控制爆破在“近營(yíng)業(yè)線”山體開(kāi)挖中的應(yīng)用

李建

（中交一公局集團(tuán)有限公司，北京 100024）

1 引言

目前，大多施工單位都是剛剛涉足“近營(yíng)業(yè)線”爆破施工，由于經(jīng)驗(yàn)不足、爆破方法不當(dāng)、防護(hù)措施不充分等原因出現(xiàn)了影響鐵路行車的事故。因此，對(duì)以往成功施工案例進(jìn)行分析，總結(jié)寶貴經(jīng)驗(yàn)，對(duì)后面類似施工項(xiàng)目施工具有重要指導(dǎo)意義。新建云桂鐵路YGZQ-2 標(biāo)段3 座“近營(yíng)業(yè)線”山體都有其獨(dú)特的自身?xiàng)l件，控制爆破方法及有害效應(yīng)控制措施的選擇也大不相同，其成功經(jīng)驗(yàn)對(duì)以后類似項(xiàng)目施工具有一定參考價(jià)值。因此，論文結(jié)合該項(xiàng)目施工中的實(shí)際案例對(duì)其施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了詳細(xì)總結(jié)。

2 工程概況

新建云桂鐵路YGZQ-2 標(biāo)段D2K117+500～D2K118+900段落與既有南昆線并行，并行區(qū)域?yàn)槠焦?.5 路基（D2K117+500～D2K117+570）、平果3 號(hào)明洞、平果4 號(hào)明洞。其中，平果2.5 路基開(kāi)挖山體線路方向長(zhǎng)70 m、高5～10 m，靠營(yíng)業(yè)線測(cè)邊坡較緩約50°，且為前期既有南昆線施工中噴射混凝土防護(hù)，開(kāi)挖底平面高出營(yíng)業(yè)線軌面1 m；平果3 號(hào)明洞需要開(kāi)挖山體長(zhǎng)130 m，高10～40 m，靠營(yíng)業(yè)線處山坡陡峭，且存在大量危石，坡底距離營(yíng)業(yè)線路肩約3 m，開(kāi)挖明洞仰拱底低于營(yíng)業(yè)線軌面1 m；平果4 號(hào)明洞開(kāi)挖長(zhǎng)度150 m，高40～50 m，邊坡陡峭且危石量大，開(kāi)挖仰拱面高于營(yíng)業(yè)線軌面2 m。這3座山體如果單純采用普通爆破施工，對(duì)營(yíng)業(yè)線造成的安全風(fēng)險(xiǎn)將不可預(yù)估，采用機(jī)械開(kāi)挖工期又不允許。根據(jù)其特點(diǎn)，項(xiàng)目部通過(guò)分析其施工風(fēng)險(xiǎn)控制難度，分別采取了3 種不同施工方法。經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，其效果明顯，營(yíng)業(yè)線安全性及工期均得到了足夠保證。

3 開(kāi)挖方法介紹

3.1 平果2.5 路基

平果2.5 路基山體較低且頂面趨于水平，松動(dòng)爆破后不存在大量石塊滾落線路方向情況，滑落石塊勢(shì)能較小。經(jīng)過(guò)分析決定從大里程側(cè)采用分層松動(dòng)抬炮法按照①→②→③→④順序分層施工（見(jiàn)圖1），靠近營(yíng)業(yè)線側(cè)留出2 m 山體⑤先不爆破，并預(yù)先安裝被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，防護(hù)施工①和②過(guò)程中的飛石，在后續(xù)爆破面降低后作為施工③和④的防護(hù)墻，同時(shí)也防止下層主動(dòng)網(wǎng)和坡面被動(dòng)網(wǎng)防護(hù)效果失效。理想的效果是對(duì)山體進(jìn)行逐層松動(dòng)，后采用機(jī)械開(kāi)挖清運(yùn)，最后對(duì)剩余邊坡預(yù)留石方進(jìn)行機(jī)械開(kāi)挖。

圖1 平果2.5 路基代表性斷面施工簡(jiǎn)圖（單位：m）

3.1.1 安全風(fēng)險(xiǎn)主要來(lái)源

1）頂面不平整或存在空洞，松動(dòng)抬炮過(guò)程中造成應(yīng)力集中出現(xiàn)飛石。

2）靠營(yíng)業(yè)線側(cè)山坡由于震動(dòng)而產(chǎn)生松動(dòng)，從而滾落，造成營(yíng)業(yè)線停運(yùn)。

3.1.2 風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避措施

1）在山坡上層及山腳各設(shè)置1 道被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，控制飛石、滾石。

2）用主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)將靠營(yíng)業(yè)線側(cè)邊坡進(jìn)行錨固防護(hù)。

3）對(duì)影響范圍內(nèi)接觸網(wǎng)柱進(jìn)行防護(hù)，防止接觸網(wǎng)被滾石直接砸中。

4）爆破過(guò)程中采用土工布將爆破區(qū)域石體進(jìn)行覆蓋，每次爆破后都要進(jìn)行危石排除。

3.1.3 施工過(guò)程中注意事項(xiàng)

