李志
五矿二十三冶建设集团有限公司
[摘 要] 随着中国高铁的高速发展，中国境内高铁通车总里程达2.5万公里。高铁安全性标准非常高，出现施工危害极大，社会及国际影响非常巨大，同时由于中国社会发展城市化进程，其周围不可避免的存在第三方建设工程；其中，部分工程须采用爆破开挖方式。本研究主要探讨控制爆破方案的安全性、经济及社会效益。
[关键词] 高速铁路、临近、爆破、安全性、方案
0 引言
高速铁路是一个全封闭、自动化运行并且全天候运营的系统，对安全保障有着极其严格的要求，所以其安全程度是任何交通工具无法比拟的。由于其特殊性，其沿线不可避免的存在第三方必须进行爆破作业的工程项目，确保在役高铁的安全性成为了关键问题。本研究对控制爆破方案的施工安全性进行相关对比及论证，并给出了相关建议及措施。
1 项目概况
遵义市南溪大道建设项目下穿川黔高铁、渝贵高铁，其中下穿渝贵高铁银山大桥中心里程为K255+838，下穿范围为银山大桥第2、3、4、5号墩之间。南溪大道建设项目王家山隧道进口位于川黔高铁的东侧，最近距离为138m。
2 控制爆破方案
为了确保高铁线路的安全，必须严格采取措施控制爆破危害效应，并与铁路方沟通合理选择爆破施工时间。根据隧道施工方案要求，从隧道口进洞50米采用机械钻凿方式掘进，隧道内50米之后采用双侧壁或中隔壁施工方式开挖，浅孔控制爆破掘进，起爆方式采用毫秒微差网路起爆。
爆破参数设计：循环进尺：双侧壁导坑法及中隔壁法每循环进尺0.5～2.0m；在实际施工中，循环进尺根据围岩稳定情况、距离铁路的距离和地面环境状况和爆破效果进行适当调整。
爆破参数计算：周边眼采用不耦合间隔装药，为实现间隔装药，使药卷居中在孔内，采取预先加工周边眼药串的办法，按设计将药卷用导爆索串联在竹片上，让药串架空居中于钻孔中心。
周边眼参数：
炮孔直径：d=40mm
间 距：E＝（8～18）d （d为炮眼直径，mm）；
抵抗线：W＝（1.2～1.5）E；
线装药密度：q=0.10～0.2Kg/m
炮眼间距系数取15，d=40mm，则E=15*d=600mm，取E=600mm；
炮眼抵抗线系数取1.25倍，则W=1.25*600=750mm
装药量计算：掏槽眼、辅助眼及底板眼的装药量可按下式计算：
Q＝K×a×W×L×λ （Kg）
式中 Q 单眼装药量，kg；
K 比装药系数，可参考其它类似工程统计数据，这里可选取0.47～0.61之间；
a 炮眼间距，m；
W 炮眼爆破方向的抵抗线，m；
L 炮眼深度，m，依据开挖循环进尺确定；
λ 炮眼所在部位
系数L = Lo/0.9。Lo为循环进尺，根据最大装药量，确定Lo（实际施工中应根据围岩条件等各种因素确定药量及循环进尺）。计算取值L=1.1×Lo。
掏槽眼炮孔深度比其他眼深0.2m。
双侧壁导坑法开挖炮孔布置：隧道爆破的炮孔分为掏槽孔、辅助孔及周边孔，因本工程部分隧道埋深浅，隧道影响范围内有民房等建筑设施。故本隧道掏槽孔先采用90mm潜孔钻钻空孔（地质勘探孔）制造临空面，掏槽眼围绕90mm空孔直筒掏槽方式掏槽，90mm空孔数量可根据每循环爆破段面大小布置2~3个。既能保证爆破效同时可减小炸药单耗和降低爆破有害效应。
隧道爆破的炮孔分为掏槽孔、辅助孔及周边孔，因本工程部分隧道埋深浅，隧道影响范围内有民房等建筑设施。故本隧道掏槽孔先采用90mm潜孔钻钻空孔（地质勘探孔）制造临空面，掏槽眼围绕90mm空孔直筒掏槽方式掏槽，90mm空孔数量可根据每循环爆破段面大小布置2~3个。既能保证爆破效同时可减小炸药单耗和降低爆破有害效应。
装药结构：采用毫秒延期导爆管雷管、Φ32mm乳化炸药装药。填塞：除周边孔外，其余炮孔剩余空间用炮泥堵塞密实。起爆网：采用孔内非电毫秒微差雷管起爆，起爆网络采用串联（一把抓）起爆。
3 安全性验算
