緊鄰火車站敏感區(qū)域大方量石方控制爆破技術(shù)

李 峰

(中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司，山西 太原 030032)

緊鄰火車站敏感區(qū)域大方量石方控制爆破技術(shù)

李 峰

(中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司，山西 太原 030032)

在緊鄰重慶火車北站敏感區(qū)域大方量石方爆破工程中，根據(jù)爆點(diǎn)距保護(hù)物之間的不同距離將爆破區(qū)域劃分為普通爆區(qū)、控制爆區(qū)和敏感爆區(qū)，并確定了每個爆區(qū)的爆破要求和控制要點(diǎn)。根據(jù)每個爆區(qū)的自身特點(diǎn)，選取了不同的爆破方案和控制措施。通過采用科學(xué)的爆破分區(qū)、合理的爆破方案以及有效的安全控制措施，在一年內(nèi)成功爆破硬質(zhì)砂巖320萬m3，未出現(xiàn)任何影響列車運(yùn)營安全的事故，保證了施工工期，該工程的成功實施可為今后同類條件下的爆破施工提供良好的借鑒經(jīng)驗。

火車站 敏感區(qū)域 爆破分區(qū) 深孔爆破

1 工程概況

重慶火車北站是重慶鐵路樞紐的重要組成部分，位于重慶市區(qū)嘉陵江北岸的龍頭寺。重慶北站目前隸屬成都鐵路局，現(xiàn)為特等站，車站有兩層候車大廳，共有站臺4個，站臺風(fēng)雨棚采用大跨度無柱風(fēng)雨棚，線路13條，均為無砟軌道。重慶北站目前途經(jīng)線路為渝懷線、渝遂線、襄渝線。每天開通的客運(yùn)列車為82趟，且成渝線上的動車全部到達(dá)重慶北站或由北站開出，旅客客流量巨大，車站的承運(yùn)任務(wù)繁忙。由于重慶鐵路樞紐發(fā)展的需要，現(xiàn)對重慶北站進(jìn)行了重新規(guī)劃，規(guī)劃中的渝懷復(fù)線、蘭渝線、滬渝蓉高鐵也將經(jīng)過此站，因此，需要對站場加寬擴(kuò)大。

站場加寬區(qū)域長1 000 m，寬280 m，高24 m，該區(qū)域內(nèi)以Ⅱ級硬質(zhì)砂巖為主，需要爆破開挖，總爆破方量達(dá)320萬m3。爆區(qū)一側(cè)接入山體，另一側(cè)為早期開挖的既有邊坡，坡度為1∶0.75，有噴漿護(hù)面，該側(cè)山坡與重慶北站既有鐵路線緊鄰，如圖1所示，坡腳與鐵路線之間的最近距離僅5 m。根據(jù)鉆孔勘察資料，待爆巖體以砂巖為主，含長石、石英，巖質(zhì)堅硬，水平產(chǎn)狀，薄至中厚層，微風(fēng)化，部分巖體整體結(jié)構(gòu)好，節(jié)理裂隙不發(fā)育，部分巖體節(jié)理裂隙發(fā)育。

2 工程難點(diǎn)

圖1 爆區(qū)緊鄰既有鐵路線一側(cè)照片

該工程為重慶北站站場擴(kuò)建工程，由于重慶北站車流人流密集，致使該爆破工程十分敏感，成都鐵路局、重慶建設(shè)指揮部、中鐵十二局、渝利鐵路項目部、重慶北站以及監(jiān)理單位都十分關(guān)注該爆破工程。該工程土石方量大，巖石堅硬，地質(zhì)條件變化大，局部區(qū)域巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，爆破飛石控制難度大。爆區(qū)一側(cè)緊鄰既有線，邊坡高度大，坡度陡，環(huán)境十分復(fù)雜，對爆破安全要求極高，只能在鐵路天窗時間爆破。既有邊坡遭受過前期爆破的擾動，具有一定的損傷范圍，且有噴漿護(hù)面，不容易觀察巖體的節(jié)理裂隙情況，再次施爆時，容易出現(xiàn)滾石侵線情況。工程需要在一年的時間內(nèi)完成爆破開挖量。爆區(qū)緊鄰重慶北站站場，爆破時需對振動和飛石進(jìn)行嚴(yán)格控制，特別是北站方向不允許出現(xiàn)任何爆破飛石，以滿足安全環(huán)保要求。

3 爆破方案

3.1 爆破區(qū)域劃分

本工程中需要重點(diǎn)保護(hù)的結(jié)構(gòu)物為重慶北站及其所有附屬設(shè)施，距離爆區(qū)最近的結(jié)構(gòu)物是13道線路外側(cè)的接觸網(wǎng)。由于爆區(qū)面積較大，每部分與保護(hù)物之間的距離是不同的，因此，按照爆破區(qū)域與接觸網(wǎng)之間的距離由遠(yuǎn)及近對其進(jìn)行了劃分，即距接觸網(wǎng)100 m以外的區(qū)域劃分為普通爆區(qū)，距接觸網(wǎng)25 m至100 m之間的區(qū)域劃分為控制爆區(qū)，據(jù)接觸網(wǎng)25 m以內(nèi)的區(qū)域劃分為敏感爆區(qū)，如圖2所示。

