摘要：介绍了杭长高铁义乌火车站既有线旁进行爆破施工的成功案例, 文中对如何保证行车安全和线路设备安全前提下的爆破开挖施工进行了详细阐述；对较为复杂的周边环境和设施，施工中通过有效地技术控制，强有力的方案保证，高标准的防护要求，最终爆破达到预期，未对周围建筑物及运行的设施造成影响。 关键词：路基开挖；爆破参数；安全防护；施工设计；
　　Abstract: The successful case of Yiwu High-Speed Railway Station blasting construction is introduced in this paper. This paper described the security under the premise of how to ensure traffic safety and line equipment blasting excavation and construction in detail; to the complexed surrounding environment and facilities, the construction by effectively control strong programs to ensure high standards of protection requirements, eventually blasting to achieve the desired goal, didn’t impact the facilities of the surrounding buildings and running.
　　Keywords: excavation of the roadbed; blasting parameters; security; construction design
　　中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
　　（1.
　　
　　
　　0、引言
　　随着铁路建设事业的快速发展，复线建设既有铁路改建项目日益增多，由于受地形、地质、爆破环境等条件和工程投资限制，新增第二线大部分设计在既有线旁，以减小总的增建、改建工程量并缩短建设周期。既有线运输任务繁重，行车密度大，因此，在既有线旁进行爆破施工时如何保证行车安全和线路设备安全，是施工必须解决的重要课题，特别是既有线石质路堑，需开挖的既有边坡,一般既高且陡，爆破施工环境极其复杂，施工技术难度大。
　　1、工程概况
　　沪昆铁路客运专线杭州至长沙段东起浙江杭州，西至湖南长沙，线路横贯浙江、江西、湖南三省。浙江段义乌火车站东侧站前工程为重点控制性工程，位于既有义乌火车站东侧。经现场实地勘察查明该土石方开挖工程南北向总长度约1588.5m，最大开挖高度约40m，其中K308+090.13~K308+301.62和K309+247.62～K309+678.62段为拉槽爆破段，距离沪昆上行既有线57m。K308+811.53～K309+247.62段为全断面开挖段，距离既有沪昆上行线（6）股道约32m。
　　2、爆區周围环境
　　本次爆破的山体，中部爆区最近距离义乌火车站既有线22米，火车站站台30米，距离候车室118米，高差40米；南部爆区距离既有线40米，东面为270kv动车组动力线、浙赣铁路，爆区距离义乌火车站候车室118m；北面、南面为山体；西面90m为变电所；
　　3、工程难点
　　上下线通行列车比较频繁，旅客密集。除“要点”限定每日的爆破次数和时间外，爆破作业时还必须利用列车行车间隙瞬间起爆。在整个施工期间要做到四个“必须”：必须保证既有线的安全，必须确保电气化铁路接触网的安全，必须确保行车安全，必须确保行车正常运行。爆破区周边环境见图1。
　　
　　图1 爆破周边环境
　　Fig.1 Blasting the surrounding environment
　　4、安全控制指标
　　爆破飞石不得影响周边建（构）筑物，个别飞石控制在20m以内；沪昆既有线方向确保无飞石；根据《爆破安全规程》规定，控制候车室等钢筋混泥土建筑安全振速≤4cm/s；变电所的安全振速≤0.5cm/s；通过采取安全技术措施后尽量减轻爆破后粉尘对环境的污染。（详见图2义乌火车站路基开挖爆区安全警戒分布示意图）。
　　
