朱朝辉 隋红振

摘要：文章介绍了高速铁路路基土石方爆破施工技术，并结合贵广铁路路基爆破施工着重分析了采用爆破方法的必要性和重要性、路基爆破工艺、方法、以及爆破参数的设计，最后阐述了选用爆破方法的基本原则。

关键词：路基；爆破；土石方；参数设计

中图分类号：U215.3文献标识码：A文章编号：1006-8937（2011）22-0150-02

为了满足高速铁路所需的技术标准，必须克服波浪起伏、高差较大、沟谷相间等各种不利地形，深挖高填土石方工程难以避免。而深挖高填工程数量大、传统施工速度慢、施工效率低下，同桥遂工程一样，往往成为决定工程进度的关键。因此，必须推广采用新的爆破技术进行施工，以在山区高速铁路建设中加快石方路基工程的施工进度并确保施工质量。

1工程概况

我标段路基大部分位于洛香镇内，特殊段设置有桥梁、涵洞。路基区间范围内主要为第四系全新统坡洪积层软土、松软土、粉质黏土、粗圆砾土，坡残积层黏土、粉质黏土，下伏白云灰质岩、白云岩、石英砂岩、砂岩夹页岩。管段内土石方开挖量较大，约122万挖方量，爆破施工任务繁重。沿线路两侧60 m左右有民房、教学楼、牛市市场等多处建筑物，爆破安全系数要求高，必须严格控制爆破飞石的范围，以减小对洛香镇民房及居民生活生产的侵扰。工程数量大，占路基土石方工程数量比例也大个别路段每公里可高达十多万立方米，占路段土石方总量的80％以上有必要进行爆破施工和机械化作业。石方工程相对集中。有利于大爆破施工和机械化作业。地形地质相对复杂，地形缓陡连续或相间、地势迂回曲折；地质岩石也可能呈现为软石、次坚石、坚石连续或相间。需要采用各种爆破。

2路基爆破施工工艺及方法

本合同段石方开挖较大，采用横向、梯段台阶式开挖，对于挖深小于4 m的地段、大块的二次破碎及边坡的修整采取浅孔控制爆破施工；对于挖深大于4 m的地段采取深孔控制爆破施工；对于边坡应采取预裂爆破技术进行施工。通过爆破参数的选择调整控制好地震波和飞石对周围建筑的危害。爆破设计：采用垂直钻孔横向梯段式（台阶式）松动爆破，布孔形式为梅花形，松动爆破台阶高度根据钻眼机具确定为10 m，爆破器材采用2号岩石硝铵炸药，毫秒雷管，传爆线非电起爆。深挖路堑根据设计图纸按照碎落平台的设置自上而下水平分层、纵向分段进行开挖。

3路基爆破施工方案参数设计

3.1深孔控制爆破施工

对于孔深大于6 m的地段采用深孔控制爆破施工，选用Φ90 mm的三角式潜孔钻机施钻，孔径为90 mm。

①每次爆破选取台阶高H=10 m，宽6 m，钻孔角度β=700。

②保护层厚度h=20D，取2 m。

③底盘抵抗线W：W=3～4.5 m，根据实际情况，选取W＝3 m。

④孔距a=mW1=1.2×3=3.6 m，（式中m为炮孔密集系数，取a＝3.6 m）。

⑤排距b，b=0.85a=0.85×3.6=3.06 m，取排距b为3.0 m。

⑥堵塞长度l=（0.9~1.0）w=2.7～3 m，取l=2.8 m。

⑦根据爆破岩石硬度和安全要求，取单位耗药量q=0.5 kg/m3。

⑧单孔装药量Q=qawH=0.5×3.6×3×10=54 kg。

⑨孔深与超深。选取超深0.8 m，则孔深=10 /sin70+0.8=11.4 m。

⑩每次爆破总药量=6×54=324 kg。

3.2浅孔爆破施工

对于岩石硬度大的管段，采用手持风钻多打眼,少装药的浅孔控制爆破方法,以控制飞石危害。每次爆破选取台阶宽6 m、高3 m。其爆破参数为：

①孔径：d=40 mm。

②最小抵抗线：W=（15～30）d，确定W=1～1.5 m。

③炮孔间距：a=mw 式中，m为炮孔邻近系数，取m=1～1.2；w为最小抵抗线，确定 a=1.0～1.8 m。

④炮孔排距：b=（0.8～0.9）a=0.8～1.4 m。

⑤钻孔超钻：e=（8～12） d，确定e=0.4～0.5 m。

⑥填塞长度：l=（20～25） d，根据实际情况,另行确定。

⑦单孔装药：q=kawh=0.4×1.5×1.2×6=4.32。

⑧每次爆破总药量=18×4.32=77.8 kg。

3.3预裂爆破施工

①炮孔直径受凿岩机具的限制，同时，在选定炮孔直径时，综合考虑孔径与孔深、孔距的关系，在一般情况下，选用较小的炮孔直径：当边坡高度或开挖深度小于4 m时，选用直径为40～45 mm的钻机；当边坡高度或开m的钻挖深度小于8 m时,选用直径为45～60 mm的钻机；当边坡高度或开挖深度大于8 m时，可采用90 mm机。