1）應(yīng)對(duì)影響范圍內(nèi)山體進(jìn)行排危。

2）坡腳被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)內(nèi)落石要及時(shí)清理，避免因太重而降低防護(hù)效果。

3）應(yīng)定期檢查邊坡主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)錨固點(diǎn)是否因爆破失去效果。

4）土工布上切記不要覆蓋石塊，避免其位于應(yīng)力集中點(diǎn)而產(chǎn)生飛石。

5）炮眼裝藥時(shí)應(yīng)于炮口位置留出1 m 長(zhǎng)空眼，避免炮口部位石塊亂飛。

6）裝藥量計(jì)算控制要嚴(yán)格，裝藥少了不僅達(dá)不到效果，其巖體受到爆破的擾動(dòng)也無(wú)法預(yù)計(jì)，再次爆破風(fēng)險(xiǎn)較大且不好控制。

7）斷面①和②施工完成后，應(yīng)視情況及時(shí)拆除上層主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，避免防護(hù)網(wǎng)自身由于基礎(chǔ)內(nèi)側(cè)掏空而成為安全隱患。

3.1.4 防護(hù)措施的必要性及不足之處

1）開(kāi)挖過(guò)程中經(jīng)過(guò)多次振動(dòng)，靠營(yíng)業(yè)線側(cè)邊坡有一塊較大孤石（直徑在100 cm 左右）連帶部分較小石塊松動(dòng)滑落，主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)失效、被動(dòng)網(wǎng)立柱被砸彎，有1 塊石頭滑落后擠歪營(yíng)業(yè)線低壓電桿，低壓供電系統(tǒng)局部停電，所幸未造成事故。說(shuō)明前期風(fēng)險(xiǎn)源排查不徹底，應(yīng)待加強(qiáng)。

2）由于工程為雙線鐵路，控制爆破橫截面較大，裝藥量大，產(chǎn)生的振動(dòng)也較大，營(yíng)業(yè)線側(cè)邊坡松動(dòng)明顯，主被動(dòng)網(wǎng)內(nèi)都有較多落石，需要及時(shí)清理。

3）控制爆破施工中，出現(xiàn)過(guò)因土工布上石塊未清理干凈而造成飛石，這種飛石方向難以預(yù)估，不但影響營(yíng)業(yè)線安全，還會(huì)威脅到附近人員及房屋的安全。

3.2 平果3 號(hào)明洞

平果3 號(hào)明洞由于山坡陡峭且垂直高度較大、危石量多、距離營(yíng)業(yè)線太近等原因，單純依靠主動(dòng)、被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)已達(dá)不到防護(hù)效果。因此，平果2.5 路基的施工方法也不適用。營(yíng)業(yè)線另外一側(cè)有相鄰2 處村莊、國(guó)道，無(wú)改線條件。經(jīng)過(guò)分析研究，采用了臨邊排架防護(hù)+中心掏槽+松動(dòng)爆破的方法進(jìn)行施工，如圖2 所示。首先，采用排架對(duì)營(yíng)業(yè)線進(jìn)行防護(hù)，在山坡中間選擇適當(dāng)位置，機(jī)械開(kāi)挖清理出平臺(tái)作為頂部落石緩沖區(qū)，同時(shí)利用平臺(tái)將整個(gè)開(kāi)挖體分為2 部分：下部拉槽爆破、上部松動(dòng)爆破[1]。前期下部拉槽爆破前在平臺(tái)處施作被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，平臺(tái)以上山體采用主動(dòng)網(wǎng)覆蓋防護(hù)，避免上部高處因震動(dòng)而有石方滾落。從明洞出口側(cè)豎直開(kāi)挖出拉槽工作面，采用小炮逐步向小里程推進(jìn)拉槽，最后將剩余坡面巖體進(jìn)行松動(dòng)爆破，使落石滑入槽內(nèi)，有效避免了直接對(duì)山體高處開(kāi)挖所產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)。

圖2 平果3 號(hào)明河洞代表性斷面簡(jiǎn)圖

3.2.1 安全風(fēng)險(xiǎn)的來(lái)源

1）防護(hù)排架施工風(fēng)險(xiǎn)，由于間距太近，排架所能選擇的位置有限，其基礎(chǔ)開(kāi)挖只能采取人工開(kāi)挖，基礎(chǔ)上工字鋼排架安裝及拆卸都存在一定的可控風(fēng)險(xiǎn)。

2）拉槽過(guò)程中由于產(chǎn)生振動(dòng)，二級(jí)平臺(tái)上方存在落石風(fēng)險(xiǎn)。

3）坡面松動(dòng)爆破過(guò)程中存在飛石風(fēng)險(xiǎn)。

4）由于振動(dòng)頻繁防護(hù)排架自身存在傾覆風(fēng)險(xiǎn)。

3.2.2 風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避措施及注意事項(xiàng)

