摘要：在铁路既有线旁进行构造物深基槽石方开挖爆破作业，稍有不慎，将使开挖爆破产生的飞石落入既有线内阻碍车辆正常运行，损坏铁路既有线上运营设备造成运营中断，造成人员伤亡，其施工安全隐患非常巨大。在新建铁路商合杭高铁重点控制爆破大力寺隧道DK446+710处距离芜合高速公路220m，距离合福高铁既有线110m。我公司在综合分析地质条件施工技术既有线的安全保证等多方面，经过多种方案比较，露天台阶深孔松动爆破抑制飞石产生的效果明显好于浅孔爆破，定采用阶梯深孔微差控制松动爆破，和静态爆破技术与挖掘机带破石锤相结合的方法进行开挖施工，在施工过程中同时采取主动防护与被动防护相结合的防护措施，确保爆破施工安全。
关键词：既有铁路线爆破 微差控制爆破 静态爆破 主被动防护
正文
本公司在新建铁路商合杭重点控制工程大力寺隧道出口明洞基槽石方爆破开挖施工中，克服了山体陡峻，紧靠合福高铁既有线且既有线位于施工地点周边不良地形、地貌工程地质，主要从爆破控制技术和主被动防护措施上加以解决，规避了施工所带来的风险。
1方案选取
为了确保施工安全和既有线列车运行的安全，结合开挖爆破施工存在的主要问题及施工风险，在综合分析地质条件，施工技术，既有线的安全保证等多方面因素，经过多种方案比较，露天台阶深孔松动爆破抑制飞石产生的效果明显好于浅孔爆破，定采用阶梯深孔微差控制松动爆破，靠近铁路线边坡采用静态爆破与挖掘机带破碎锤相结合的施工方法进行开挖施工，在施工过程中同时采取主动防护和被动防护相结合的防护措施.防护措施具体如下图所示。
图 隧道出口明洞开挖爆破安全防护方案示意图
2阶梯深孔微差控制爆破
（1）爆破参数
紧邻既有线隧道明洞开挖爆破炮孔布置分为主炮孔预裂爆孔和边炮孔，紧邻隧道明洞开挖边坡的炮孔为预裂孔，中间的炮孔为主炮孔，靠近既有铁路线一侧的一列炮孔为边炮孔
（2）装药结构
装药采用连续不耦合装药，可以有效降低振动对既有铁路线的影响。
（3）微差控制爆破
根据爆破振动效应减弱和爆破飞石飞行距离原理，通过微差控制一次齐爆破装药量，将有效的降低地震效应和减少飞石飞行距离，并随着微差段数增加的数量越多，一次齐爆炸药的装药量减少，降低地震动影响效果和减少飞石飞行距离就越好。
（1）爆破布孔、起爆顺序 结合本工程特点及地质条件，微差控制爆破布孔起爆顺序主要有以下几种方案：方案一规则眼，排间微差，方案二梅花眼，排间微差，方案三梅花眼正方形眼，楔形微差起爆。
（2）微差间隔时间的优选 合理的微差间隔应该为前排炮孔起爆后，前排掩体已脱落原岩，应力场尚未消失，此时后排起爆，参照以下经验公式，合理微差时间t值为 t=kw （1）
式中，t为合理微差间隔时间，k为与介质性质有关的西数，一般坚硬岩取2-3，w为最小抵抗线。
（4）起爆技术
为实现微差起爆，采用非电起爆系统进行孔内延期，对连续装药结构的炮孔采用非电塑料导爆管进行起爆，对于间隔装药结构的炮孔，采用导爆索进行起爆。用簇联、并串联的方式进行网络连接，用起爆器作为电源起爆击发网络。
（5）分区分块爆破
由于本隧道出口明洞所处位置山体很高，地表横坡陡峻，开挖横断面很大，拉槽台阶宽度按开挖全断面宽度一次开挖难以满足控制爆破要求，故采用分区分块的形式进行爆破施工
（6）边坡静态爆破或挖掘机带破石锤方案
静态破裂技术又称静态破石技术，无声膨胀技术，在岩石开挖和高边坡修整工程等领域应用广泛。本案中考虑成本及周边环境采用普通型破裂剂与挖掘机带破石锤相结合的方法，确保施工及既有线行车安全。
静态爆破采用台阶法施工，孔径采用34-45mm的孔径，孔距采用公式a=Kd，式中K为破裂系数，根据岩石硬度从下表中选取，可以算出大概40cm，抵抗线50cm，固可以选出破碎机用量如表
施工工艺
（1）根据气温条件，正确的选用破立即型号
（2）搅拌或浸泡，先按设计时确定的水灰比计算用水量和破碎机的用量，然后再用先倒水后倒入破碎剂，手持木棒搅拌均匀。
（3）装填，搅拌好的破裂剂必须爱5-10分钟内用完，灌装桨体时一定要装填密实。
（4）养护，夏季装填完讲题，孔口应当覆盖，冬季温度过低应该保温或者加温措施。
（5）安全注意事项，施工时为了安全，尽量戴防护眼镜，搅拌时要戴上橡皮手套，因为桨体具有弱腐蚀性。
3安全防护技术
3.1个别分散物安全距离校核及防护
（1）个别分散物安全校核
爆破飞石是指爆破时个别或少量脱离爆堆，非得较远的石块和碎块。产生原因主要是单位炸药消耗量偏大，填塞长度偏小，抵抗线长度或小或过大。在露天岩土爆破里个别分散物对人员的安全距离应不小于200m。
台阶深孔爆破可采用下公式估算飞石距离
爆破飞石的最小安全距离
个别飞石的飞散距离与地形、地质药包参数及气候条件有关，可按以下公式计算：
R=100K1•K2r^2/w^3 ， 式中：
