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1、 硬质岩深路堑开挖施工技术 吴马龙摘 要：阐述了硬质岩深路堑开挖施工技术的特点，指出应采用填挖结合的方法，利用开挖石方加工路基基床A组填料，这样可以降低工程施工成本，提高经济效益，以期为类似工程提供参考。关键词：深路堑开挖；施工技术；施工成本；经济效益：U213.1+2 ：A ：2095-6835（2014）03-0075-021 概述近年来，铁路市场竞争异常激烈，大多都是低价中标。在施工过程中，硬质岩深路堑开挖施工工艺对项目成本控制的影响比较大，因此，它受到施工单位的高度重视。根据路基施工蓝图描述的岩石性质指标、水文地质条件和业主路基施工强制性规定，采用挖填结合和有效加工利用的开挖方法，可以
2、提高经济效益。本文结合山西中南部铁路通道ZNTJ-20标段硬质岩深路堑开挖的施工经验，对硬质岩深路堑开挖施工技术进行了总结，以期为类似工程提供参考。2 工程概况山西中南部铁路通道西起山西省吕梁市兴县瓦塘，经河南安阳，至山东省日照港南区，横贯晋豫鲁三省，线路全长1 260 km，是国内首条设计轴重为30 t的双线国铁I级重载铁路。由中铁十七局集团承建的站前工程ZNTJ-20标段，位于山东省临沂市沂水县境内，线路起止里程为DK1152+300DK1172+909.67，全长22.31 km。路基挖方石方总量为2.411105 m3，其中，DK1152+300DK1152+466为硬质岩深路堑地段，
3、全长166 m，设计石方量为9.52104 m3。3 工艺流程和方法3.1 施工工艺流程图硬质岩深路堑开挖施工工艺流程图如图1所示。3.2 施工准备按要求编制施工组织设计，报监理工程师审批。在爆破开挖前，应按设计要求在路堑边坡堑顶外设置矩形天沟，沟身采用M7.5水泥砂浆砌片石砌筑。根据排水用地图和路基横断面图进行路基轮廓和中线放样，并进行场地平整，以满足现场施工需要。3.3 施工过程和方法本段路堑岩石为强风化弱风化花岗片麻岩，其中，岩石单轴饱和抗压强度Rc，级为50 MPa，级为80 MPa；硬质岩深路堑竖向分层、纵向分段，主体采用松动爆破，临近边坡采用光面爆破，并及时完成石方清理。台阶式浅孔
4、爆破：台阶宽度为路基全幅宽度，长度为3.04.0 mm；在本段落沿线路方向合适的地点增加爆破工作面，以便有效地加快施工进度。炮眼直径D为4042 mm，炮眼深度H为34 m。在刚开始作业时，由于山体地形不规则，所以，炮眼深要根据坡面坡度而定，第一次爆破眼深要做到爆后底部平整。最小抵抗线W的选择：因为每个台阶的前排炮眼都有多个临空面，为了方便清理和运输石方，则必须保证最小抵抗线的方向是沿着线路方向。为确保施工安全以及避免爆破后的石方四处飞散，根据普通松动爆破和光面爆破的最小抵抗线取值，本工程取 W=1620D，其中，级岩石取较小值，级岩石取较大值（D为炮眼直径）。炮眼间距a和排距b：由于路堑开挖
5、宽度相对较窄，炮眼的布置方式基本为矩形，其中，炮眼间距a和排距b之间的关系为a=b，且必须满足排拒bH/2（H为炮眼深度）。单孔装药量Q的计算公式为：Q=qawH.（第一排炮眼） （1）Q=qabH.（第二排及后排炮眼） （2）式中：q单位岩石耗药量。q的取值与岩石性质、炮眼临空面数目和炮眼位置等多种因素有关。根据岩石的风化程度，在本次爆破开挖中，q的取值为：级岩石q取0.60.65，级岩石q取0.70.75.装药结构形式和封堵长度L：每个爆破孔均采用集中装药的结构形式，为了控制爆破效果和飞石距离，炮眼采用炮泥封堵，封堵长度约为最小抵抗线值。爆破网路：采用非电毫秒雷管起爆系统，每排炮眼导爆管在
