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邯长铁路东戍车站石方深孔爆破机械化施工

2006-11-16 00:00:00.0

 
 

邯长铁路东戍车站石方深孔爆破机械化施工

 

完成时间：1973年3月～1974年10月

工程地点：邯长铁路东戍车站

完成单位：铁道科学研究院、铁道部第三工程局

项目主持人及参加人员：冯叔瑜、缪垂祖、杨杰昌、刘宏刚、史雅语、曾祥林、龚亚丽

撰稿人：杨杰昌

 

l历史背景

    铁路石方重点工程是铁路建设中三大关键性工程之一。长期以来，主要是靠落后的人工钻孔爆破，工效很低，占用大量劳动力，致使重点石方工程常常成为工程进展的“拦路虎”。为了扭转这种局面，1973年春，铁道部基建局决定在邯长线东戍车站进行石方机械化施工试点。

当时国内只有YQ-150和YQ-100型钻机可供选择，但这种钻机只适用于大面积平坦的地方，不适用于铁路复杂地形的施工环境。我们改装出适用于铁路特点的东方红-100型潜孔钻机，配合YQ-150B型钻机共同完成试点工程的钻孔任务。

 

2深孔爆破设计与施工

 

2.1试点工程概况

    东戍车站是一个填挖相接的站场。土石方数量28.5万m3，移挖作填，挖石方11.7万m3，集中在877 +05～879+61的250m长地段。石质路堑宽28～55m，深21m(图1)，山坡原地面坡度邯郸方向为50°～60°，长治方向为20°～30°。地质为石灰岩，岩层产状为310°∠15°～20°，左侧边坡岩层倾向路基对边坡稳定不利。工点范围内有2～3条断层，宽达0.6～1.0m，为黏土及碎石所充填，基岩中还有一些小溶洞分布，节理裂隙发育，层间普遍夹有黏土，地表有岩溶孤石，形成土夹石块层。

 

 

A

 

 

B

 

图1  东戍车站平面、纵断面图

A--平面图；B--纵断面图

 

 

2.2深孔爆破钻爆方案的确定

根据工点地形、地质条件和生产要求，确定了以下设计原则：

(1)采用YQ-150B型钻机，孔径为150mm；

(2)以横向布孔法自两端向中心推进；

(3)开挖深度4～21m，一次钻爆到路基面；

(4)两侧边坡采用光面或预裂爆破；

(5)岩石f=6～8，使用硝铵炸药，取单耗K=0.5kg／m3。

 

2．3深孔爆破参数设计与实施情况

 

2.3.1设计参数

设计参数见表1。

序

号

项   目

单

位

台阶高度H／m

5～6

7～8

9～10

ll～12

13～14

15～16

17～18

19～20

1

超深h

m

1.2

1.5

1.8

2.0

2.2

2.5

2.8

3.O

2

孔深L

m

6.2～7.2

8.5～9.5

10.8～11.8

13～14

15.2～16 2

17.5～18.5

19.8～20.8

22～23

3

底板抵

抗线Wl

m

5.O

5.2

5.4

5.6

5.8

6.0

6.2

6.5

4

孔距

a=mWl

m

4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

4.5

4.6

4.7

5

m=0.86～0.7

m

O.82

O.81

0.79

O.78

O.77

0.75

0.74

0.72

6

前排孔

装药量

Ql=qWlHa

kg

56

82

110

142

176

210

250

300

7

装药长

度Ll

m

3.1

4.5

6.1

7.8

9.8

11.6

13.9

16.7

8

填塞长

度L2=L-L1

m

3.5

4.5

5.2

5.7

5.9

6.4

6.4

5.8

9

L2／Wl

m

O.7

O.87

O.96

1.02

1.02

1.06

1.03

O.89

10

排距

W2=O.87a

m

3.6

3.6

3.7

3.8

3.9

3.9

4.O

4.1

11

后排孔

装药量

Q后=1.2q W2Ha

kg

49

68

91

115

142

163

193

226

12

装药长

度L后1

m

2.7

3.8

5.1

6.4

7.9

9.1

10.7

12.5

13

填塞长度

L后2=L后-L后1

m

4.2

4.2

6.2

7.1

7.8

8.9

9.6

10

14

L后2／a

 

0.98

1.O

1.44

1.61

1.73

1.98

2.08

2.13

2.3.2实际钻爆情况

实际钻爆参数：孔径d=lOOmm和150mm；排距b=2．5～3．Om；孔距a=2．5～3．5m；底板抵抗线W=3．0～5.5m；超钻h=0.7～1.8m；孔深L=3．5～15.4m。共计爆破26次，其中光面爆破1次，单次爆破排数1～7排，单次爆破孔数11～97孔，合计钻孔数697个，钻孔总长6274.6m，实测孔总长5895.7m，钻孔利用率为94％，爆破总方量89802m3，平均每米炮孔爆破15.23m3，平均单耗0.56kg／m3。

 

2.4炮孔布置

炮孔布置见图2。

 

 

