铁路路基爆破的施工技术探讨

摘要：依据工程爆破理论，文章以某铁路路基应用土石方爆破的施工技术为例，通过应用浅孔爆破与台阶爆破技术两者相结合，解决靠近民房区域的某工程爆破工程施工的问题，尤其是解决在靠近民居区域，爆区的岩石预应力高和夹制作用强的情况下的爆破施工技术，为以后类似工程项目的处理提供了参考。

关键词：浅孔爆破；光面爆破；路基爆破；铁路路基；工程爆破；高速铁路 文献标识码：A

中图分类号：U445 文章编号：1009-2374（2017）08-0146-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.070

在满足山区高速铁路所需技术标准的前提下，遇到不利地形如高度相差大、沟谷相间、高度起伏不定等情况不可避免，需要克服的问题有深挖、高填土石方。和桥梁隧道工程很像，类似于深挖高填的工程通常具有的特点是工作量大、施工效率低、施工速度慢等，而工程进度通常受这些因素制约。所以，在施工过程中，新爆破技术需要进一步推广，从而保证高铁建设时的施工质量和速度。

1 工程概况

本工程路段，特殊地段的路基设有涵洞和桥梁。管段内约有122万m3挖方量，一方面，土石方开挖量大，这就造成了繁重的爆破任务。距离线路两侧约60m的地方，设有学校、民房、市场等，为防止对周边民房及居民生产生活侵扰过大，爆破时必须严格控制爆破飞石的影响范围，这就需要较高的爆破安全系数；另一方面，工程数量较大，而且其占路基土石方的比例也较大。有的路段的工程数量占路段土石方总量的80%甚至以上，土石方量可高达10多万立方米，需要进行爆破施工与机械化作业。该路段地形、地质相对复杂，地形连续或相间的起伏缓陡，地势曲折迂回。

2 路基爆破施工工艺及方法

本路段石方开挖数量比较大，较为适宜的开挖方式为梯段台阶和横向开发。大块的二次破碎、小于4m地段的挖深、边坡整修需要采取浅孔控制爆破施工的方式；大于4m地段的深挖适宜采用深孔控制爆破施工的方式；而预裂爆破施工适用于边坡调整。为减少飞尸和地震波对周围的建筑产生影响，爆破参数需要调整合适。爆破设计：松动爆破采用梅花形布孔形式的垂直钻孔，方式选择横向梯段式（台阶式），在进行松动爆破的时候，选用2号岩石硝铵炸药作为爆破器材，台阶高度应为10m，毫秒雷管，传爆线进行非起电。按照设置的碎落平台，同时依据图纸进行路垫深挖，开挖方式为纵向分段、由上而下分层。

3 路基爆破施工方案参数设计

3.1 光面爆破施工

光面爆破即是爆破光面层，为达到起爆时差小、效果好的地步要求光面炮孔同时起爆。通常要求的时间不超过100ms。石方路基的开挖通常选择露天边坡梯段爆破，这种开挖方式较为简单，爆破由外向内逐次爆破。后一排的炮孔创造自由面由前一排的炮孔爆破产生，继而起爆。其中，爆破参数为：（1）炮孔直径。钻机如果和主爆区相同，那么选用露天光面爆破，井巷爆破则适用于钻孔直径为35～45mm的凿岩机钻光面炮孔；（2）炮孔间距。炮孔间距记为a，井巷掘进光面炮孔间距a=（12～16）d，露天光面炮孔的间距a=（10～15）d。如果掘进爆破炮孔是直径为38～45mm的较大断面时，光面炮孔间距以60～70cm较为适宜。开挖面曲率较大，且岩石对爆破夹制作用较强的巷道拱、墙交界部分，其掘进断面较小，同时可缩小光面孔间距，取45～50cm。装药孔和导向空孔之间的距离一般不超过40cm；（3）光面层厚度。光面层厚度其实就是光面炮孔最小抵抗线W。光面层厚度W受光面孔间距a的影响，通常情况下：a=（0.8～1.0）W；（4）炮孔角度与深度。露天光面爆破、光面炮孔傾角都应该沿着设计轮廓面进行布置，并且等于边坡坡角。孔深则要有一定量的超深，同时应该考虑开挖深度和梯段高度；（5）装药量。光面爆破的装药量通常用线装药密度或者装药集中度，这两者定义完全不同，装药集中度等于炮孔的总装药量除以整个炮孔的长度，线装药密度等于炮孔装药量除以装药段的长度。

3.2 浅孔爆破施工

岩石硬度较大的管段的爆破，多选择浅孔控制爆破，这种爆破方法所具有的优点是：装药量少，打眼多，飞石危害能够得到有效控制。每次爆破时选取宽6m、高3m的台阶。

爆破参数为：（1）最小抵抗线：w=（15～30）d，确定w=1～1.5m；（2）孔径：d=40m；（3）炮孔排距：b=（0.8～0.9）a=0.8～1.4m；（4）炮孔间距：a=Wm，其中式中，W表示最小抵抗线确定a=1.0～1.8m；m表示炮孔邻近系数；取m=1～1.2，（5）填塞长度：1=（20～25）d，根据实际情况，另行确定；（6）钻孔超钻：e=（8～12）d，确定e=0.4～0.5m；（7）单孔装药：q=kawh=0.4×1.5×1.2×6=4.32；（8）每次进行爆破总消耗药量=18×4.32=77.8kg。

