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摘要以玉舍火车站紧邻电气化铁路改造工程，扩堑石方控制爆破施工为例，介绍了控制爆破的方案设计、爆破试验及实施、安全防护措施等施工技术，对紧邻电气化铁路高路堑石方控制爆破的施工方法，及铁路安全防护技术措施进行了探讨。
关键词紧邻电气化铁路 控制爆破 及防护措施
1、工程概况
六盘水玉舍车站铁路改扩建工程，在里程桩号K13+600～K13+740段靠近站台，需向外扩建一股轨道，石方爆破开挖工程量约12000方。施工前其路堑坡脚紧邻既有正常运营的正线铁路，坡脚与既有轨道边缘距离仅有4～5m，且坡度较陡。地质条件一般，主要为玄武岩，岩性坚硬，层状，无渗水。据此，为保证车站站台接触网、其它设备及行车安全，提高工效，在进行路堑石方开挖时，采用了控制爆破施工方案，由两端向中间分步、分台阶开挖的施工方法。该扩堑爆破具有以下特点：
(1)本工程为扩堑石方控制爆破，紧靠电气化铁路既有线和接触网，增建一道线与既有线线间距较小。
(2)扩堑段堑高坡陡，坡度为1：0.7～1：0.3，平均高20m。施工场地狭窄，运输不便。
(3)施工与运营干扰较大，除“要点”困难外，在施工过程中，必须保证所有人员及设备的安全；必须确保电接触网的安全；必须确保既有线设施的安全；必须确保行车安全。
2、爆破方案设计
采用多排微差浅孔非电松动控制爆破，采用人工风枪打眼、搭设钢管竹夹板靠壁式排架防护安全施工措施，施工时采取“预留隔墙，中拉槽”的原则进行作业，边坡面采用预裂爆破，坡体外侧预留1.0～1.5m厚纵向保护隔墙，先开挖墙内石方，当隔墙高度达到2m时用破碎机破碎挖除，总体呈梯段、自上而下成台阶式开挖。
2.1 台阶大小的选定
根据机械出碴的特点，拉槽台阶宽度（垂直既有线方向）定为开挖扩堑全断面宽度，台阶长度为6m（沿既有线方向），台阶高度H为2.6m。台阶宽度为5m，每次起爆2个台阶。
2.2 炮孔参数选择及炮孔分布
采用浅孔小台阶分层爆破开挖，其台阶高度为H＝2.6m，孔径D取45mm，超钻深度h＝0.2m，则最小抵抗线b（W）≤H/2＝1.3m，故取炮孔间距a=1.3m，b=1.1m，采用梅花形布孔形式。紧邻扩堑边坡的炮孔为预裂孔，中间的炮孔为主炮孔，靠近既有线一侧的一列炮孔为边炮孔。主炮孔和边炮孔为垂直打眼，其炮孔深度为L＝2.6 m ；H=2.6 m，考虑到直孔与斜孔相交，故紧邻预裂孔的一列主炮孔深度定为2.2m。预裂孔沿设计的坡度打斜孔，则预裂孔深度LR=H/sina+0.1H=2.97 m，式中a为设计坡角。
2.3 炮孔装药量计算及装药结构
本工程炸药采用2号岩石硝铵炸药，每个炮孔的装药量计算公式为Q＝qabH，式中q为单位耗药量（kg/m3），玄武岩地质暂取q=0.4 kg/m3，则主炮孔的设计理论装药量为：
Q＝0.4×1.3×1.1×2.6=1.49kg(根据试爆效果作适当调整)。
边炮孔和预裂孔的单位耗药量分别取主炮孔的0.6倍和0.7倍左右，则其装药量分别为0.894㎏和1.043kg。
主炮孔采用间隔装药结构，即把实际装药量的2/3装在炮孔底部，其余的1/3装在炮孔中间部位，中间装药距炮孔口深度为1.1～1.3m。为了保证堵塞长度，边炮孔均采用耦合装药方式，全部装药量于炮孔底部。预裂孔采取两个间隔装药结构，即把实际装药量的1/2装在炮孔的底部，剩余1/2的60％装在距炮孔底部药包1.0m的炮孔中间位置，在把剩余1/2的40％装在距炮孔口深0.6m左右的位置上，炮孔中的3个药包绑扎在导爆索上，即用导爆索起爆药包, 采用导爆索不耦合装药方式。炮孔装药结构图如图1。