　　图2路基开挖爆区安全警戒分布示意图
　　Fig.2 Subgrade excavation blasting area security alert distribution diagram
　　5、爆破方案
　　设计采用深孔松动爆破为主，城镇浅孔控制爆破为辅的控制爆破方案[1]，既有线旁路堑石方控制爆破[2]。
　　开挖采用从南北两端同步开挖向中部推进，爆破方式采用由上至下台阶式分层开挖，每层开挖高度5-12m，爆破指向为南北方向。确保既有线方向无飞石，保证既有线方向人员、设备安全之目的。该段西侧边坡施工方法
　　同拉槽段；靠近既有线路一侧，均预留5米左右的保护层（岩坎）。对预留边坡采用浅孔爆破和机械修整相结合的方法施工。
　　6、爆破技术参数
　　6.1、爆破布孔方式
　　布孔方式采用梅花形布孔；以垂直炮孔为主，个别位置根据实际情况采用倾斜孔。
　　6.2爆破参数的选择
　　(1) 中深孔爆破参数的选择
　　爆破方式 ：深孔松动控制爆破；
　　钻孔直径：D＝90mm；
　　台阶高度：H＝10m；
　　钻孔深度L：L＝H＋h，具体根据地势起伏情况，钻凿5~12m的孔深。
　　倾斜孔L＝H/sinα＋h，其中α为炮孔倾斜角度，α＝80°~90°；
　　最小抵抗线：w＝（30°~35°）D;D-钻孔直径
　　本工程对90mm孔w取2.5~3.5米；
　　底盘抵抗线wd：根据经验75°~90°的坡度一般取值范围为90mm孔2.5~3.5米。
　　孔距：a＝（0.8~1.5）w=2.8~4.5m，
　　排距：b＝（0.8~1.0）a=2.5~3.5 m，
　　前排钻孔装药量：Q＝KHWa
　　后排钻孔装药量：Q＝（1.1~1.2）KHab
　　K-单位炸药消耗量，取0.3kg/m3，施工时，根据岩性及试爆情况进行调整。
　　超钻：h＝（0.15~0.35）wd 本工程取0.5~1.0 米；
　　堵塞长度：L堵≥1.2w（w为最小抵抗线）
　　本工程炮孔堵塞长度90mm孔不少于3m
　　(2)、拉槽爆破孔网参数的选择
　　台阶高度：H=7m；
　　超钻：取1.0m；
　　最小抵抗线：取W=2.0m；
　　钻孔倾角：α=80°～85°；
　　孔距：a=2.5m；
　　排距：b=2m；
　　炸药单耗：取q=0.5kg/m3；
　　单孔药量：Q＝KHWa=17.5kg。
　　堵塞长度：4.2m。
　　以上参数通过爆破试验后，根据实际效果进行适当调整。
　　(3) 浅孔排炮爆破参数的选择
　　1）根据现有机具，采用YT20型气腿式钻机凿岩，成孔直径D=42mm。
　　2）孔深由台阶高度确定一般情况下≤4.0m。
　　3）超深（h）
　　一般为2~4m，若假设台阶为H=4m，超深按下式确定：
　　h＝（8～12）D，取0.5m。
　　(4)底盘抵抗线W底选定
　　按炮孔孔径倍数确定：
　　W底＝（20～50）D，取1.2m
　　6.3、孔距和排距
　　a＝（0.7～1.4）W，取1.7m
　　b＝W底＝1.2m
　　6.4、单位炸药消耗量q
　　初选0.25kg/m3左右进行试爆，在实际施工中，通过试爆效果结合岩石的性质进行调整确定。
　　6.5、炮孔装药量
　　前排孔装药量:
　　Q＝q•a•W•H＝0.25×1.5×1.1×4＝1.65kg
　　式中Q――药包重量，kg；
　　q――炸药单耗，kg/m3
　　a――孔间距，m；
　　H――台阶高度，m；
　　W――底盘抵抗线，m；
　　后排孔装药量:Q＝K•q•a•b•H
　　式中K――考虑到各排孔的岩体阻力作用的增加系数，此处取1.10；
　　Q＝K•q•a•b•H=1.10×0.25×1.5×1.1×4=1.815kg
　　6.6、 爆破规模的确定[3]
　　根据爆区周边环境情况和每炮具体位置控制爆破规模。施工时前两炮爆破设计段装药量要小一些，主要以试验为主，以便观察爆破震动和调整最大段装药量。每次总装药量控制在全断面开挖段≤2T，拉槽段≤3T，最大一段齐爆药量小于50Kg。
　　6.7、 预留保护层施工方法[4-6]
　　待主爆区爆破开挖完成后，拟对既有线方向预留5m保护层采用复杂环境浅孔爆破由上至下分层剥离和机械开挖相结合的方法施工。爆破参数同上，爆破指向为西侧，并用专用爆破炮被严格覆盖炮孔口部，杜绝飞石，确保既有线方向无飞石。
　　7、起爆网路设计
