铁路增建二线路堑开挖爆破设计

铁路增建二线路堑开挖爆破设计第一章编制依据（1）施工承包合同《XX二线（XX局管段）建设施工合同》（2）XX二线（XX局管段）NX7标施工图纸（3）《XX安全生产法》（4）XX铁路局既有线施工有关规定（5）《铁路工程施工技术规程》（TB10401.2--2003）。（6）《改建既有线和增建第二线铁路工程施工技术暂行规定》（7）《客货共线铁路路基工程施工技术指南》（TZ202-2008）（8）《铁路运输安全保护条例》（9）《铁路交通事故应急救援和调查处理条例》（10）《铁路营业线施工安全管理办法》(铁运【2012】280号)。（11）《XX铁路局铁路营业线施工安全管理实施细则》(XX办【2013】50号)（12）《爆破安全规程》（GB6722-2011）（13）《XX民用爆炸物品管理条例》第二章工程概况2.1爆区概况及环境简介XX二线（XX局管段）K481+950～K563+600段的石方路堑有18处需要爆破开挖，其中有9处位于既有线左侧，有9处位于既有线右侧，均属低山丘陵地区，地形起伏较大，新增二线与既有线之间的线间距为4.4m～35m，最大挖深20.5m，坡度系数为1：1.5，既有路堑坡度系数为1:0.33~1:1.0。总爆破开挖方量42.0万m3。XX铁路每天开行列车31对，行车密度大，属复杂环境下的石方爆破，爆破施工属Ⅲ级施工，爆破工点及施工要点计划详见表2-1。本标段路堑岩石为元古代之片麻岩、片岩、大理岩等，小林附近有燕山期花岗岩出露，属于软石和次坚石，地下水量小，爆破地段周围距房屋等建筑均在 250m以外，爆区与既有线的关系如图1所示。（略）线间距35m线间距大于10m 线间距4.4~10m2.2技术难点该爆区绝大多数地段距离既有线较近，且既有边坡陡直，爆破时需要严格控制滚石。同时，既有边坡遭受过以前爆破开挖的影响，具有一定的损伤范围，因此，爆破实施过程中要严格控制该边坡上滚石的发生。第三章爆破方案设计3.1爆破方案设计原则（1）依据石方爆破有关规范、规程以及爆破技术要求。（2）确保既有线的安全。（3）为保证施工的连续性和破碎质量，同时有利于爆破安全的控制，石方爆破一律采用浅台阶钻孔控制爆破方法进行。（4）爆破有害效应控制在《爆破安全规程》规定范围内。（5）利用现有地形，尽可能沿既有线布置工作面。（6）临时施工道路必须顺畅地通达施工作业面。（7）根据爆破区域的不同位置，严格控制爆破单位炸药消耗量、单响最大药量和一次爆破规模。视爆区条件采用不同的起爆模式，并全部采用微差起爆方法，最大限度地减少爆破振动对周边环境的影响。 3.2爆破方案的确定根据本工程的地质地形、周边环境及线间距的大小条件，并结合以往类似工程的实践经验，确定爆破方案和控制措施如下：采用机械、浅孔相结合的方法开挖主体石方。开挖深度小于1.0m的石方，采用机械开挖；开挖深度大于1.0m的石方，采用浅孔爆破的方式开挖,只需松动、开裂，不允许飞散、坍塌，逐层爆破、开挖，严格控制装药量，采用钢管排架防护方法。起爆网络采用毫秒微差起爆网路，采取自上而下的台阶开挖方法，杜绝早爆误爆事故。方案一：采用预留岩墙台阶爆破法。自上而下分台阶进行开挖，预留岩墙采用浅眼台阶式弱松动爆破方法，台阶高度2.5m，岩墙顶宽不小于1.5m，底宽不小于3m，爆后用挖掘机将破裂的岩块挖离坡面后，再用机械处理。