2.4起爆网络
当拉槽至一定长度后采用梯形微差起爆。起爆顺序是先起爆预裂孔，随后主炮孔排与排之间采取孔内微差起爆，沿线路走向逐排起爆，台阶邻近既有线侧的边炮孔滞后于同排主炮孔而与后一排同时起爆。台阶与台阶之间采用孔外微差，由下至上逐台阶起爆。起爆网络示意图见图2。
2.5爆破防护措施
由于石方控制爆破紧邻既有线、紧靠接触网，为确保石方控制爆破安全万无一失，杜绝飞石的出现和防止滚石、滑块，靠近既有线爆破前按下列措施进行必要的防护。
2.5.1 防护措施
为防止飞石的出现，爆破时岩体表面及上空采取炮口覆盖和柔性防护相结合的方式进行防护。本爆破防护采用强防护措施，即以下“四层防护”措施：
第一层：旧轮胎贴着爆破点，用轮胎条编织成的防护炮被覆盖在爆破区域上。
第二层：炮被上加压沙包。（前两层为主要防护措施）
第三层：在前两层防护上方2～3m挂安全网。（本层主要防止个别飞石）
第四层：在既有线侧采用竹夹板与钢管排架防护。（本层为加强型辅助防护措施，主要防止爆破后滚石和侧向飞石）。
2.5.2 钢管排架防护措施
施工段紧邻既有线，且边坡较高，为防止飞石意外出现或滚石、滑落碎石块对既有线安全造成影响，施工前沿线路方向采取铺设钢管排架进行防护，钢管排架由Φ45钢管横竖杆、Φ45钢管撑杆、竹夹板和锚杆组成，钢管排架防护体系见图3。钢管排架竖（立）杆间距1.7m，视地基情况锚入一定深度，入岩基不小于20㎝，土基不小于60㎝；横杆间距1.5m，纵横钢管交叉采用扣件联接，钢管接长采用搭接，搭接长度不小于1.5m。排架钢管结点用Φ32、长1.7m的锚杆锚固在岩体中，横向间距为3.4m，纵向为3m，梅花形布置，钢管结点（锚杆以外部分）设置钢管撑杆，与坡面垂直设置，详见钢管排架防护示意图3。
3、爆破试验及施工
正式施工前进行试爆是爆破成功的必须和关键环节，在实际爆破中遇到岩石变化等也要进行试爆。试爆时，炮孔位置应选在远离既有线位置，地质情况及施工情况与施工段相似、岩性一致的地点。按爆破设计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，以此作为设计及实际施工的重要依据。爆破试验参数见表1。
3.1 布孔和钻眼
浅孔小台阶爆破以手风钻打眼。按照设计的孔距和排距量测布孔，尤其对边炮孔和预裂孔量测必须准确，炮孔位置应用红油漆标定。钻眼时按照设计的孔位、方向、倾斜角和孔深对号钻眼。每孔钻完后，必须量测孔深，确保设计深度尤其预裂孔不能浅。若发现炮孔深度不足因钻孔时粉尘将其堵塞，必须进行高压风吹孔后再进行量测，确保符合要求，否则重新钻孔。
3.2 装药及堵塞
装药前要对每个炮孔的孔距、方向、倾斜角和孔深重新测量核对，并逐孔计算装药量，按设计装药结构进行装药。对于炮孔回填堵塞物和主炮孔间隔装药的隔离物，均使用炮泥或一定比例砂的黏土回填。并注重回填堵塞质量，做到边回填边捣固，嚴禁把回填物一下充满炮孔或用金属器物捣固。
3.3 起爆网络连接
每个炮孔安放毫秒雷管的段别必须“对号入座”，起爆网路的孔外串联的火雷管要有醒目的标志。多个台阶一起起爆时，连线应从上往下逐个台阶连接；分层爆破时，连线应从起爆的终点开始直到起爆的起点。起爆网络连接完成后，再做一次检查复核，以防出错。
3.4 要点爆破
根据和设备管理部门签定的协议，起爆前一切工作就绪后，通过驻站联络人员向车站“要点”，并连接起爆雷管，在起爆前20分钟，人员及机具撤离爆破区，安全警戒人员到位警戒，主要是封锁线路。在给点时间内起爆，爆破完成恢复正常后，撤除警戒，向车站销点，恢复列车的正常运行。
3.5 隔离墙及排架拆除
