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1、改建铁路集宁至通辽线扩能改造工程贲红至兴和段第 1 页总共 22 页堑专项爆破方案1 工程概况1.1 工程概况集宁至通辽扩能改造工程，设计时速为 120160 公里/小时。由于新建线路与既有运营线线间距较近，确保既有线运营安全是施工中的首要问题。由中铁二十一局集团承建的集宁至通辽扩能改造工程贲红至兴和段，路基土石方施工中存在多处紧邻既有线的深路堑开挖，其中 K96+360K97+800 既有路堑两侧需要爆破扩挖，方量约 17 万方。既有路堑坡脚与既有线中心距离最近的仅4m，既有边坡坡度约为 1:1，局部约为 1:0.75；新设计边坡坡度为 1:1.25 路堑开挖最大垂直高度达 24.7 米；水
2、平扩挖宽度集中段大于 4m，爆破后利于机械清渣，其余地段水平扩挖宽度在 04m，爆破后不利于机械清渣。1.2 工程地质概况地质特征：粉质黏土：黄褐色、褐黄色，棕红色，棕褐色，坚硬硬塑，覆盖层厚约17m，具有中等膨胀性。花岗岩：灰褐色、灰色，黄褐色，强风化全风化。片麻岩：黄褐色、灰褐色、青灰色、暗灰色、灰色，弱风化全风化。花岗岩主要分布于 K96+360K96+780 及 K97+000K97+440，片麻岩主要分布于 K96+800K97+000，K96+780K96+800 段片麻岩覆盖于花岗岩之上，层厚约 7m，K97+440K97+800 段花岗岩与片麻岩互层交替出现。地质构造：该段既有
3、坡面均为浆砌片石护坡，其余地质构造资料不详。水文地质：工点范围内地下水主要为基岩裂隙水和第三系、第四系孔隙潜水，主要靠大气降水补给，勘测区间地下水水位埋深 2.520.3m，水位季节性变化 13m，水位高程 1492.511510.2，最高水位低于内轨顶面，既有边坡无渗漏水现象，地下水对开挖及边坡稳定无影响。除了有较大降雨时有地表流水外，平时干枯无水。改建铁路集宁至通辽线扩能改造工程贲红至兴和段第 2 页总共 22 页1.3 周围建筑及环境K96+020K97+950 段土石方施工受既有设备和行车干扰，其中既有设备有钢轨，枕木，信号灯；行车干扰有 3 对跨局行车和 20 对局管内行车，行车密度
4、相对稀疏，列车间隙大概 1 小时。DK97+40DK97+200 段线路右侧贯通线路电线杆在挖方范围内，需改移；DK96+20DK97+950 段线路左侧坡顶有地埋通信、信号电缆在挖方范围内，需改移。施工区段内无其它建筑及干扰。2 总体方案设计2.1 爆破特点及要求（1）爆破体分布于既有运营铁路两侧，比较分散。（2）周围环境相对复杂，施工要确保行车、设备安全和人身安全，安全要求较高。（3）既有边坡陡峭，坡脚无堆渣场地。（4）扩挖宽度宽窄不一，机械效率较低。（5）新设计边坡坡度较缓，钻孔效率低。爆破振动不能影响高边坡和既有坡面浆砌片石的稳定，必要时随挖随防护；爆破飞石不能危及既有线设备、行车、施
5、工机具和施工人员的安全；爆松岩体不能大量涌向坡脚。2.2 钻爆设计依据、原则和总体思路爆破设计依据：（1） 集宁至通辽铁路扩能改造工程设计图纸要求。（2） 我公司在宝兰线鸳鸯镇车站路堑拓宽工程，宝兰线十里山隧道东段深路堑拓宽工程，兰青线 K54 小曲线改造工程，武嘉线电气化改造工程等铁路复线 A 类控制爆破的成功案例及积累的丰富经验。（3） 依据爆破安全规程GB6722-2003 的相关规定。改建铁路集宁至通辽线扩能改造工程贲红至兴和段第 3 页总共 22 页（4） 工期要求。设计原则：（1）确保无飞石。要严格按照爆破安全规程GB6722-2003 进行设计和施工，要有具体的安全施工措施。（2
