铁路路基工程路堑开挖施工方法及工艺

铁路路基工程路堑开挖施工方法及工艺土方路堑开挖施工土质路堑开挖施工工艺流程见图2-2.1-12。施工准备施工准备测量放样机械开挖检测地基承载力场地清理堑顶截水沟施工准备修整路基面换填、加固加固及防护检测碾压整修下道工序合格不合格合格不合格 图2-2.1-12土质路堑开挖施工工艺流程图⑴施工准备工程开工前，根据现场对设计文件进行核对。做好土体稳定性分析，复核设计边坡是否满足稳定性要求。⑵测量放线根据复测的线路中线放出开挖边线桩，放线时应定位准确，两侧各预留0.2～0.3m不开挖，待开挖后进行人工刷坡。⑶施工排水系统开挖前，首先按设计位置做好堑顶排水系统如截水沟、天沟，待排水系统完善后进行路堑开挖。⑷路堑开挖采用横向全宽挖掘、逐层顺坡自上而下开挖的方法施工。以机械施工为主，采用推土机配合挖掘机、装载机挖土装车，自卸汽车运至弃土点。采用纵向分级、分段开挖方式，开挖后及时施作防护，并做好地表水的排放。⑸边坡整修开挖与边坡整修同步进行，当机械开挖至靠近边坡0.2m～0.3m时，改为人工修坡。需设圬工防护工程的边坡，在防护工程开工前留置保护层，待防护圬工施工时刷坡。⑹基床处理当开挖接近路基设计标高时，采用人工配合推土机施工。到达设计标高后及时对基底土质情况进行检测，当路堑基床底层为软质岩、土质等不良土质时应按设计要求予以换填。石方路堑开挖施工纵向（台阶）开挖对于泥质粉砂岩、泥岩等强风化的的泥岩采用推土机配合反铲挖掘机进行纵向台阶法分层开挖，自卸汽车运输。开挖深度较大时分台阶开挖，台阶高度2～3m。纵向（台阶）开挖工艺流程见图2-2.1-13。施工准备施工准备测量放样排水设施施工移植草皮推土机松土集堆挖掘机装车、自卸汽车运输边坡刷坡和处理，路堑开挖底面整平挖掘机挖土图2-2.1-13纵向（台阶）开挖工艺流程图松动爆破法开挖对于机械不能直接开挖的较硬岩石，采用松动爆破开挖，挖掘机装碴，自卸汽车运输。爆破后产生的大块石采用挖掘机配液压冲击锤或用小炮改小。根据路堑挖深及开挖方量分别采用深孔爆破和浅孔爆破，开挖深度不大，方量较小，地形较复杂地段采用浅孔爆破；开挖深度大于6m，开挖方量比较集中地段采用深孔爆破。⑴浅孔爆破施工爆破效果分析、参数调整施工准备爆破效果分析、参数调整施工准备测量放样排水设施施工移植草皮、清理地表钻爆平台开凿布孔钻孔作业炸药、雷管装填起爆网路联结起爆爆后检查，有无安全隐患石碴挖运下一爆破循环边坡刷坡和处理，路堑开挖底面整平爆破设计设置警戒隐患处理有图2-2.1-14浅孔爆破工艺流程图①浅孔爆破设计：采用手持式风动凿岩机钻孔，孔径38～42mm，孔深1.5～2.0m，根据路堑开挖深度分一个或2～3个台阶进行爆破，边坡采用预裂爆破。主炮孔为垂直孔，边坡预裂孔与设计边坡坡率相同。②主爆孔爆破参数设计：参考经验数据，通过施工现场爆破漏斗实验和试爆，根据爆破效果，对选择的爆破参数进行调整。