爆破振动：《爆破安全规程》（GB6722-2014）中规定，浅孔爆破振动频率为50～100Hz，一般工业和商业建筑物允许最小值2.5cm/s，为保证爆破不对周边的高速铁路以及铁路信号塔造成影响，取安全允许振速临界值为最低值0.7（cm/s）。
根据公式：V= K.K1.（Q1/3/R）a
式中：V—介质质点的振动速度，cm/s；
R—爆点至被保护物距离，本次区域分在K3+668～K3+810段采用双侧壁导坑法爆破区，离最近的川黔高铁干线为188m；在K3+810～K4+270段采用中隔壁导坑法爆破区，离最近的川黔高铁干线为330m；
K，a—与爆破地质条件等有关的系数，根据现场地质条件与专家经验，经过类比，取K=200，a=1.68；
Q—炸药量，kg，采用双侧壁导坑法由表1～6可知单响最大装药量为9.0㎏，取Q=9.0㎏。采用中隔壁导坑法由表7～12可知单响最大装药量为19.2㎏，取Q=19.2㎏。
K1—修正系数，跟爆破方式有关的系数，临空面n=1时取1，n=2时取0.5，n=4时取0.2。本工程按一个临空面，因此取K1=1。
经计算，隧道采用双侧壁导坑法，最大单响药量为9.0㎏，在距离铁路188m处，计算得出质点振动速度为0.103 cm/s。隧道采用中隔壁导坑法，最大单响药量为19.2㎏，在距离铁路330m处，计算得出质点振动速度为 0.061cm/s。
结论：由爆破振动强度校核值可知，采用以上非电微差起爆的起爆网路在铁路上的最大爆破振动值为0.103cm/s，远远低于所取的安全允许振速临界值为最低值0.7（cm/s）因此本次爆破对川黔高铁建筑不会造成破坏。爆破时加大对周围最近建筑点的振动监测，确保对爆破振动的有效控制。
爆破个别飞石：采用浅孔掏槽爆破，采用我国常用Lundborg统计规律公式Rf =KTqD验算爆破个别飞石安全距离。
统计规律公式：Rf =KTqD
式中：Rf ——个别飞石的最远抛掷距离；
KT——为与爆破方式、填塞长度、地质和地形条件有关的系数，一般取1.0～1.5，本工程取1.5；
q——为炸药单耗，kg／m3，孔径为φ40mm，q取1.0kg／m3；
D为药孔直径，mm。
孔径φ40mm爆破：Rf =1.5×1.0×40=60m。
结论：爆破飞石安全距离未超过其与被保护建构筑物之间（高速铁路）的距离188m，满足要求。
空气冲击波：R=25Qmax1/3 = 79.2m（按药包裸露核）
其中Qmax=31.8kg 由表1～-6单次起爆最大装药量为31.8㎏；
结论：空气冲击波的安全距离未超过其与被保护建构筑物之间（高速铁路）的距离188m，满足要求。
4、其他安全预防措施
隧道水平孔作业，孔口均对着隧道口方向，造成冲击波叠加。隧道内空间有限，隧道口方向成冲击波唯一泄能方向，需采取其他安全预防措施：
1、加强填塞质量，减少药包裸爆，防止爆生气体外泄；
2、隧道口橡胶网幕帘所选用胶网应确保充分透气并有一定强度。
3、加强对爆破飞石进行防护如隧道口幕帘防飞、防冲。
4、加强振动监测，爆破振动监测采用最新的Series IV-高级振动、过压监测仪或智能振动监测仪，仪器联机使用BMView爆破振动软件，符合《爆破安全规程》行业规范，可提供专业的自动分析、处理功能。
5 结果分析与讨论
根据爆破设计方案分析及安全性验算，爆破振动、个别飞石空气冲击波满足《爆破安全规程》相关要求，说明只要采取合适爆破设计方案，在临近高铁周边采取爆破施工是可行的。爆破施工应时刻监测并保存相关数据，也为将来《爆破安全规程》制定与高铁相关安全标准提供宝贵参考数据。
参考文献：
「1」 石杰红 高压燃气管道临近爆破施工安全性及方案研究 中国安全生产科学技术2014，11（0119）-05
「2」 张志强 在役管道近距离并行管沟的爆破施工技术 石油工程建设，2011，37（1）：36-41