，工程师，从事地铁工程安全质量管理工作。

U215.3

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[定稿日期]2016-07-14