爆破后，在隔离墙高于2米时，及时采用破碎机及挖机将其挖除。隔离墙挖除后，接着拆除上部多余的钢管排架。拆除排架应从上到下、先横杆后立杆逐根拆除，拆除钢管排架时严防钢管、排架等侵限。
4、爆破安全演算
4.1 爆破飞石
本项目爆破采用弱扰动微差松动爆破及强防护安全措施，理论上不会出现飞石安全伤害。但施工中爆破警戒防护范围仍应大于50米为宜，以防万一。在爆破时人员撤离到50米以外，对其内的施工及站场设备采取覆盖防护。
4.2 爆破振动
按照爆破振动公式 V=K(Q1/3/R)a演算 。根据地质条件取K=110，R=15m（取所关心的结构及设备的最小距离），装药量Q=7.2kg，a=2，经演算 v=1.82cm/s，即振动速度小于3cm/s。本爆破点处于站台附近平面以上，其现有的排水沟亦可作为天然的减震沟，因此据爆破安全规程有关规定判定：该爆破对站场设备、建筑构筑物不会造成安全影响和危害，爆破振动安全。
5、结束语
本路堑石方爆破工程，历经三个月的施工，安全顺利圆满地完成了施工任务，积累了较丰富的施工经验，也为今后复线扩能改造路堑石方爆破工程提供了类似的参考。有以下体会：
（1）本工点根据自身的地质条件和紧邻既有线施工的环境特点，严格遵守和实施爆破设计方案，实现了既有线安全顺利运营和确保施工安全高效的目标。
（2）除对爆破体进行炮被覆盖、炮被上加压沙袋、挂安全网、设排架防护等多层保护措施外，选择正确的炮位，分散装药、提高填塞质量等技术手段有效地控制了爆破飞石。
（3）实践证明钢管竹排架对防止松动滚落的石块滚入线路或站台是非常有效的辅助手段。
（4）通过爆破试验，利用合理的起爆网络和修正的装药参数，减小了爆破对既有线振动方面的影响。实际施工中通过对既有线关键设备及结构的振动监测，爆破振动速度峰值均控制在3.0 cm/s以内。因此爆破振动没有对既有站场建筑结构及设备等造成安全影响。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词紧邻电气化铁路 控制爆破 及防护措施
1、工程概况
六盘水玉舍车站铁路改扩建工程，在里程桩号K13+600～K13+740段靠近站台，需向外扩建一股轨道，石方爆破开挖工程量约12000方。施工前其路堑坡脚紧邻既有正常运营的正线铁路，坡脚与既有轨道边缘距离仅有4～5m，且坡度较陡。地质条件一般，主要为玄武岩，岩性坚硬，层状，无渗水。据此，为保证车站站台接触网、其它设备及行车安全，提高工效，在进行路堑石方开挖时，采用了控制爆破施工方案，由两端向中间分步、分台阶开挖的施工方法。该扩堑爆破具有以下特点：
(1)本工程为扩堑石方控制爆破，紧靠电气化铁路既有线和接触网，增建一道线与既有线线间距较小。
(2)扩堑段堑高坡陡，坡度为1：0.7～1：0.3，平均高20m。施工场地狭窄，运输不便。
(3)施工与运营干扰较大，除“要点”困难外，在施工过程中，必须保证所有人员及设备的安全；必须确保电接触网的安全；必须确保既有线设施的安全；必须确保行车安全。
2、爆破方案设计
采用多排微差浅孔非电松动控制爆破，采用人工风枪打眼、搭设钢管竹夹板靠壁式排架防护安全施工措施，施工时采取“预留隔墙，中拉槽”的原则进行作业，边坡面采用预裂爆破，坡体外侧预留1.0～1.5m厚纵向保护隔墙，先开挖墙内石方，当隔墙高度达到2m时用破碎机破碎挖除，总体呈梯段、自上而下成台阶式开挖。
2.1 台阶大小的选定
根据机械出碴的特点，拉槽台阶宽度（垂直既有线方向）定为开挖扩堑全断面宽度，台阶长度为6m（沿既有线方向），台阶高度H为2.6m。台阶宽度为5m，每次起爆2个台阶。
2.2 炮孔参数选择及炮孔分布