　　爆破网路设计采用同列同段孔外等间隔微差单孔起爆网路。孔内采用前排装填双发7段、二排装填双发9段、第三排装填双发10段非电雷管。孔外采用双发3段非电雷管传爆接力，从端部由前至后实现单孔起爆。浅孔排炮起爆网路参考中深孔爆破网路实现3～5炮孔为一响序。详见图3起爆网路示意图a、b
　　
　　a、同列同段孔外等间隔微差单孔起爆网路
　　
　　b 浅孔排炮起爆网路示意图
　　图3起爆网路示意图
　　Fig.3 Initiation network diagram
　　8、爆破安全及防护[7]
　　8.1、根据爆破震动安全计算结果，取较小的安全齐爆药量，采用非电毫秒延时爆破技术，严格控制最大一段齐爆药量就能确保周围建筑物的安全。本工程距离保護设施40m以外区域的最大一段起爆药量为50kg，40m以内根据爆破试验所得的参数进行控制，确保最大单响药量在规程允许的安全齐爆药量以内，并综合采用孔内毫秒微差、孔底空腔、间隔装药等爆破技术。候车室方向接触网30m以内区域爆破施工时控制单响药量≤5kg；变电所附近50m以内区域基本以机械开挖为主，严格按爆破试验所得的K值、α值结合实际距离控制最大单响药量。因此，爆破施工对27万V动车组既能线和候车室、变电所等到周边建筑设施基本不会破坏。
　　8.2、个别飞石安全距离的计算：
　　R=40d/2.54 (m)
　　式中R—个别飞石飞散距离，m；d—钻孔直径，cm
　　由公式计算得出个别飞石距离理论计算为小于142m，因本土石方工程采用的爆破方式为松动式中深孔控制爆破，将岩石爆破松动部分塌落而不飞散，并对单孔药量和起爆方法及装药结构都有严格的控制，同时通过加强炮孔堵塞长度与堵塞质量，炮孔口部用沙袋（不少于25kg渣土）严格覆盖后可以将爆破飞石控制在20m以内。
　　8.3、胶质炮被、沙袋堆放炮孔防护。
　　(1) 爆破作业工序全部完成，待仔细检查起爆网路无误后，在爆破区域上方，用编制好的胶质炮被（3~4m2大小）平铺；炮被与炮被之间重叠不小于20cm，相互之间用铁丝扎紧；
　　(2) 在炮被上方（炮孔部位）堆放沙袋;使每个药包的作功能力接近内部作用药包。
　　9、周边其他设施防护技术
　　（1）采用孔底空腔装药，间隔装药，孔内延时爆破技术。在爆区与既有线之间预钻3排防震孔。
　　（2）喷洒水降尘，爆破前对装药部位进行喷洒水，沙袋、草垫覆盖后再行喷洒水。
　　（3）防护排架：在爆区与既有线之间搭投高8m双排钢管架防护。抗风力最大8～10级，单体最大长度80～100m。详见图4、防护排架搭设立面图。
　　
　　图4防护排架搭设立面图
　　Fig.4 Protection bent erection elevations
　　（4）防护堤坝：在浙赣线一侧山体爆破前，机械开挖出4个5米左右的马道，在马道外侧用沙包袋堆设防护堤坝，沙包袋堆高2m，宽度2m以上。
　　（5）在既有线一侧钻设减震孔，孔间距0.3m、排距0.5m，孔深比既有线路基低3～5m。
　　10、结语
　　2011年3月7日下午成功进行第一次拉槽试爆破，至2011年10月26日站前最后一炮结束；本工程历时234天；通过爆破前后对周边防护效果的检查，在火车站前工作人员对既有线路各仪器，线路的检查、查验，印证了爆破施工达到了安全设计，安全防护也达到预期目的，爆破未对周围建筑物及运行中的设施造成任何损失，爆破任务圆满完成。
　　
　　
　　
　　参考文献(References)：
　　1、冯叔瑜。城市控制爆破[M]。北京：中国铁道出版社，2000年。
　　2、黄忠恩．浅析铁路既有线扩堑石方控制爆破施工技术。工程学论文 → 工业设计，2009-4．
　　3、陶晓峰。铁路既有线施工控制爆破施工技术。《黑龙江科技信息》。2011年第4期 285-285页
　　4、张文，铁路既有线扩堑控制爆破施工技术；《四川建筑》2005年第01期
　　5、刘长义; 临近既有铁路路堑控制爆破施工技术；《山西建筑》2010年第18期
　　6、穆鹏；临近既有铁路路堑控制爆破施工技术《黑龙江交通科技》2011年第10期
　　7、徐小勇；客运专线对既有线运输组织的影响分析《铁道运营技术》2010年第02期
　　作者简介：徐刚,(1976年-),男，工程师，研究方向：主要从事基础处理、露天土石方开挖及安全防护等方面的管理与技术施工
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。