②炮孔间距a与炮孔直径有关：

a=（8～12） d

当炮孔直径d≤6 cm时，a=（9～14） d，对于破碎软岩，应缩小间距，并相应减少装药量。对于完整硬岩，炮孔间距可选取大值。

③关于预裂爆破的装药量，一般以线装药密度表示。影响装药量的因素较多，很难从理论上得出一个精确的解析。在实际工程施工中，是根据条件类似的进行比较选取或按照一些经验公式计算。

④一般预裂孔比底板高程深1～2 m，至少与主爆孔同深，孔底严格控制在同一高程上，并与主爆孔有一定距离。

3.4光面爆破施工

光面爆破实质上是爆破光面层，要求光面炮孔同时起爆，同时起爆的时差越小，效果越好。一般要求时差小于100 ms。对于石方路基开挖常用的露天边坡梯段爆破，其开挖程序较简单，即由外向内，依次爆破，前一排炮孔爆破为后一排炮孔创造自由面，光面炮孔最后起爆。光面爆破的主要技术参数：

①炮孔直径。对于露天光面爆破，多采用与主爆区相同的钻机；对于井巷爆破，常用钻孔直径为35～45 mm的凿岩机钻光面炮孔。

②炮孔间距a。露天光面炮孔间距a=（10～15） d，井巷掘进光面炮孔间距a=（12～16） d。

③炮孔角度与深度。露天光面爆破、光面炮孔倾角与边坡坡角一致，沿设计轮廓面布置。孔深根据梯段高度或开挖深度决定，并考虑一定的超深。

④光面层厚度，光面层厚度即是光面炮孔的最小抵抗线W。光面层厚度W与光面孔间距a有关，一般取：a=（0.8～1.0）W。

⑤装药量。光面爆破的装药量一般用线装药密度或装药集中度来表示，二者概念不同，线装药密度等于炮孔装药量除以装药段的长度，装药集中度是炮孔的总装药量除以整个炮孔的长度。

3.5特殊段爆破施工控制

3.5.1牛市场段爆破施工

牛市场段采用手持风钻多打眼,少装药的控制爆破方法，最小抵抗线取1.2 m，每次爆破总装药量为60 kg，爆破安全验证如下。

爆破飞石的控制验证：

个别飞石安全距离R采用经验公式为：

R＝20Kfn2W=34 m<60 m

式中：Kf为飞石系数，取1.0；

n为爆破作用指数,取n=0.7；

W为最小抵抗线,取W=1.2 m。

满足要求。因此在距爆破中心45 m处设置警戒带，严禁与爆破施工无关的人员入内。

3.5.2靠近学校及穿越洛香镇路基段爆破施工

为将对学校日常工作以及洛香镇居民生活生产的影响降到最小，该里程段土石方开挖应采取弱爆破松动岩石，挖掘机开挖完成土石方调配，爆破参数选择依据如下：n＝r/W。

n为爆破漏斗底部半径r与最小抵抗线w的比值。当n＝1.0时定义为标准抛掷爆破漏斗,n＜1.0时为松动爆破，n＞1.0时为抛掷爆破；因此选取每次爆破总药量40kg，最小抵抗线为3 m，r控制在2.5 m以内。

4爆破方法的选择原则

从长远的路基工程施工应用来看，推广和应用石方爆破施工的快速施工方法，能加快石方施工进度并能确保山区高等级高岩石边坡的稳定和美观，以在山区高速铁路建设中加快石方路基工程的施工进度并确保施工质量。

①正确确定周边炮眼的位置、方向、深度、角度，并选用低密度、低爆速和高体积威力的炸药，是保证光面爆破成功和增强爆破效果的关键。

②采用预留边坡保护层、分集或分条分层布置药包、松动或抛坍洞室控制爆破进行路堑主体方量开挖，然后至坡顶向下用挖掘机配合浅眼爆破进行刷坡和清方，能适用于各种复杂地形条件的深挖石方路堑开挖，且成本低廉。

③采用预裂—洞室控制爆破相结合的方法进行深路堑石方深孔爆破或松动爆破方快速开挖，然后用挖掘机、推土机、装载机配合自卸气车联合清方，效果更为显著。

④利用有利地形进行定向爆破、抛坍（掷）业，对具有一定岩石厚度边坡路堑具有显著效果。

5结语

高速铁路石方爆破施工是一项技术含量高的综合性工作，必须提高认识，根据路段地形地质、施工机具及工程整体安排等条件进行合理设计和组织施工，对加快工程进度、保证工程质量和施工安全都具有重要的意义。因此，土石方爆破在高速铁路路基施工中得到了广泛的推广和应用。

参考文献：

[1] 方左英.路基工程[M].北京:人民交通出版社,1990.

[2] GB6722-2003,爆破安全规程[S].