主爆区采用浅孔松动爆破，台阶高度2.5m，台阶宽度（垂直既有线）为扩堑宽度，台阶长度（沿既有线方向）为4~6米。在一般情况下3~5个台阶为一组一起起爆。（见图2、图3）为了保证岩墙能起到天然屏障作用，岩墙爆区滞后主爆破区一到二个循环。此方案适用于既有线与新建二线没有自然隔墙的地段。方案二：全断面台阶爆破法。自上而下分台阶进行开挖。主爆区石方采用浅孔松动爆破。（见图4）开挖过程中，首先清除表层3.0m厚度的三类石方，然后按照自上而下分台阶开挖，台阶高度2.5m，拉槽台阶宽度（垂直于既有线方向）为开挖路堑宽度或开挖路堑宽度的一半（当开挖路堑宽度大于30m时），台阶长度为4~6m，每次起爆3~4个台阶。此方案适用于线间距较大，两线间开挖后留有间隔地段。（1）控制爆破规模，严格控制装药量。（2）岩墙坡脚安排加强防护排架，以防岩体坍塌侵线以及清理爆后石方时松动石块顺坡滚落侵线。（3）采用微差起爆技术，并视爆区条件采用不同的起爆模式，减少爆破振动的影响。 （4）从爆破技术上确保既有线方向无个别飞石出现。在必要部位通过加大堵塞长度和爆区表面覆盖防护来控制飞石。表面防护通过压砂袋实现。（5）每次爆破前、后都必须仔细清理边坡岩壁上的危石、浮石等。（6）进行爆破振动测试，确定该地区爆破振动传播规律，以指导爆破参数的选取。3.3爆破参数的选取（1）主控制爆区浅孔爆破参数其基本参数为：钻孔直径Φ=42mm。炮孔平面布置成长方型，垂直钻孔（靠近岩墙侧炮孔采用75度倾斜钻孔），使用管状乳化炸药，其爆破参数的计算公式如下（H代表台阶高度）：最小抵抗线W=25Φm钻孔超深h=0.2Wm炮孔深度　　　L=H+hm堵塞长度lˊ=（1.0～1.3）Wm装药长度l=L–lˊm孔间距a=1.2Wm排间距b=Wm单孔药量Q=q·a·b·Hkg炸药单耗q=0.35～0.40kg/m3由此计算得到浅眼台阶控制爆破参数列于表3-1。表3-1Φ=42mm浅孔台阶控制爆破参数H(m)W(m)h(m)a(m)b(m)L(m)l(m)lˊ(m)Q(kg)11.00.41.21.01.40.41.00.421.20.51.41.22.51.31.21.2 31.20.51.41.23.521.51.841.20.61.41.24.62.81.82.4（2）预留岩墙爆区浅孔爆破参数岩墙爆区随主爆区同时下降，其基本参数为：钻孔孔径d=42mm，垂直钻孔，台阶高度H=2.5m，超钻h=0.5m，钻孔深度L＝3.0m，岩墙顶宽1.5m,沿岩墙中心纵向钻一排孔，抵抗线W＝0.75m，孔距a＝1.0m。（3）主爆区浅孔药量设计取填塞长度L1＝1.0～1.8m，装药长度L2＝0.4～2.8m，单孔装药量Q1＝0.4～2.4kg，炸药单耗为0.35～0.4kg/m3。（4）预留岩墙浅孔药量设计取填塞长度L1＝1.8m，装药长度L2＝1.2m，单孔装药量Q1＝1.08kg，炸药单耗为0.2kg/m3。靠近边坡的一排孔与坡顶线的距离根据坡面岩石状况决定，要保证钻孔孔底与坡面的垂直距离不小于3.0W，填塞长度（装药高度）要保证装药顶部与坡面的水平距离不小于1.5～2.0W。台阶浅孔控制爆破断面图如图5所示，钻孔平面图如图6所示。（略）3.4装药结构浅眼台阶控制爆破采用管状乳化炸药做主爆炸药，整卷下装，起爆雷管置于炮孔中部。