1）人工開(kāi)挖排架基礎(chǔ)時(shí)嚴(yán)格按照路局要求配備防護(hù)員、駐站聯(lián)絡(luò)員。

2）吊裝及拆卸防護(hù)排架工字鋼時(shí)應(yīng)注意吊車位置，嚴(yán)禁大臂侵入營(yíng)業(yè)線，應(yīng)選取車前/后位進(jìn)行作業(yè)。

3）吊裝工字鋼時(shí)焊接應(yīng)及時(shí)跟進(jìn)，拆卸時(shí)一次不可拆卸過(guò)多，應(yīng)計(jì)算吊車吊裝能力和吊裝物的平衡性，預(yù)留安全系數(shù)，確定一次拆卸數(shù)量。

4）防護(hù)排架高度應(yīng)控制在接觸網(wǎng)線以下，確保工字鋼因外力傾斜時(shí)不傷及接觸網(wǎng)供電線路，能控制事故后果。

5）及時(shí)清理二級(jí)平臺(tái)主、被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)處落石，排查坡面危石及主、被動(dòng)網(wǎng)錨點(diǎn)是否安全。

6）對(duì)排架進(jìn)行位移和沉降觀測(cè)，觀察基礎(chǔ)混凝土是否存在裂縫并根據(jù)其發(fā)展情況及時(shí)采取措施。

7）拉槽爆破應(yīng)采取少量多次的方法，避免振動(dòng)過(guò)大影響排架基礎(chǔ)穩(wěn)定性以及二級(jí)平臺(tái)巖體穩(wěn)定性。

8）拉槽后靠排架側(cè)應(yīng)預(yù)留一部分棄渣作為緩沖，防止滑落石方?jīng)_擊排架。

9）二級(jí)平臺(tái)松動(dòng)爆破每次應(yīng)預(yù)估松動(dòng)范圍，嚴(yán)格控制藥量，達(dá)到開(kāi)挖體松動(dòng)滑落即可。

10）所有爆破作業(yè)應(yīng)做好炮口覆蓋，避免飛石。

3.2.3 防護(hù)措施的必要性及不足之處

1）坡面松動(dòng)爆破過(guò)程中，由于松動(dòng)范圍巖體背后存在夾土層，部分飛石飛向線路，個(gè)別石塊擊中接觸網(wǎng)線，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)供電段人員進(jìn)行機(jī)械調(diào)直后消除隱患。因此，施工中若存在飛石擊中接觸網(wǎng)線的情況，一定要請(qǐng)供電段人員上網(wǎng)查看接觸網(wǎng)線是否平順，切不可盲目開(kāi)通線路，機(jī)車通過(guò)彎折處時(shí)瞬間的巨大電壓差會(huì)出現(xiàn)打火現(xiàn)象。

2）松動(dòng)爆破后滑落的石方比預(yù)計(jì)稍大，已基本填滿落石槽，因此，落石槽作為風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生時(shí)的一道有力保障，對(duì)其及時(shí)進(jìn)行清理也尤為重要。

3）施工過(guò)程中防護(hù)排架基礎(chǔ)在拉槽施工后期局部出現(xiàn)裂紋，施工方立即停止爆破作業(yè)，經(jīng)過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)觀察，決定減少爆破藥量完成剩余拉槽施工，同時(shí)加強(qiáng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)頻率。因此，建議排架基礎(chǔ)選用鋼筋混凝土，這樣一旦有較大影響可以保證基礎(chǔ)裂而不壞，提高排架的安全性。

4）爆破過(guò)程中偶爾存在飛石，且方向不定，因此，防護(hù)排架應(yīng)向線路方向前后延伸，排架應(yīng)用木模板密鋪防止飛石穿過(guò)排架。

3.3 平果4 號(hào)明洞

平果4 號(hào)明洞由于山坡陡峭且垂直高度較大，危石量多且體積較大，距離營(yíng)業(yè)線太近，開(kāi)挖邊坡緩長(zhǎng)，二級(jí)平臺(tái)已難以滿足，單純依靠主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)、被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)、排架已達(dá)不到防護(hù)效果。其開(kāi)挖標(biāo)高又明顯高于營(yíng)業(yè)線，無(wú)法采取拉槽，稍有不慎石塊就會(huì)損傷營(yíng)業(yè)線，基于此，以上2 種方法已不再適用。另外，考慮營(yíng)業(yè)線左側(cè)是大量空地，因此，經(jīng)研究決定對(duì)既有營(yíng)業(yè)線進(jìn)行臨時(shí)變道，拉大間距，大大降低了風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著“近營(yíng)業(yè)線”施工項(xiàng)目的增多，控制爆破及有害效應(yīng)控制措施的應(yīng)用將越來(lái)越廣，其組合方式也會(huì)越來(lái)越靈活，選擇合理的施工方案將顯得尤為重要。所以應(yīng)認(rèn)真總結(jié)、研究成功施工項(xiàng)目的寶貴經(jīng)驗(yàn)，將其靈活運(yùn)用到以后施工項(xiàng)目中，避免出現(xiàn)安全生產(chǎn)事故。