6、）严格控制边坡钻孔精度和预裂孔装药量，确保边坡平顺。（3）确保爆堆不影响行车、设备安全。综上所述，总体爆破思路为：采用多个工作面分层爆破，宽度大于 4m段层高 3m，宽度在 24m 段加宽至 4m，工程数量增减见附件，爆破后机械清渣，宽度小于 2m 段采用密集钻孔预裂爆破，孔深控制在 2m，爆破后人工清渣；边坡孔采用预裂爆破，避免光面爆破飞石影响既有线安全；靠近线路方向预留顶宽 2m 的隔墙，隔墙靠山体一侧采用松动爆破，靠近临空面一侧采用弱松动爆破，爆破后会形成 0.5m 高度左右根坎，防止大型机械清渣时滑落到既有线；主爆孔采用松动爆破，并用孔内外毫秒导爆管雷管控制最大齐爆药量。浆砌片石不预先
7、拆除，随岩体分层爆破，采用机械分层拆除，浆砌片石可起到很好的挡渣作用。开挖前在线路两侧水沟外缘纵向搭设防护排架以防个别石块滑落，排架高 2m。具体设置见附图一。3 钻爆设计采用理论计算、工程类比与现场试爆相结合的方法确定爆破参数。计算依据如下： 炸药与岩石的匹配炸药与岩石的匹配实际是根据波阻抗理论而来，当炸药的波阻抗 VrPr 与岩石的波阻抗 VePe 相等时，爆炸波能量完全传入岩体内，从而达到最大限度的破碎岩石。类、 类软石需爆破段一般岩石抗压强度在 Rc30MPa，岩石坚固性 系数 f Rc/10=3。岩石纵波速度 Ve2000m/s，岩石密度 Pe2000kg/m 3,岩石波阻抗 VeP
8、e4*10 6kg/m2.s，2#岩石硝铵炸药爆速 Vr3600 m/s，炸药密度Pr1000kg/m 3, VrPr(3.64)*10 6kg/m2.s，岩石与炸药匹配系数 Ker=VePe 改建铁路集宁至通辽线扩能改造工程贲红至兴和段第 4 页总共 22 页/VrPr1，根据 f 及 K 值判定 类、 类软石可爆性好，岩石能够得到充分 破碎。标准抛掷爆破单位耗药量 K（ kg/m3）根据岩石容重 用经验公式 K=1.3+0.7（/1000-2） 2 计算, 类、 类 软石 2000 kg/m 3，计算得 K1.3 kg/m 3。爆破作用指数我国普遍采用鲍列斯科夫公式，f(n)=0.4+0.
9、6n 3当 n=1 时为标准抛掷爆破当 n1 为加强抛掷爆破0.75n1 为加强松动爆破n0.75 为松动爆破各种作用炮孔的单耗参照 f(n) K 的乘积取值。根据该段岩体岩性、岩质，爆破不需形成漏斗，只要发挥炸药的内部作用就可充分破碎岩石，因此 n=0,经计算得松动爆破单方药量为 0.52kg/m3。通过实地考察，从线路右侧山顶风电站挖开的基础断面揭示，表层强风化岩层节理裂隙发育，节理裂隙内有土质充填，岩石呈块状，岩石内部结合力较弱，松动爆破单方药量按经验值 0.4kg/m3 控制药量。对于主爆孔，爆破单耗控制在0.40.52kg/m3 之间。3.1 炮孔布置3.1.1 炮眼深度炮眼深度是指
10、炮眼眼底至开挖面的垂直距离。炮眼深度一般根据边坡的稳定性、爆破技术水平、凿岩机的钻凿能力和工期安排。根据现场考察和以往工程经验，最大限度降低雷管单方耗材，钻孔深度为 3m。3.1.2 炮眼直径本设计选用手持式风动凿岩机，炮眼直径取 d=42mm。3.1.3 炮眼布置（1）边坡预裂孔改建铁路集宁至通辽线扩能改造工程贲红至兴和段第 5 页总共 22 页预裂孔先于其他炮孔起爆，爆破后形成一定范围贯通的缝隙，在岩体中形成不连续的结构弱面，可以阻挡或使其他炮孔爆破主应力波大大衰减，从而减小对边坡的破坏。根据经验，本工程中预裂孔间距取 60cm。（2）隔墙孔隔墙起临时挡护作用，隔墙孔采用构件不对称布孔形成
11、钻孔周围临空面变化的原理达到一侧松动，一侧弱松动的目的，隔墙孔深 3m，顶宽 2 米，沿纵向单排布置，纵向间距 1m，靠既有坡面一侧最小抵抗线大于 1.5m，靠山体侧抵抗线 0.8m。（3）主爆孔主爆孔梅花形布置，炮孔间距 1 米，炮孔排距 0.8 米。3.1.4 单孔装药量见附表。（1）边坡预裂孔装药量：Q=qh=0.12*5=0.6kg。其中 q 代表线装药密度，取值为 0.12kg/m，h 代表孔深，取值为 5m。（2）隔墙孔装药量 Q=qawh=0.3*1*0.8*30.75kg。其中 q 代表单耗，取值为 0.3kg/m3，a 代表炮孔纵向间距，取值 1m，w 代表最小抵抗线，取值0