使用钻屑或黄粘土堵塞。3.5起爆模式爆破均采用微差起爆方法，同时视作业面情况、环境条件和开挖深度分别采用斜线形、直线形等起爆模式。 微差间隔时间t综合考虑爆破方法、振动控制和破碎质量等因素加以确定，分别为：浅孔台阶控制爆破t=25～100ms自先向后逐渐加大临近淮源风景区区域爆破t=100～150ms自先向后逐渐加大3.6起爆网络主炮孔采用微差起爆方法，排间自外向内顺序起爆，排间微差时间为50ms。采用电与非电混合式起爆网路，即孔内和主体网路连接均使用导爆管雷管，最终由电雷管引爆。起爆网路如图7所示。（略）第四章爆破安全计算和安全措施4.1爆破震动安全距离计算和控制措施（1）爆破震动安全距离计算为保证爆破时周围建筑物设施的安全，根据《爆破安全规程》，对爆破震动进行安全距离计算，校核爆破设计的装药量，控制一次齐爆最大药量，减弱震动效应，确保爆区四周居民、建筑物和设施的安全。对于一般的建筑物我国规定的允许地面振动速度为3cm/s，按公式：计算出药量和距离的关系：装药量和安全距离计算结果见表4-1。式中：R——爆区到建筑物的距离，m；Q——允许的齐发最大安全装药量，kg；V——最大安全振动速度，cm/s;按《爆破安全规程》V=3cm/s。 k，α——与地质条件有关的系数。根据所提供的地质条件，k=150,α=1.5表2安全爆破距离和最大装药量关系爆区与目标距离R(m)20304050100允许振动速度(cm/s)3.03.03.03.03.0计算最大药量Q(kg)3.210.825.650400经过现场调查施工过程中爆区与既有建筑物的最小距离为250米，计算装药量最大72公斤，计算振动速度为0.322cm/s小于《爆破安全规程》V=3cm/s，符合规范要求。（2）爆破振动控制措施为了降低爆破振动，还考虑以下措施：①根据爆破区域的实际环境情况采用诸如微差爆破、预裂爆破、缓冲爆破等积极的爆破减振技术。②选择合理起爆间隔时间，控制最大单响药量，避免采用压碴爆破方式进行多排孔爆破。③确定合理的起爆方向和起爆顺序，尽可能使爆破最小抵抗线侧向保护目标。④正常爆破施工前利用几次小规模的爆破试验，寻找爆破振动的衰减规律，并确定出振动衰减公式中的有关参数，由此可根据被保护物的振动安全要求，确定最大允许单响药量或最小安全距离，指导爆破施工。4.2飞石飞散距离和控制措施（1）个别飞石的飞散距离根据《爆破安全规程》，爆破个别飞石允许的安全距离见表4-2。表4-2爆破飞石安全距离爆破种类人员安全距离（m）一般施工机械安全距离 （m）深孔台阶控制爆破200100浅眼台阶控制爆破200100预裂爆破200100（2）控制措施及安全防护要求①装药前应认真校核各个炮孔的最小抵抗线，如有变化，必须修正装药量，不准超量装药。②保证堵塞质量，不但要保证堵塞长度，而且保证堵塞密度，堵塞物中避免夹杂碎石。③对炮孔进行覆盖防护，控制爆破飞石。第五章爆破安全防护措施本标段石方开挖均在既有路堑边坡附近作业，且既有线列车运行密集，施工困难，安全风险大。根据现场的实际情况，安全防护设计两种方法进行防护，一是对爆破岩体的覆盖，二是架设钢管排架进行防护。5.1爆破岩体的覆盖炮孔装药填塞完毕后，孔口砂袋用废旧水泥袋装砂、或土，防止爆破飞石乱冲，确保行车安全及作业人员安全。