圖2 爆破分區(qū)示意

對整個爆破區(qū)域進(jìn)行有效劃分后，確定了每個區(qū)域的爆破要求和控制目標(biāo)。對于普通爆區(qū)，要求爆后巖石破碎，便于鏟裝挖運(yùn)，爆破效率高，盡量縮短施工工期，同時保證爆破振動和爆破飛石滿足安全要求;對于控制爆區(qū)，要求爆后巖石較破碎，基本滿足鏟裝挖運(yùn)要求，嚴(yán)格控制爆破振動和爆破飛石對重慶北站及既有鐵路的影響;對于敏感爆區(qū)，將保證重慶北站的安全放在首位，加強(qiáng)防護(hù)措施，嚴(yán)格控制爆破飛石、爆破滾石和爆破振動，最靠近北站一側(cè)的巖體爆破松動后，采用大功率的挖機(jī)和油炮錘將巖體充分破碎后再將其運(yùn)走。

3.2 爆破方案和技術(shù)參數(shù)

1)普通爆區(qū)

普通爆區(qū)采用加強(qiáng)松動爆破方案，為加快鉆爆速度，采用的孔徑及孔網(wǎng)參數(shù)較大。其基本參數(shù):鉆孔孔徑為 100 mm，垂直鉆孔，臺階高度為 12 m，超鉆1.5 m，鉆孔深度為13.5 m，前排鉆孔底板抵抗線為3.0 m，孔距為3.8 m，排距為3.3 m，采用梅花形或長方形布孔，單孔裝藥量為60 kg，裝藥高度為9.3 m，堵塞長度為4.2 m，炸藥單耗為0.4 kg/m3。

2)控制爆區(qū)

控制爆區(qū)采用松動爆破方案，其基本參數(shù):鉆孔孔徑為90 mm，垂直鉆孔，臺階高度為12 m，超鉆1.5 m，鉆孔深度為13.5 m，前排鉆孔底板抵抗線為2.8 m，孔距為3.5 m，排距為3.2 m，采用梅花形或長方形布孔，單孔裝藥量為53 kg，裝藥高度為9.7 m，堵塞長度為3.8 m，炸藥單耗為0.35 kg/m3。

3)敏感爆區(qū)

敏感爆區(qū)采用預(yù)留巖墻深孔控制爆破方案。將敏感爆區(qū)再細(xì)分為內(nèi)部控制爆區(qū)和緊鄰既有線的外部巖墻，外部巖墻的頂部寬度為6～8 m。內(nèi)部爆區(qū)采用的爆破參數(shù)與上述控制爆區(qū)的參數(shù)相同。外部巖墻在爆破上層4 m巖體后，下部巖體分兩層爆破完成，下部兩層巖墻深孔控制爆破炮孔排數(shù)為3排，其基本參數(shù):鉆孔孔徑為76 mm，垂直鉆孔，臺階高度為10 m，超鉆1.5 m，鉆孔深度為11.5 m，前排鉆孔底板抵抗線為2.2 m，孔距為2.5 m，排距為2.2 m，采用梅花形或長方形布孔。最靠近既有線一排炮孔布置在距邊坡坡面4.5 m的位置，約為最小抵抗線的2倍。3排炮孔按不同方式裝藥，分別為前排孔按加強(qiáng)松動爆破裝藥，裝散狀炸藥或乳化炸藥;第2排孔按松動爆破裝藥，裝散狀炸藥或乳化炸藥，同時適當(dāng)增加填塞長度;靠邊坡孔應(yīng)根據(jù)邊坡坡度及鉆孔位置確定填塞長度，裝乳化炸藥卷，進(jìn)行不耦合裝藥。填塞長度根據(jù)保護(hù)物與坡面之間的距離、坡面巖石風(fēng)化及破碎程度和坡面坡度決定。一般應(yīng)保證裝藥頂部與坡面的水平距離不小于(1.5～2.0)W(W為抵抗線)。

4 安全控制措施

1)普通爆區(qū)

普通爆區(qū)距離重慶北站相對較遠(yuǎn)，需要控制的爆破危害效應(yīng)主要包括重慶北站處的爆破振動應(yīng)滿足《爆破安全規(guī)程》(GB 6722—2003)中的要求，重慶北站方向不出現(xiàn)爆破飛石，為此，采取的控制措施為每次爆破的最小抵抗線平行于北站的方向，采用毫秒延時起爆網(wǎng)路控制爆破振動，加大堵塞長度和保證堵塞質(zhì)量控制爆破飛石。

2)控制爆區(qū)