R——露天深孔爆破飞石安全距离，m K1——深孔密集（邻近）程度系数，如表1 K2——炸药爆能与抵抗线相关系数，如表2 r——深孔半径，cm
W——第一排炮孔的最小抵抗线，m。
（2）飞石防护
1主动柔性防护
为了减少危岩运动发生落石，崩坍形式的概率，在爆破施工前对山体表面危岩进行详细排查，并对危险的岩石进行清除，对难以清除但又十分危险的危岩采取设置主动柔性防护网的措施加以约束，防护网以4*4m的D8/08/300型的钢绳网和网孔为50*50mm的4*4m的钢丝格为主。
2被动柔性防护
为了确保避免危岩落石滚入既有铁路线或明洞开挖沟槽内，在山体破面危石来源侧隧道明洞开挖边坡处2m处设置一道6m高被动柔性防护网，被动柔性防护网主要由钢丝绳，高强度钢网绳，隔栅网，减压环和钢柱组成。
3双排钢管脚手架挂设竹排防护
为了防止隧道明洞爆破开挖飞石飞入既有铁路线内，在靠近既有铁路线侧隧道明洞边坡外2m设置一道10m高钢管排架并挂设竹排进行防护，双排钢管脚手架设竹排由钢管竹排防护网钢筋地锚拉锚绳和扣件等构件组成。排架高度为10m，为确保双层钢管排架结构稳定，在排架内部设置剪力撑，沿排架纵向每五个立杆间距设置一道剪力撑，并于排架立杆、横杆以十字交叉扣件连接牢固，
在排架表面设置十字撑，其设置方式与剪力撑基本相同。排架内侧绑扎竹排，外侧挂防护网，并以8号铁丝与排架钢管固定。
3炮被覆盖
为了防止起爆过程中出现大量的飞石，起爆前采取用炮被沙袋等对炮孔及起爆范围内进行覆盖，覆盖材料应具有较高的强度，弹性和韧性，不易折断。
3.2爆破地震效应安全距离的确定
（1）爆破地震效应安全距离计算
爆破地震效应是炸药在岩层、建筑物及其基础中爆炸时引起的起爆区附近地层的震动现象。
爆破地震衡量标准采用振动速度，一般采用质点垂直振动速度值作为判定标准。大量实测资料表明，爆破振动的大小与炸药量、距离、介质情况、地形条件和爆炸方法等因素有关。
目前主要根据萨道夫斯基经验公式估算，其基本形式如下：
v = k（Q^(-3)/R）α
式中：
v—介质质点振动速度，cm/s；对附近厂房等建筑物允许v=2.5cm/s
Q—齐发爆破时总药量，分段起爆时取最大一段药量，kg；
R—爆源中心到观测点距离，m；
k—与介质特性、爆破方式和条件等有关的系数；取150；
α—与传播途径、距离、地形等因素有关的系数；取1.5。
根据上述选值，对附近建筑物允许v=2.5cm/s时药量Q与距离R的关：
施工中应根据保护物不同的距离，严格执行表中的单段药量，确保建筑物的安全。因为最近距离110米有正在运行的铁路线，避免对其影响，应控制单次齐爆药量为200kg以下，并逐孔延迟起爆。
（2）爆破振动监测
为控制爆破振动对周围建筑物及既有线的影响，需对爆破振动进行监测。本次监测采用中国科学院成都测控研究所生产的TC－4850高精度爆破测振仪，该仪器的优点在于质量轻、可防水、防尘、耐压抗击、精度高、应用面广等特点。除此以外，还具有现场设置各项参数的功能。资料处理采用中国科学院成都测控研究所研制的Blasting Vibration analysis爆破振动分析处理软件5.0.0版。该软件可有效分析实测振动速度幅值及频率数据，并对三通道数据及其合成量进行分析。
根据国家标准及本场地实际情况，拟对本场地进行如下工作。
1、监测过程对环境条件的要求：监测环境应在操作人员可以到达且可摆放仪器的位置，该处无积水及其他杂物。
2、爆破监测点位的布控：初步选择在靠近爆破位置最近的厂房，高速公路，合福高铁周围各布设5个监测点次，具体位置由施工单位巡查实际情况确定。
3、监测数据的判别与分析：实测爆破振动速度，并进行频率与幅值域分析，根据国家规程及本市对本项目允许安全标准，评价爆破对建筑物的安全影响。
4、每次监测报告，应分析数据是否超标，判定施工是否可行并提出改进的建议。
（3）减震降振措施
为了确保振动不对既有线路产生影响，现制定以下几项措施：
1、降低一次最大起爆药量
2、逐孔延时起爆
3、有必要的话设置减震孔，减震沟槽。减震孔为高密度双排炮孔，间距1-2m，孔深应超过1.5倍的被保护建筑即既有铁路线地基深度，减震孔设置在被保护周围2m。
结束语
在现代爆破工程中，控制爆破与静态爆破相结合的方法会使 施工更安全，有效，避免安全事故。在施工中要预防为主，提前做好防护措施，主动防护和被动防护相结合会大大降低安全隐患。
参考文献：
（1）《爆破手册》 汪旭光 冶金工业出版社2010.10
论文作者:刘双
论文发表刊物:《基层建设》2018年第31期
论文发表时间:2018/12/17
标签：飞石论文; 排架论文; 距离论文; 防护论文; 铁路线论文; 药量论文; 隧道论文; 《基层建设》2018年第31期论文;