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摘要枣临铁路是山东省“十一五”规划建设的重点工程,中铁十局集团公司通过竞标承担了本线全部施工任务,沿线地貌大体上可分为丘陵区和冲积平原区两大地貌单元。丘陵多呈孤立山包状,相对高较大,需实施爆破施工。本文通过施工实践,介绍了光面爆破技术在山区新建铁路路堑开挖施工中的应用,阐述了光爆的优越性。
关键词光爆技术枣临铁路应用
枣临铁路位于山东南部,地跨枣庄,临沂两地级市,铁路全长119.51公里,是山东省“十一五”规划建设项目,是山东省“四纵四横”铁路网建设的重要组成部分,西连京沪线,东接兖石线和"沿海通道",在山东铁路网中起着重要的作用。沿线地貌大体上可分为丘陵区和冲积平原区两大地貌单元。丘陵多呈孤立山包状,相对高差20~90m;冲积平原位于几条河流之间,其内多含低洼涝地,整个地形呈北高南低之势。DK20+000~DK78+800为低缓丘陵区,地形波状起伏,其中DK46+823~DK47+026段203m为深路堑石方开挖地段,石方爆破量为3.4万立方,DK48+226~DK48+437段221m石方爆破量为3.7万立方。
上述两处深路堑石方开挖地段,一是工作量大二是距村镇居民区近,为较好控制开挖后路堑石方边坡稳定和防止超、欠挖,保证居民区安全,经方案比选,采取光面爆破技术进行深路堑石方开挖。为了确保光面爆破能达到预期的效果,选取了DK48+226~DK48+306段路堑石方开挖地段作为试验段进行试验。
地质及设计情况:
试验段全长80m,石方爆破量为13390立方,开挖深度2~7m,岩层状况:地质为石灰岩,有寒武、奥陶系石灰岩地表出露,节理发育(如下图1所示)。
2、爆破方案的确定:
综合考虑工点周围的环境,为了便于运输爆碴,纵向分台阶开挖,采取从DK48+226向DK48+306方向深入展开施工。横向分两层台阶开挖,下层为松动爆破区预留光爆层,上层为光爆层(如图2)。爆破后爆碴采用自卸汽车运输,挖掘机装车。爆破后爆碴就近利用,以挖作填。
爆破设计:
开挖台阶
实施爆破前,先用小爆破将凸出地表的孤石爆平以逐步形成台阶。纵向台阶长度20m,横向按设计横断面全宽,台阶高度2m。横向中间爆破区采用一次性松动爆破,两侧预留光爆层(如图2所示)。
m,则L=1.1H爆破材料
炸药采用二号岩石硝铵炸药{单位耗药量q=1.2~2.5kg/m3(按次坚石,根据试炮逐步确定)×1.0(换算系数)}。光爆层采用导爆索起爆,主爆区用导爆(传爆)管配以非电毫秒延期雷管。网络起爆用普通雷管及导火索。
爆破参数
3.3.1 炮孔参数
炮孔深度L=H+ι,ι为超钻深度,取ι=0.1H,钻孔深度H取2=2.2m。炮孔:光爆孔直径选用50mm,主爆孔直径选用32mm(开槽炮孔直径选用50 mm以增大装药量)。药卷直径32mm。光爆孔的不偶合系数n=50/32=1.56。
3.3.2 炮孔间距
光面爆破的周边眼间距一般比普通爆破小,根据现场经验及相关资料光面爆破的炮眼间距E取(12~16)db(其中db为炮孔直径),光爆孔孔距E=16db=16*0.5m=0.8m,最小抵抗线W=E/mm为炮眼密集系数,根据现场试验,选择m=0.8~0.9为适宜,取m=0.8,则最小抵抗线W=E/m=0.8/0.8=1m。主爆区炮孔也取b=0.8m,a=1.0m,如图3所示。
装药量计算
3.4.1 开槽炮孔装药量
单炮眼装药量:Q=0.33q×W×a×L×е×1.0
(q值根据试炮确定取q=1.4kg/m3)
=0.33×1.4×2.0×1.0×2.2×1.0(换算系数)
=2.03(kg);
3.4.2主爆区炮孔装药量
单炮眼装药量:Q=0.33q×a×b×L×е×0.83
=0.33×1.4×1.0×0.8×2.2×1.0×0.83
=0.67(kg);
3.4.3光爆炮孔装药量
单炮眼装药量:Q=q×a×b×H(光爆q值根据试验确定取q=0.28kg/m3)
=0.28×1.0×0.8×2.0
=0.44(kg);
装药结构
开槽炮孔及主爆区炮孔采用连续装药结构。光爆孔采用自制小直径(取30mm)药卷分段装药结构,药卷绑在竹片上,竹片靠保留边坡的一面放置(如图4所示)。
光爆层与主爆区分两次爆破,待主爆区爆破开挖完毕后,再进行光爆层的爆破。光爆层采用导爆索起爆是使各炮孔达到几乎同时起爆,以取得良好的光爆效果。
爆破施工施工要点:
光面爆破在施工前,应做大量的爆破试验工作。根据实际的岩石性质,按理论计算炸药用量等各数据指标作为参考值进行试验。通过试验逐步取得接近于实际的各项数据。光爆炮孔在施工中严格按照设计边坡率控制钻孔的斜度,确定各炮孔处于同一斜面上。
光面爆破效果及体会:
5.1光面爆破效果
(1)光爆后检查,坡面残留半孔痕迹总长度≥70%,无明显的裂缝和严重的破坏,用2.5m直尺检测凹凸差不大于15cm,提高了边坡的平整度和边坡外观的美观。(2)实施光面爆破,消除了因边坡面凹凸不平产生自重应力的集中点,从而保证了边坡的稳定性,减少了混凝土喷护等加固防护措施同时节约了工程成本。(3)采取光面爆破技术,确保了居民安全,保护了自然环境,防止了村民阻挠。
5.2光面爆破几点体会:
(1)以样板引路,是做好各项工程施工的必要措施。经过对DK48+226~DK48+306段石质路堑光面爆破的试验,取得了良好的效果,为下一步DK46+823~DK47+026、DK48+226~DK48+437段的大方量深路堑石方光爆施工取得了可靠的理论及实践经验。(2) 为保证光面爆破效果,凿岩和装药等,必须严格按设计方案进行,并做好相关的技术培训工作。(3) 采用主爆区、预留光面爆破层分次开挖大断面石方工程,既能保证爆破效果,又能节约工程成本。(4) 建立必要的奖惩办法,加强施工管理,严格按设计施工,是保证施工安全和质量的重要措施。
参考资料:
1工程爆破新技术何广沂 中国铁道出版社出版2000年
2爆破技术基础姜彦忠 中国铁道出版社出版2001年
3地质路基邓午天李泽民 西南交通大学出版社2000年
4公路工程施工方法与实例孙大权人民交通出版社2003年
5铁路路基施工规范 中国铁道出版社 2002年
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。