控制爆區(qū)離重慶北站相對較近，需要控制的危害效應(yīng)依然是重慶北站處的爆破振動以及不出現(xiàn)爆破飛石。該爆區(qū)采取的控制措施為每次爆破的最小抵抗線平行于或背向北站的方向;采用毫秒延時起爆網(wǎng)路控制爆破振動，并對北站的站房、軌道和候車廳等重要保護(hù)物進(jìn)行爆破振動監(jiān)測，一旦出現(xiàn)超標(biāo)的情況，立即對爆破規(guī)模、起爆網(wǎng)路等進(jìn)行調(diào)整;加大堵塞長度和保證堵塞質(zhì)量，在靠近北站一側(cè)的坡頂上搭建一道被動防護(hù)網(wǎng)，防護(hù)網(wǎng)為高10 m的布魯克網(wǎng)，并用炮被對炮孔進(jìn)行表面防護(hù)，以控制爆破飛石。

3)敏感爆區(qū)

敏感爆區(qū)與重慶北站的既有鐵路線緊鄰，需要控制的危害效應(yīng)不僅有爆破振動和爆破飛石，還有邊坡處產(chǎn)生的滾石。為此采用的控制措施包括:每次爆破時最小抵抗線背向北站方向，并用全站儀仔細(xì)測量每個炮孔的最小抵抗線;派專門的技術(shù)人員控制鉆孔的角度和方向，保證裝藥和填塞的質(zhì)量，確保起爆網(wǎng)路的正確敷設(shè);封閉離爆區(qū)最近的第13道線路，設(shè)底寬1.8 m，高1.5 m攔石砂堤，以防開挖巖墻時，滾石砸壓軌道;在既有坡面上鋪設(shè)布魯克網(wǎng)，以防止爆破松動孤石順坡滾落，發(fā)生侵線;布設(shè)兩層攔石排架;炮孔表面用炮被和砂包進(jìn)行覆蓋防護(hù);對接觸網(wǎng)支柱采用工字鋼墻進(jìn)行遮擋防護(hù);采用毫秒延時起爆網(wǎng)路，在站臺、接觸網(wǎng)支柱、站房和辦公室等被保護(hù)物處進(jìn)行爆破振動監(jiān)測，同時將爆破振動信息及時反饋，以指導(dǎo)爆破參數(shù)的合理選取與安全施工;爆后在巖墻開挖時，派專人進(jìn)行現(xiàn)場指揮和安全警戒，防止開挖時出現(xiàn)滾石。

5 結(jié)語

普通爆區(qū)的巖體爆破后，巖石破碎充分，塊度小，爆堆集中，便于鏟裝和挖運(yùn);控制爆區(qū)的巖體爆破后，巖石破碎較充分，絕大部分巖體均能直接裝車挖走，小部分大塊巖石經(jīng)破碎錘二次破碎后即可挖運(yùn);敏感爆區(qū)處的預(yù)留巖墻經(jīng)過爆破后，會出現(xiàn)較多的大塊，因此，需要配備大功率挖掘機(jī)和破碎錘，將大塊巖體移至遠(yuǎn)離既有線的區(qū)域?qū)嵤C(jī)械破碎。對整個施工過程總結(jié)體會如下:

1)通過采用分區(qū)，距離保護(hù)物不同區(qū)域采用不同的爆破技術(shù)和控制措施，既保證了爆破安全，又確保了施工工期，該方法科學(xué)合理。

2)在緊鄰重慶北站的復(fù)雜環(huán)境下，普通爆區(qū)采用加強(qiáng)松動爆破，控制爆區(qū)采用松動爆破，敏感爆區(qū)采用預(yù)留巖墻深孔控制爆破，一年內(nèi)成功爆破硬質(zhì)砂巖320萬m3，采用的爆破方法得當(dāng)，本項目的成功實施為今后同類條件下的爆破施工提供了良好的借鑒經(jīng)驗。

3)爆破過程中采用的對爆破振動、爆破飛石和爆破滾石的防護(hù)措施起到了良好的防護(hù)作用，未出現(xiàn)任何影響列車運(yùn)營安全的事故，受到了業(yè)主的一致好評。

［1］中鐵十二局集團(tuán)渝利鐵路項目經(jīng)理部．重慶北站站場平整石方爆破施工方案與組織設(shè)計［R］．重慶:中鐵十二局集團(tuán)渝利鐵路項目經(jīng)理部，2010．

［2］王旭光．爆破手冊［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2010．

［3］張志毅，楊年華，劉慧，等．深圳蛇口工業(yè)區(qū)復(fù)雜環(huán)境大量石方爆破的安全控制技術(shù)［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2006:100-108．

［4］高文學(xué)，劉運(yùn)通．露天爆破技術(shù)［C］//熊代余，顧毅成．巖石爆破理論與技術(shù)新進(jìn)展．北京:冶金工業(yè)出版社，2002:78-80．

［5］于亞倫．工程爆破理論與技術(shù)［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2004:261-262．

TD235．37

B

10．3969/j．issn．1003-1995．2013．09．29

1003-1995(2013)09-0091-03

2013-02-15;

2013-06-20

李峰(1981— )，男，山西五臺人，工程師。

(責(zé)任審編 王 紅)