5.2钢管排架防护：作为防止飞石的最后一道防线，为防止偶尔出现的滚石、滑块，主要的设施就是架设钢管排架进行防护，设计的钢管排架要密实、坚固，要做到飞石挡的住，滚石、滑块冲不出、冲不倒，才能起到防护的作用。当爆破区段爆破高度大于10m时，根据边坡情况设置两层拦石排架，上层拦石排架设置在路堑边坡平台处，下层拦石排架设置在既有线水沟处；当爆破区段爆破高度小于10m时只在路基水沟处设置一层拦石排架。 ①上层拦石排架采用植入钢管式搭设。钢管排架搭设方法：在路堑台阶上架设钢管排架，钢管采用ф40mm无缝钢管，竖向钢管间距1.0m，横向钢管间距1.0m，纵横钢管交叉采用扣件联接，在钢管靠线路的内侧满铺竹夹板封闭，竹夹板用8号铁丝绑扎牢固，形成拦石栅栏，竖向钢管植入岩层深度不小于1m，必要时用混凝土浇注，整个排架每隔1.5m加设一根斜拉索，以保证排架的稳定性，详见图9。②下层拦石排架的搭设要求与上层相同，但要搭设在轨道旁的水沟外侧表面上。5.3自闭、贯通线杆的防护在每个自闭、贯通线杆靠近爆区侧，按照线路防护标准同样规格设置拦石排架，拦石排架宽度不小于4米。必要时在拦石排架内侧堆放砂袋等设置缓冲带。5.4主爆区边炮孔控制主爆区靠近岩墙（或邻近既有线）一侧的炮孔采用75度倾斜角，保证爆破区的临空面方向背向既有线。第六章爆破工艺设计（略）6.1试爆方案（1）在正式爆破前应进行试爆，在试爆时，爆破点选在远离既有线处进行。试爆选择在K525+477~K525+597段。（2）目的：①按爆破设计选择的孔网参数和单位耗药量进行试爆，然后分析试爆效果，进行参数调整，以此为据，进行正式的施工爆破。②按爆破设计选择的孔网参数和单位耗药量进行试爆，确定该地区爆破振动传播规律，以指导爆破参数的选取。（3）试爆：实验区段长10m，宽9~12m。清除表层风化岩，整平场地。 在距爆区5~50范围内安放测振传感器，每次测试布置4~5个测点，每个测点按照垂直向和水平向布置两个质点振动传感器。按照爆破设计参数钻孔、装药、填塞、警戒、起爆。（4）成果总结：每次爆破结束后，观察裂缝、破碎情况、不平整度、块度、飞石情况及根据测振传感器收集数据的分析情况，调整下次爆破参数，以取得最佳爆破效果和最大的安全保障。确定最佳爆破参数，指导正式爆破施工。6.2爆破施工工艺（1）根据设计、规范要求进行测量放线，确定每个炮孔的钻孔深度。（2）采用机械和浅眼台阶控制爆破法相结合开挖深度较浅的岩石，为下步爆破开创临空面。（3）根据待爆岩体的地形、地势、开挖深度，选择合理的爆破方法；根据爆破参数确定方法选择合理的孔网参数、爆破参数。（4）钻孔①钻孔前，使用推土机辅以人工整修钻机运行便道，平整钻机的工作平台。炮孔位置依据设计要求准确定位。孔位要避免在岩石被震松，节理发育或岩性变化大的地方，遇到这些可以调整孔位。调整时要注意抵抗线、间距和排距之间的关系。②钻好孔后，立即用废纸或其他是的材料堵好炮孔。③钻孔的好坏是能否保证边坡是否光滑平整的关键条件，在钻炮孔时，一定要达到“准、正、平、直、齐”的要求，“准”指钻孔要准确的钻在设计的孔位上。“正”指钻孔方向要正确，不能倾斜，“平”指各炮应互相平行，“直”指各孔要钻的直，不能曲折；“齐”指各孔均要钻到设计的深度，孔底应落在同一平面上，为了达到这些要求，钻工必须是具备一年以上的钻孔经历并在钻孔施工中能够高度认真负责的路内职工负责。