图2  实际钻爆开挖次序和炮孔布置示意图

a-线路中心剖面；b-下层平面

 

3从试验体会中分析讨论有关技术问题

 

3.1深孔爆破技术参数问题

3.1.1 台阶高度H

台阶高度直接影响各种生产指标，如钻孔效率、挖掘进度以及机械作业的安全。我们认为对铁路石方机械化施工，台阶高度以不超过10m为好。

3.1.2超深h

超深是为克服底板阻力，避免爆后留根坎，用公式h=a H计算，系数a与岩性及岩层产状有关。

3.1.3底板抵抗线W1

本次试验多采用倾斜孔，取W1=3～5.5m，相当于W1=(1.0～1.5)a，个别用垂直孔，取W1=5～7m，相当于W1=(0.5～0.7)H。

3.1.4孔距a和排距W2

初期以梅花形布孔，取a=3.5m，W2=3.0m，即W2=0.87a，后改为方形布孔，取a= W2 =(O.7～0.8) W1=3．0～3．5m，其爆破效果不受影响，效率还有所提高。

3.1.5装药量Q

Q=qWaH，本工点岩石f=6～8，取q=0．5kg／m3。要根据岩层条件和钻孔实际情况适当调整药量。

 

3．2深孔爆破施工操作技术问题

3.2.1钻孔有效利用率

影响钻孔利用率的因素有：

(1)岩粉回落沉积孔底；

    (2)岩石破碎，孔壁塌落；

    (3)岩粉通过裂缝排到邻近孔中；

    (4)从孔口掉落岩粉或石块。

    3.2.2防止和处理堵孔方法

    (1)随时清除孔口岩粉；

    (2)钻完孔后吹尽岩粉，并封好孔口；

    (3)对破碎岩层用泥浆固壁和封缝；

    (4)钻完孔尽快装药爆破。

3.2.3钻孔排水

    可用高压风吹，或用棉纱布沾吸。

  3.2.4装药结构

采用间隔装药可减少大块率，改善爆破效果。

    3.2.5孔口填塞问题

    通过试验，看到有填塞的孔爆破时能量充分作用在介质内部，爆破范围大，而无填塞的孔则上冲明显，爆破范围小。所以认为钻孔爆破应做好孔口填塞。

    3.2.6留底和松底问题

    分层钻爆时，上层留根或松底都会给下层钻孔带来困难，所以要精确控制好上层钻爆的深度。

 

3.3倾斜孔爆破、微差爆破和光面爆破问题

    3.3.1倾斜孔爆破

    本工点采用75°倾斜孔，实践证明，比垂直孔好，能使块度均匀，大块率少，减小对后面台阶的振动，但倾斜孔在对位和控制方向时，操作比垂直孔困难一些。

    3.3.2微差爆破

    在多排孔一次爆破时采用，它的优点有：减小对后面台阶和边坡的破坏，减少大块率，减小爆堆的塌散距离，有利于挖装作业，还能减少炸药消耗。

    3.3.3光面爆破

    只试验一次，爆破边坡基本平顺。但由于岩石破碎、孔径和药量偏大等原因而未能达到理想效果，今后如何应用光爆提高开挖边坡质量是铁路工程爆破应加以研究的问题。

 

4工程试验成果及推广应用

 

4.1工程成果

    (1)完成石方工程23.7万m3，土方工程4.7万m3，月生产量提高，达到4万多立方米，日生产量最高达到3490m3，平均每个生产人员完成2490m3，生产率提高，达到14m3／工日，为人工开挖的20倍以上。提高技术经济指标，使炸药单耗由0.64kg／m3降到0.52kg/m3，大块率由7％～9％降到3％～5％，炮孔爆破率由12.8m3／m提高到16.7m3／m，石方工程成本降到正常施工时的3.4元/m3。

    (2)东戍车站是邯长线的控制工程，如期完成了试验开挖任务，保证了邯长线的顺利铺轨通车。

    (3)为我国铁路石方工程机械化施工探索出了一套成熟的经验，并明确了铁路石方工程机械化施工应以深孔爆破为主要爆破技术，以潜孔钻机为主要机具的方向。通过这次试点，组建了我国第一支铁路石方机械施工队伍，培养了技术力量，为该技术的进一步推广应用奠定了基础。

 

4.2推广应用

    1973年12月，铁道部基建局在东戍试点工地召开了“铁路石方工程机械化施工现场会议”，在全路表彰和推广东戍经验。会议一致认为铁路石方工程应发展深孔爆破，发展适用于铁路特点的潜孔钻机的研制和使用。会后铁道科学研究院以“铁路深孔爆破试验成功，印发了科研动态专刊，介绍了东戍石方机械化施工深孔爆破技术经验。此后铁道部相继在焦柳、京秦、大秦、衡广复线、湘黔、京九、南昆、宝成复线、西康等线的石方工程中推广应用了深孔爆破石方机械化施工技术。30年来在东戍试点这一龙头带动下，铁路石方深孔爆破技术得到了蓬勃发展。



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