既有线近距大型爆破安全作业与防护

1 工程概况

本工程位于106省道, 距盂县县城65公里处, 朔黄线滴流蹬站西侧;新建两个半列站台465m×20m×1.1m, 新铺线路2088m, 砌筑高27米重力式挡墙及其房建等辅助设施等。既有线界距山体最近0.3m, 平均距离二米, 山体为片麻岩 (Ar2) , 高出既有线轨面48m, 须爆出80m×700m场地新修站台。石方爆破清运数量为110万m3, 本工程位于高挖方地段, 施工场地狭窄、坡度陡、机械施工设备展开困难, 运输难度大, 弃土石方需另修便道, 石方爆破清运是本工程施工的控制要点。

爆破施工即不能影响既有线的运营又不能影响滴流磴村居民的正常生活, 生产安全责任重, 施工中要有严格的安全保证措施。

2 石方爆破准备

2.1 爆破组织

本工程分三个作业面, 每段200m;12台CM351潜孔钻车, 每个作业面二台, 并配空压机组;三名爆破工程师、10名技术工人、10名安全防护员、100名普通工人。

2.2 钻孔施工方案

钻孔施工拟采用CM351型钻车及其配套的XHP-750型空压机, DHD340A型潜孔冲击器, 对于特大块的分解及特殊段的处理采用小型空压机组配备手风钻进行作业, 钻孔设备均以自带柴油机为动力。

3 爆破方案

3.1 爆破器材

炸药:该工程炸药用量约157吨, 和当地公安及民爆器材商协商就近采购既符合爆破技术要求又价格低廉的成品炸药。

雷管:因施工条件复杂, 工地紧邻铁路电网, 要实行微差控制爆破, 决定采用非电毫秒延期导爆管雷管。

运输与储存:按有关规定, 采取炸药与雷管分车运输, 分库储存;在安全区10km处分别建临时炸药库和雷管库, 由专人看管, 领取登记;或实行当天使用当天运送的办法解决。

3.2 爆破参数设计

台阶高度:主要考虑为钻孔、爆破和挖运创造安全和高效的作业条件, 本方案台台阶高度决定采用12m, 钻孔直径采用105mm。

底盘抵抗线:是影响露天深孔爆破效果的一个重要参数, 过大会造成根底多, 大块率高, 后冲作用大;过小则不仅浪费材料、增大钻孔工作量, 而且岩石抛散和产生飞石危害。根据炸药威力, 岩石爆破性、钻孔设备、台阶高度、钻孔直径、坡面角等相关因素, 确定底盘抵抗线参数, 并在施工中不断调整, 以达到最佳效果。按我国现有露天深孔爆破的经验, 底盘抵抗线应在20～50倍炮孔直径范围内, 根据上述原则, 取:W底=4.5 m。

超深H和孔深L:超深h的目的是为克服台阶底盘岩石的夹制作用, 使爆破后不留根底而形成平整的底盘。合理的超深既不致造成炸药和钻孔的浪费, 又不会造成残留根底。根据炸药威力、钻孔直径、岩石松软程度, 按h= (0.15～0.35) W底选取, 并用炮孔直径8～15倍的经验判定, 由此得出超深h=1.5m。孔深L。

由L=H+h则:L=13.5m, 对于表层剥离, 实际孔深可根据现场地形进行调整。

堵塞长度L堵与堵塞物:确定合理的堵塞长度和保证堵塞质量, 对改善爆破效果和提高炸药能量利用率具有重要作用。按堵塞长度不小于底盘抵抗线的0.75倍或取20～50倍孔径的经验, 取:L堵=4.5 m, 堵塞物选用湿黄土, 并轻轻捣固保证堵塞质量。

单位炸药消耗量q:根据现场地形, 初步选取q=0.4kg/m3, 根据爆破效果, 施工中再行调整。

孔距a与排距b:布孔方式采用梅花型布孔, 按a=mw, m为炮孔密集系数, b=0.8a, 由单孔爆破体积v=abH, 单位炸药消耗量q=Q/V。

可以得出S=a b=Q/q H=q 1 (L-h堵) /q H=2 0, b=√S/1.2 5=4 m, a=1.2 5 b=5 m, 第一排孔因底盘抵抗线较大, 可适当减少孔距a。

单孔装药量:Q=KqabH

K为受前排阻力而影响增加的装药系数。

为防止飞石, 第一排孔的药量应降低2 0%, Q 1=8 8.3 k g

3.3 起爆方式及爆破网络

起爆方式:为了保证达到良好的爆破效果, 根据深孔布置方式及挖运、爆破要求, 选用排间微差起爆方案, 每次布孔3～5排。

起爆顺序:根据安全要求及岩石性质, 采用由外向里逐排起爆或采用V字型、斜角型起爆顺序。

微差爆破间隔时间:确定合理的微差时间, 对改善爆破效果与降低地震效应具有重要作用。

Kp为岩石裂隙系数;f为岩石坚固性系数。

根据以往类似工程经验, 可选用:Δt=30～50ms。

起爆网络:因施工地点紧邻朔黄铁路线, 铁路上部有电力接触网, 为确保安全, 采用非电起爆系统。具体作法是:孔内微差或孔外微差, 所有非电导爆管用导爆器连接成为环形闭合网络, 引爆用火雷管击发或用激爆枪进行击发。