以台阶高度H=2m、次坚石为例设计：底板抵抗线Wp=1.0m超钻深度h=（0.1～0.33）Wp，取h=0.2m炮孔间距a=（1.0～1.5）Wp，取a=1.2m炮孔排距b=（0.8～1.0）a，取b=1.0m单位用药量（软石为0.4、次坚石为0.45、坚石为0.5）取q=0.45kg/m3，则前排炮孔单孔装药量为Q=qWpaH=0.45×1.0×1.2×2=1.08kg，取Q=1.1kg后排炮孔单孔装药量为Q=（1.15～1.3）qabH=1.2×0.45×1.2×1.0×2=1.3kg，取为Q=1.3kg③预裂孔爆破参数设计：钻孔间距取a=0.4m孔深H=（2.2+0.2）×2.0（按1：1.75边坡率计）=4.8m（注：增加的0.2m为预裂爆破超深）线装药密度q′=250～350g/m，取q′=300g/m，则预裂孔的单孔装药量为：Q=300×4.8=1440g，实际装药应减去双股导爆索的药量1440－3.8×40=1288g，装药量取1.3kg。④装药与堵塞：主爆孔采用φ32mm药卷装药，预裂孔采用φ25mm药卷进行不偶合间隔装药，用导爆索孔内传爆。为克服孔底部位岩石的夹制作用，增强孔底药包，根据底部岩质及抵抗线大小，在底部加强段的线装药密度可为设计值的1～3倍。预裂孔的堵塞长度取为1m。⑤起爆网路：采用塑料导爆管—非电毫秒雷管进行多排孔内微差爆破，当多台阶开挖同时爆破，可采用串联非电毫秒雷管进行台阶微差爆破。⑵深孔爆破施工施工工艺流程见图2-2.1-15。施工准备施工准备测量放样排水设施施工移植草皮、清理地表钻爆平台开凿布孔钻孔炸药、雷管装填起爆网路联结起爆爆后检查，有无安全隐患石碴挖运下一爆破循环边坡刷坡和处理，路堑开挖底面整平爆破设计设置警戒爆破效果分析、参数调整隐患处理有潜孔钻机行驶道路修筑潜孔钻机就位图2-2.1-15深孔爆破工艺流程图①深孔爆破设计：根据工程数量、进度要求和机械配备情况，确定使用的钻机类型和孔径大小，采用高效露天潜孔钻机，钻孔直径80～100mm，孔深5～10m，根据路堑开挖深度分一个或多个台阶进行爆破，边坡采用预裂爆破。主炮孔为垂直孔，边坡预裂孔与设计边坡坡率相同。②主爆孔爆破参数设计：参考经验数据，通过施工现场爆破漏斗实验和试爆，根据爆破效果，对选择的爆破参数进行调整。以台阶高度H=5m、次坚石为例设计如下：底板抵抗线Wp=2.5m，超钻深度h=μWp=(0.15～0.25)×2.5m，取h=0.4m，则孔深为5.4m炮孔间距a=（0.7～1.3）Wp，取a=2.5m炮孔排距b=（0.8～1.0）Wp，取b=2.0m。单位用药量q=0.45kg/m3，则前排炮孔单孔装药量为Q=qWpaH=0.45×2.5×2.5×5=14.1kg，取Q=14kg后排炮孔单孔装药量为Q=（1.15～1.3）qabH=1.2×0.45×2.5×2.0×5=13.5kg，取Q=14kg采用φ80mm乳化炸药药卷，每箱24kg/12条，每条2.0kg，长度40cm，直径80mm，炮孔堵塞长度大于2m。孔内用导爆索传爆。临近边坡的主爆孔装药量应减少1/3～1/2，其孔底距边坡的保护层厚度不小于1.5m。③预裂孔爆破参数设计：钻孔间距取a=0.8m孔深H=（5.4+0.3）×2（按1：1.75边坡率计）=11.4m（注：增加的0.3m为预裂爆破超深）线装药密度q′=600～700g/m，取q′=600g/m深孔爆破预裂孔采用孔底加强装药，加强段长度取为1m，加强段装药密度q″=2.5q′=2.5×600=1500g/m，则预裂孔的单孔装药量Q=600×9.4+1500×1.0=7140g，实际装药应减去双股导爆索的药量7140－10.4×40=6724g，装药量取6.7kg预裂孔的堵塞长度取为1m（取值范围0.8～1.3m）。