3.3 深孔控制爆破施工

孔深大于6m的地段，爆破方式应该选择深孔控制爆破，选用孔径Ф=90mm的三角式潜孔钻机施钻。

（1）每次进行爆破时，台阶适宜的高度为H=10mm，钻孔角度，宽6m；（2）底盘抵抗线w：w=3～4.5m根据实际情况，选取w=3m；（3）保护层厚度h=20D，取2m；（4）排距：bb=0.85×3.6=3.06m取排距b为3.0m；（5）孔距a=mwl=1.2×3=3.6（式中m为炮孔密集系数，取a=3.6m）；（6）堵塞长度

1=（0.9～1.0）w=2.7～3m，取1=2.8m；（7）依据安全需求和所要爆破的岩石硬度，应取单位耗药量q=0.5kg/m3；（8）单孔装药量用Q进行表示，Q=qawH=0.5×3.6×3×10=54kg；（9）孔深与超深：超深如果选取0.8m，那么孔深=10/sin70+0.8=11.4m；（10）每次进行爆破消耗的总药量=6×54=324kg。

3.4 预裂爆破施工

（1）炮孔直径一般选用较小的数据，其受限于凿岩机具，选定时应综合考虑孔径与孔距、孔深之间的关系。如果开挖深度和边坡高度不超过4m，应该选择直径为40～45mm的钻机；如果开挖深度或边坡高度不超过8m，应该选择直径为45～60mm的钻机；如果开挖深度或边坡高度超过8m，应该选择直径为90mm的钻机；（2）炮孔间距a受炮孔直径影响：a=（8～12）d，炮孔直径d≤6cm时，a=（9～14）d，完整硬岩的炮孔间距可选取大值，破碎软岩的炮孔间距可缩小，同时相应减少装药量；（3）通常预裂爆破的装药量用线装药密度进行描述。很多因素会左右装药量，很难得出一个较为精准的理论分析。在实际施工的过程中，通常是按照某些经验公式或者依据类似情形进行相关计算；（4）通常情况下，主爆孔与预裂孔的深度一致，均比底板高程深1～2m。孔底应统一高程，且应严格控制，并远离主爆孔。

3.5 特殊段爆破施工控制

（1）市场段爆破施工。市场段的爆破工作通常选择控制爆破方式，每次进行爆破时，总的装药量为60kg最小抵抗线应该取1.2m，爆破过程中，飞石的控制应该进行安全验证；（2）如果爆破路段临近学校或穿越周边城镇。为了避免影响学生和居民，应采取弱爆破松动岩石的方式对该里程段土石方进行开挖，土石方调配应该在挖掘机开挖完成后进行。

3.6 爆破飞石防护

为了避免爆破飞石对周围工人或者行人产生威胁，爆破飞石必须控制在爆区范围内，正因为这方面原因，本设计应加强覆盖防护爆区表面，见图1。

3.7 爆破效果

爆区内岩石大块率会在爆破后有所降低，进行土石方运输的时候，不需要再进行二次碎石，每个取土场可以进行循环施工，以加快施工效率，同时也保证了路基填埋效率和整体采石效率。而且经检测，附近民房振动速度不大于2.2cm/s，飞石可以控制在爆破区内，经过试验证明：本工程所涉及的参数合理，防护方法有效，爆破施工安全能够得以保障。如图2所示为爆破效果：

4 爆破方法的选择原则

从长远的路基工程施工应用来看，在山区高速铁路建设中推广、应用石方爆破方式，不仅可以确保施工质量，同时不影响路基工程进度，并且还能保证高等级高岩石边坡区域施工后的稳定性和美观性。（1）保证光面成功爆破的关键在于能否正确的确定周边炮眼方向、位置、深度，角度等。从密度低、爆速低、體积威力高三个方面选用炸药，以起到增强爆破效果的作用；（2）开挖路堑主体方量采用抛坍洞室控制爆破，然后用挖掘机配合浅眼爆破的方式进行坡顶向下区域的刷坡和清方，这种开挖方式成本低廉，且能适用于多种复杂的地形条件；（3）采用预裂。洞室控制爆破进行松动爆破方快速开挖或者深路堑石方深孔爆破，爆破完成后用挖掘机、推土机、装载机进行清方，效果显著；（4）利用其有利地形的前提下进行定向爆破、抛坍（掷）作业，效果更为显著。

5 结语

综上所述，高速铁路路基施工中之所以广泛应用土石方爆破，是因这项技术含量高、综合性强。施工中必须提高认识，以便在不同条件下进行合理设计及组织施工，这将对加快工程进度具有重要的意义，同时也能够保证工程质量，确保施工安全。

参考文献

[1] 李玉芬.邻近既有铁路路基爆破施工控制技术要点

[J].上海铁道科技，2015，（4）.

[2] 张继平.临近营业线挖孔桩石方爆破施工技术[J].石

家庄铁路职业技术学院学报，2016，（1）.

[3] 张建平，王俊生，张龙飞.既有铁路线石方控制爆破

开挖施工的安全技术[J].工程爆破，2016，（3）.

作者简介：李三林（1983-），男，湖南益阳人，中铁十一局集团第二工程有限公司工程师，研究方向：高铁施工技术。

（责任编辑：小 燕）