采用浅孔小台阶分层爆破开挖，其台阶高度为H＝2.6m，孔径D取45mm，超钻深度h＝0.2m，则最小抵抗线b（W）≤H/2＝1.3m，故取炮孔间距a=1.3m，b=1.1m，采用梅花形布孔形式。紧邻扩堑边坡的炮孔为预裂孔，中间的炮孔为主炮孔，靠近既有线一侧的一列炮孔为边炮孔。主炮孔和边炮孔为垂直打眼，其炮孔深度为L＝2.6 m ；H=2.6 m，考虑到直孔与斜孔相交，故紧邻预裂孔的一列主炮孔深度定为2.2m。预裂孔沿设计的坡度打斜孔，则预裂孔深度LR=H/sina+0.1H=2.97 m，式中a为设计坡角。
2.3 炮孔装药量计算及装药结构
本工程炸药采用2号岩石硝铵炸药，每个炮孔的装药量计算公式为Q＝qabH，式中q为单位耗药量（kg/m3），玄武岩地质暂取q=0.4 kg/m3，则主炮孔的设计理论装药量为：
Q＝0.4×1.3×1.1×2.6=1.49kg(根据试爆效果作适当调整)。
边炮孔和预裂孔的单位耗药量分别取主炮孔的0.6倍和0.7倍左右，则其装药量分别为0.894㎏和1.043kg。
主炮孔采用间隔装药结构，即把实际装药量的2/3装在炮孔底部，其余的1/3装在炮孔中间部位，中间装药距炮孔口深度为1.1～1.3m。为了保证堵塞长度，边炮孔均采用耦合装药方式，全部装药量于炮孔底部。预裂孔采取两个间隔装药结构，即把实际装药量的1/2装在炮孔的底部，剩余1/2的60％装在距炮孔底部药包1.0m的炮孔中间位置，在把剩余1/2的40％装在距炮孔口深0.6m左右的位置上，炮孔中的3个药包绑扎在导爆索上，即用导爆索起爆药包, 采用导爆索不耦合装药方式。炮孔装药结构图如图1。
2.4起爆网络
当拉槽至一定长度后采用梯形微差起爆。起爆顺序是先起爆预裂孔，随后主炮孔排与排之间采取孔内微差起爆，沿线路走向逐排起爆，台阶邻近既有线侧的边炮孔滞后于同排主炮孔而与后一排同时起爆。台阶与台阶之间采用孔外微差，由下至上逐台阶起爆。起爆网络示意图见图2。
2.5爆破防护措施
由于石方控制爆破紧邻既有线、紧靠接触网，为确保石方控制爆破安全万无一失，杜绝飞石的出现和防止滚石、滑块，靠近既有线爆破前按下列措施进行必要的防护。
2.5.1 防护措施
为防止飞石的出现，爆破时岩体表面及上空采取炮口覆盖和柔性防护相结合的方式进行防护。本爆破防护采用强防护措施，即以下“四层防护”措施：
第一层：旧轮胎贴着爆破点，用轮胎条编织成的防护炮被覆盖在爆破区域上。
第二层：炮被上加压沙包。（前两层为主要防护措施）
第三层：在前两层防护上方2～3m挂安全网。（本层主要防止个别飞石）
第四层：在既有线侧采用竹夹板与钢管排架防护。（本层为加强型辅助防护措施，主要防止爆破后滚石和侧向飞石）。
2.5.2 钢管排架防护措施
施工段紧邻既有线，且边坡较高，为防止飞石意外出现或滚石、滑落碎石块对既有线安全造成影响，施工前沿线路方向采取铺设钢管排架进行防护，钢管排架由Φ45钢管横竖杆、Φ45钢管撑杆、竹夹板和锚杆组成，钢管排架防护体系见图3。钢管排架竖（立）杆间距1.7m，视地基情况锚入一定深度，入岩基不小于20㎝，土基不小于60㎝；横杆间距1.5m，纵横钢管交叉采用扣件联接，钢管接长采用搭接，搭接长度不小于1.5m。排架钢管结点用Φ32、长1.7m的锚杆锚固在岩体中，横向间距为3.4m，纵向为3m，梅花形布置，钢管结点（锚杆以外部分）设置钢管撑杆，与坡面垂直设置，详见钢管排架防护示意图3。
3、爆破试验及施工