12、.8m，h 代表孔深，取值为 3m。（3）主爆孔装药量 Q=qabh=0.5*1*0.8*3=1.2kg。其中 q 代表单耗，取值为0.5kg/m3，a 代表炮孔间距，取值 1m，b 代表炮孔排距，取值 0.8m，h 代表孔深，取值为 3m。以上 q 值按 类软石取值， 类软石相应减少 20%， 类次坚石相应增 加 20%，3.1.5 炮眼堵塞炮眼填塞的目的是保证炸药充分反应，使之产生最大热量，防止炸药不完全爆轰；防止高温高压的爆轰气体过早地从炮眼或导洞中逸出，使爆炸产生的能量更多地转换成破碎岩体的机械功，提高炸药能量的有效利用率。填塞材料采用炮泥，炮泥采用含水率约为 10%的天然黏土。填塞应
13、采用分层捣实，不得有空隙或间断。各炮眼应填塞足够长度的炮泥，为控制飞石，该段爆破所有填改建铁路集宁至通辽线扩能改造工程贲红至兴和段第 6 页总共 22 页塞炮泥的长度不得小于 140cm。3.1.6 爆破器材选择炸药：2 号岩石硝铵炸药，规格为 32mm200mm，每卷 150g。导爆索：12mg/m 的普通导爆索。雷管：雷管选用毫秒导爆管雷管。起爆选用普通瞬发电雷管或导爆管激发针起爆。3.1.7 装药结构主爆孔采用连续装药；边坡孔及隔墙孔采用导爆索束串联间隔装药，装药应尽量多分段，使孔内装药尽量均匀，其中边坡孔分 5 层装药，隔墙孔分三层装药。见装药结构图示意图。3.1.8 网路连接为减小爆
14、破振动，爆破采用若干组“之”字形串联连接，各组之间孔外雷管采用等间隔的 5 段雷管连接，见网路联结图。装 药 结 构 示 意 图 （ a） 主 爆 孔 连 续 装 药 ； (b) 边 坡 、 隔 墙 孔 间 隔 装 药 ； 1 导 爆 管 ； 2 炮 眼 壁 ； 3 药 卷 ； 4 雷 管 ； 5炮 泥 ； 6 脚 线 ； 7 竹 条 ； 8 绑 绳 ； 9 导 爆 索 3.1.9 覆盖为防止个别炮孔因堵塞质量不好而产生飞石，完成装药及堵塞后，每个孔口压一个土袋。3.1.10 爆破振动安全检算在我国，通常利用以下公式计算爆破振动安全允许距离。改建铁路集宁至通辽线扩能改造工程贲红至兴和段第 7
15、页总共 22 页R=（K/V ） 1/ Q1/3式中：R 爆破点至被保护对象的距离，m;本工程中爆破点至雷达站大于 5000m，爆破点至地震局大于 3500m。Q炸药量，kg；齐发爆破为总药量；延迟爆破为最大一段药量；根据网路设计，最大齐爆药量为 3 个主炮孔的药量，即：Q=1.2*3=3.6kg。V保护对象所在地质点振动安全允许速度， cm/s;本工程中取 V=5 cm/s；K、与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数，可按以下表选取，或通过现场试验确定。根据本工程地质特点，按中硬岩石取值。K=200, =1.7K、 值与岩性的关系坚 硬 岩 石 50 150 1.3 1
16、.5中 硬 岩 石 150 250 1.5 1.8软 岩 石 250 350 1.8 2.0地震局处的振动速度V= K（Q 1/3/ R） 200*(3.6 1/3/3500)1.7=0.00039cm/s。经计算，爆破振动速度微弱，常规爆破振动记录仪无法测出，对地震仪无影响。雷达站处的振动速度V= K（Q 1/3/ R） 200*(3.6 1/3/5000)1.7=0.000213cm/s。经计算，爆破振动速度微弱，雷达站属于高频发射装置，频率约在200MHZ1000 MHZ，爆破频率在 5200HZ，主频相差甚远，互不干扰。3.1.10 爆破警戒范围根据经验，爆破警戒线距爆区 100m，起爆前，所有人员和易损设备撤至警戒线以外。3.2 弃渣装运该段土石方施工