6、并联捆绑后，再与其他的炮眼导爆管并联，最后与起爆用的瞬时电雷管串联。相邻两排炮眼的起爆时间差控制2030 ms，采用发爆器引爆。在主体爆破完成后，再对边坡进行光面爆破。在光面爆破炮孔沿路堑设计的开挖轮廓布置上要注意，使其倾斜角度和边坡坡度设计值一致，并保证炮孔底处在同一高度上，炮孔超深h=0.51.0 m，级岩石h取较小值，级岩石h取较大值。光面爆破的最小抵抗线Wg的取值为：级岩石Wg取25 d，级岩石Wg取15 d，其中d为炮孔直径。光面爆破的炮孔间距a的取值为：级岩石a取15 d，级岩石a取12 d，其中d为炮孔直径。光面爆破的炮孔深度公式为：Lg=（H+h）/sin. （3）式中：Lg炮
7、孔深度；H每次的爆破台阶高度；h炮孔超深；设计边坡坡度角。光面爆破的单孔装药量Qg的取值为：级岩石Qg取1.4 Lg，级岩石Qg取1.7 Lg，Qg的单位是g。要采用间隔装药形式，两个药包用段数相同的非电毫秒雷管串接。刷坡：根据测定的边桩位置，当机械开挖至靠近边坡0.10.2 m时，改为人工刷坡。需设圬工防护工程的边坡，在防护工程开工前，要留置保护层，待防护工程开工时刷坡。不需设圬工防护的边坡，每10 m长边坡段按设计坡度要求插杆挂线，进行人工清整。3.4 爆破开挖出来的石方分类根据业主下发的“路基施工强制性规定”，对爆破石方进行初步分类：最大粒径不大于20 cm，且级配较好的石方，依据填石路
8、基工艺试验结果，用于路基填筑；粒径较大的，运到指定的场地储存，其中外观、颜色都比较好的爆破石方，可用于加工防护工程的块石或镶面块石；其余的石料，使用颚式破碎机加工基床表层A组填料。A组填料的指标要求是：级配良好（不均匀系数Cu5，且曲率系数Cc=13）；细粒含量（小于0.075 mm的颗粒）宜在2%15%，大于5 mm的颗粒含量宜大于50%，大于20 mm的颗粒含量宜大于30%；最大粒径应小于7 cm。 4 劳动力和机械设备4.1 劳动力人员安排队长1人，负责指挥协调路堑开挖施工的各工序操作；技术员1人，负责开挖的技术工作；测量员3人，负责开挖的标高和平面位置控制；质检员1人，负责质量检查工作
9、；资料员1人，统计开挖进度并检验批资料编写；安全员2人，负责爆破安全警戒和安全检查工作；调度员1人，负责协调各工种工作；机械司机15人，正确操纵机械，维护保养机械；普工15人，负责爆破后现场边角部位的清理工作；爆破工10人，负责选择炮位、钻炮眼、安装炸药、引爆工作。4.2 主要的机械设备YT28风动凿岩机8台，PC320挖掘机2台，ZL50装载机2台，东风大力神自卸车10台，SD32PLUS推土机1台，DSZ2水准仪1台，徕卡全站仪1台。5 安全注意事项和质量控制要点5.1 安全注意事项5.1.1 开挖作业路堑开挖应自上而下分层进行，严禁掏底开挖。在风化严重的地段，应按设计要求施作加固措施。多
10、台机械在同一作业面作业时，应设专人指挥，明确指挥信号，相互间要保持安全的距离。挖掘机作业时，作业回转半径内严禁站人，不得在超过自身允许坡度的作业面上工作，保证安全的临边距离。严禁在松动的危石下方作业。5.1.2 爆破施工民用爆破公司统一采购爆破器材，并负责运输、装药和爆破。安排安全员执行警戒任务，防止闲杂人员进入爆破现场。5.1.3 装运和卸料作业用挖掘机装石方时，卸料高度不应过高，防止损坏车辆。作业范围内禁止通行，以免造成人员伤害。自卸汽车不得人料混装，而且应按要求加盖防尘罩。自卸车卸料时，必须停稳且要确保到临边的安全距离。5.2 质量控制要点工程中的质量控制要点包括：路堑开挖应自上而下纵向