正式施工前进行试爆是爆破成功的必须和关键环节，在实际爆破中遇到岩石变化等也要进行试爆。试爆时，炮孔位置应选在远离既有线位置，地质情况及施工情况与施工段相似、岩性一致的地点。按爆破设计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，以此作为设计及实际施工的重要依据。爆破试验参数见表1。
3.1 布孔和钻眼
浅孔小台阶爆破以手风钻打眼。按照设计的孔距和排距量测布孔，尤其对边炮孔和预裂孔量测必须准确，炮孔位置应用红油漆标定。钻眼时按照设计的孔位、方向、倾斜角和孔深对号钻眼。每孔钻完后，必须量测孔深，确保设计深度尤其预裂孔不能浅。若发现炮孔深度不足因钻孔时粉尘将其堵塞，必须进行高压风吹孔后再进行量测，确保符合要求，否则重新钻孔。
3.2 装药及堵塞
装药前要对每个炮孔的孔距、方向、倾斜角和孔深重新测量核对，并逐孔计算装药量，按设计装药结构进行装药。对于炮孔回填堵塞物和主炮孔间隔装药的隔离物，均使用炮泥或一定比例砂的黏土回填。并注重回填堵塞质量，做到边回填边捣固，嚴禁把回填物一下充满炮孔或用金属器物捣固。
3.3 起爆网络连接
每个炮孔安放毫秒雷管的段别必须“对号入座”，起爆网路的孔外串联的火雷管要有醒目的标志。多个台阶一起起爆时，连线应从上往下逐个台阶连接；分层爆破时，连线应从起爆的终点开始直到起爆的起点。起爆网络连接完成后，再做一次检查复核，以防出错。
3.4 要点爆破
根据和设备管理部门签定的协议，起爆前一切工作就绪后，通过驻站联络人员向车站“要点”，并连接起爆雷管，在起爆前20分钟，人员及机具撤离爆破区，安全警戒人员到位警戒，主要是封锁线路。在给点时间内起爆，爆破完成恢复正常后，撤除警戒，向车站销点，恢复列车的正常运行。
3.5 隔离墙及排架拆除
爆破后，在隔离墙高于2米时，及时采用破碎机及挖机将其挖除。隔离墙挖除后，接着拆除上部多余的钢管排架。拆除排架应从上到下、先横杆后立杆逐根拆除，拆除钢管排架时严防钢管、排架等侵限。
4、爆破安全演算
4.1 爆破飞石
本项目爆破采用弱扰动微差松动爆破及强防护安全措施，理论上不会出现飞石安全伤害。但施工中爆破警戒防护范围仍应大于50米为宜，以防万一。在爆破时人员撤离到50米以外，对其内的施工及站场设备采取覆盖防护。
4.2 爆破振动
按照爆破振动公式 V=K(Q1/3/R)a演算 。根据地质条件取K=110，R=15m（取所关心的结构及设备的最小距离），装药量Q=7.2kg，a=2，经演算 v=1.82cm/s，即振动速度小于3cm/s。本爆破点处于站台附近平面以上，其现有的排水沟亦可作为天然的减震沟，因此据爆破安全规程有关规定判定：该爆破对站场设备、建筑构筑物不会造成安全影响和危害，爆破振动安全。
5、结束语
本路堑石方爆破工程，历经三个月的施工，安全顺利圆满地完成了施工任务，积累了较丰富的施工经验，也为今后复线扩能改造路堑石方爆破工程提供了类似的参考。有以下体会：
（1）本工点根据自身的地质条件和紧邻既有线施工的环境特点，严格遵守和实施爆破设计方案，实现了既有线安全顺利运营和确保施工安全高效的目标。
（2）除对爆破体进行炮被覆盖、炮被上加压沙袋、挂安全网、设排架防护等多层保护措施外，选择正确的炮位，分散装药、提高填塞质量等技术手段有效地控制了爆破飞石。
（3）实践证明钢管竹排架对防止松动滚落的石块滚入线路或站台是非常有效的辅助手段。
（4）通过爆破试验，利用合理的起爆网络和修正的装药参数，减小了爆破对既有线振动方面的影响。实际施工中通过对既有线关键设备及结构的振动监测，爆破振动速度峰值均控制在3.0 cm/s以内。因此爆破振动没有对既有站场建筑结构及设备等造成安全影响。
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