3.4 安全距离

地震安全距离:R= (k/υ) 1/αQ1/3

式中:K为与介质性质、爆破方式有关的系数;υ为介质质点安全振动速度;α为与地质条件有关的系数;Q为最大一段药量。

由于采用微差控制爆破, Q可根据安全距离的要求进行灵活调整, 保证地震安全距离。

爆破飞石的安全距离:该工程因紧邻铁路线网, 对飞石的安全距离提出了极高要求, 必须采用完备的防护措施对飞石加以控制。

具体在施工中:

(1) 选最小抵抗线, 并调整其方向, 使其与铁路线背向或有一定夹角。

(2) 加大堵塞长度, 保证堵塞质量, 按照岩石性质, 随时调整装药量。

(3) 加强各种覆盖及阻挡防护措施, 在山体表面覆盖“炮被”, 使飞石距离控制在允许范围内, 确保重点被保护物的安全。

3.5 爆破断面选择

起始爆破面:该工程平行与既有朔黄铁路线, 采用从朔黄铁路线的最西侧开始爆破, 减轻对防护的压力, 保正铁路线网的安全。

分层爆破:顺着西侧边坡分三～五次分层爆破, 第一次爆破出钻孔机械及拉运弃方机械设备的工作面, 爆破石方在背离线路方向向内侧倾倒。

4 防护方案

4.1 安全措施

应先检查坡顶、坡面, 对危石、裂缝和其他不稳定情况必须妥善处理;开挖应从上至下进行, 严禁掏底开挖;必须听从防护人员和安全员的命令, 以防发生铁路行车事故和损坏铁路设施;在岩石的走向、倾斜不利边坡稳定及施工安全地段, 应顺层开挖, 不得挖断岩层, 并采取减弱施工振动的措施;应随时检查机械状况, 按施工机械操作规程操作, 确保机械及人身安全;弃土的位置与高度应保证边坡、山体和自身的稳定性, 弃土置于山坡上侧时, 应连续堆填, 弃土置于山坡下侧时, 应间断堆填。并应使堑顶地面水能顺利排出;不得向河道、沟渠和滑坡等处, 防护方案见图1。

4.2 防护措施

针对保证既有线行车安全:与车站调度密切联系, 根据列车运营天窗确定起爆时间, 要点爆破, 并在给点时间内, 处理完瞎炮、危石等安全隐患, 检查危险源, 消灭一切危险因素, 并保证按时销点;在山体表面覆盖“炮被, “炮被”是一种比较理想的覆盖材料, 用废旧汽车轮胎加工制成, 成为防止飞石的第一道“防线”, 两道钢管排架作为第二道“防线” (见图2) 。为防止落石击伤桥墩, 在桥墩处设置钢管脚手架外挂荆笆防护 (见图3) 。

针对保证铁路设施安全防护:根据石方爆破与既有线距离及工作面, 主要针对意外落石对既有接触网、钢轨、信号设施造成危害的防护方案:分为三个防护区段。

(1) 在K0+290～K 0+310段设上下两步单层钢管排架防护, 采用搭工作平台, 先处理危石, 然后人工自上而下开挖, 见图4。

(2) 防护考虑因素。

(1) 荷载w=1.56×0.8×0.5×0.64=0.39kN/M

(2) 按最不利200Kg大的落石或飞石从20m高度滚下, 钢管埋深和防护固定方案。根据被动土压力Ep=0.5гh2k0=0.5×1.90×h2×0.5, 选择钢管埋深h=1.2m, 水平间距2.4m同时设￠22锚杆两道 (见图5) 。防护面选择￠8钢筋网间距200mm外挂荆芭。

(3) 在K 0+1 30～K0+1 70和K0+6 80～K0+830段, 采用在挡墙中部和挡墙底部分别设钢管排架防护。

(4) 针对附近村庄及村民安全区段:村外围砌筑片石挡墙, 防止滚石进入伤人;加强施工人员教育, 遵章守纪。

5 结语

在做好大型石方爆破作业及安全控制的同时, 要详细调查山体及护砌的结构情况, 在二区段爆破时, 因片石护坡内部松散, 装药量按实体考虑, 造成护坡整体下滑, 挤坏信号设备;因此, 细化调查、严格计算装药量, 要在今后作业中重点强调。

摘要：在朔黄既有滴流蹬站西侧临线爆破清除110万立方米石方, 新建装煤台站场, 如此大的临线爆破, 要保证既有运营车站、临线特大桥及山脚村庄的安全;爆破作业的施工方案和安全防护是最关键的。

关键词：爆破作业,安全防护,控制措施