11、、水平分层开挖，纵向坡度不得小于4%. 路堑边坡坡面应平顺，凹凸差应小于150 mm。边坡坡率不得陡于设计坡率，变坡点位置允许偏差200 mm，平台位置允许偏差200 mm，平台宽度允许偏差100 mm，侧沟排水坡度为目测不得积水。路基面应平顺、无积水，路肩整齐且曲线圆顺。根据设计要求，路基面超爆坑凹超过30 cm时，应采用C20混凝土填平。路基面中线高程允许偏差20 mm，路肩高程允许偏差20 mm，中线至路肩边缘距离允许有偏差，宽度不小于设计值，横坡允许偏差0.5%.6 结束语本工艺在山西中南部铁路通道ZNTJ-20标硬质岩深路堑开挖过程中取得了良好效果：通过调整爆破参数，使爆破后的石方符
12、合填方路基填料要求，方便用于加工基床表层A组填料；挖、填进行有效的结合，加快了施工进度，降低了工程施工成本，为项目赢得可观的经济效益。参考文献1中国铁道科学研究院.TB 101222008 铁路路堑边坡光面（预裂）爆破技术规程S.北京：中国铁道出版社，2008.2中铁二十一局集团有限公司.TB 103022009 铁路路基工程施工安全技术规程S.北京：中国铁道出版社，2010.3中铁二局集团有限公司.TB 104142003 铁路路基工程施工质量验收标准S.北京：中国铁道出版社，2010.编辑：曹月 4 劳动力和机械设备4.1 劳动力人员安排队长1人，负责指挥协调路堑开挖施工的各工序操作；技术
13、员1人，负责开挖的技术工作；测量员3人，负责开挖的标高和平面位置控制；质检员1人，负责质量检查工作；资料员1人，统计开挖进度并检验批资料编写；安全员2人，负责爆破安全警戒和安全检查工作；调度员1人，负责协调各工种工作；机械司机15人，正确操纵机械，维护保养机械；普工15人，负责爆破后现场边角部位的清理工作；爆破工10人，负责选择炮位、钻炮眼、安装炸药、引爆工作。4.2 主要的机械设备YT28风动凿岩机8台，PC320挖掘机2台，ZL50装载机2台，东风大力神自卸车10台，SD32PLUS推土机1台，DSZ2水准仪1台，徕卡全站仪1台。5 安全注意事项和质量控制要点5.1 安全注意事项5.1.1
14、 开挖作业路堑开挖应自上而下分层进行，严禁掏底开挖。在风化严重的地段，应按设计要求施作加固措施。多台机械在同一作业面作业时，应设专人指挥，明确指挥信号，相互间要保持安全的距离。挖掘机作业时，作业回转半径内严禁站人，不得在超过自身允许坡度的作业面上工作，保证安全的临边距离。严禁在松动的危石下方作业。5.1.2 爆破施工民用爆破公司统一采购爆破器材，并负责运输、装药和爆破。安排安全员执行警戒任务，防止闲杂人员进入爆破现场。5.1.3 装运和卸料作业用挖掘机装石方时，卸料高度不应过高，防止损坏车辆。作业范围内禁止通行，以免造成人员伤害。自卸汽车不得人料混装，而且应按要求加盖防尘罩。自卸车卸料时，必须
15、停稳且要确保到临边的安全距离。5.2 质量控制要点工程中的质量控制要点包括：路堑开挖应自上而下纵向、水平分层开挖，纵向坡度不得小于4%. 路堑边坡坡面应平顺，凹凸差应小于150 mm。边坡坡率不得陡于设计坡率，变坡点位置允许偏差200 mm，平台位置允许偏差200 mm，平台宽度允许偏差100 mm，侧沟排水坡度为目测不得积水。路基面应平顺、无积水，路肩整齐且曲线圆顺。根据设计要求，路基面超爆坑凹超过30 cm时，应采用C20混凝土填平。路基面中线高程允许偏差20 mm，路肩高程允许偏差20 mm，中线至路肩边缘距离允许有偏差，宽度不小于设计值，横坡允许偏差0.5%.6 结束语本工艺在山西中南部铁路通道ZNTJ-20标硬质岩深路堑开挖过程中取得了良好效果：通过调整爆破参数，使爆破后的石方符合填方路基填料要求，方便用于加工基床表层A组填料；挖、填进行有效的结合，加快了施工进度，降低了工程施工成本，为项目赢得可观的经济效益。参考文献1中国铁道科学研究院.TB 101222008 铁路路堑边坡光面（预裂）爆破技术规程S.北京：中国铁道出版社，2008.2中铁二十一局集团有限公司.TB 103022009 铁路路基工程施工安全技术规程S