预裂孔内采用φ32mm乳化炸药药卷间隔不藕合装药，具体方法是将炸药间隔绑扎于有一定强度的竹片上，其中底部1m装药量为其余段的2.5倍，采用φ50mm药卷，在底部药卷中装入起爆雷管，孔内用导爆索传爆，竹片长度不够时采用搭接绑扎加长。装药时仔细地牵住导爆管，将绑有炸药的竹杆缓慢放入孔底，在竹片顶端塞入20cm水泥纸，再在水泥纸上面回填1.0m堵塞。光面爆破法开挖为减少爆破对成型边坡扰动，减少刷坡整形工作量，在靠近边坡附近采用光面爆破施工。光面爆破施工方法与普通的深（浅）孔爆破相似，只是在爆破参数、装药结构、爆破程序等方面不同。施工工艺见图2-2.1-16。调整爆破参数调整爆破参数爆破设计光面爆破参数设计清除已爆松散石方放边坡轮廓线及定孔位钻机就位钻孔钻孔检查装药与堵塞连接起爆网起爆爆破效果检查、光面效果检查准备爆破材料网路检查设置警戒清理钻孔准备堵塞材料图2-2.1-16光面爆破施工工艺流程图⑴光面爆破设计根据工程特点及现场实际情况进行光面爆破设计，确定爆破参数、装药结构、起爆程序。根据岩石特点，合理选定周边眼的间距和最小抵抗线，尽最大努力提高钻眼质量。⑵周边眼常用参数的选择周边眼间距E：它是直接控制开挖轮廓面平整度的主要因素。一般情况下E=（12～15）d，其中炮眼直径d=35～45mm。对于节理较发育、层理明显以及开挖轮廓要求较高的工程，周边眼间距可适当减小，也可在两炮眼之间增加一个不装药的导向空眼。⑶最小抵抗线W（光面层厚度）W直接影响光面爆破效果和爆碴块度。其取值在（13～22）d范围内，且W≥E。周边眼密集系数K：一般情况下，以K=E/W=0.7～1.0为宜。装药集中度q：采用2号岩石炸药进行光面爆破时，q=0.2～0.3kg/m。如果采用其他炸药则须进行换算。其换算系数C按下式求得：C=1/2×（2#岩石炸药猛度/换算炸药猛度+2#岩石炸药爆力/换算炸药爆力）。⑷开凿作业面清除地表杂物和覆盖土层。⑸布孔根据设计要求放出开挖轮廓线和各炮孔孔位，并予以编号，插木牌逐孔写明孔深、孔径、倾斜角方向及大小。⑹钻孔钻孔是爆破质量好环的重要一环，严格按爆破设计的位置、方向、角度进行钻孔，先慢后快。钻孔过程中，必须仔细操作，严防卡钻、欠钻、漏钻和错钻。装药前必须检查孔位、深度、倾角是否符合设计要求，孔内有无堵塞、孔壁是否有石块以及孔内有无积水。⑺装药严格按设计的炸药品种、规格及数量进行装药。严格控制周边眼药量，采用合理的装药结构，尽量使炸药沿孔深均匀分布，是实现光面爆破的重要条件。常用的装药结构有以下几种：连续装药，将计算出的药量按装药集中度连续均匀地装入炮眼，其起爆包置于眼底。间隔装药，为使爆炸力沿炮眼均匀分布，需将炸药沿炮眼全长布设，其所需炸药药卷连续长度短于炮眼长度较多时，应采用间隔装药。不偶合装药，采用卷装炸药时，多为不偶合装药结构，不偶合系数在1.4～2.0范围内。炮孔堵塞：炮孔堵塞长度大于最小抵抗线，堵塞材料采用2/3砂和1/3粘土堵塞。⑻爆破网路敷设网路敷设前检验起爆器材的质量、数量、段别并编号、分类，严格按设计敷设网路敷设，严格遵守《爆破安全规程》中有关起爆方法的规定，网路经检查确认完好，起爆点设在安全地带。⑼起爆网路检测无误，防护工程检查无误，各方警戒正常情况下，在规定时间，指挥员即可命令起爆。起爆采用非电起爆。⑽安全检查爆破完成规定间隔时间后，安全检查无误，即可进行机械施工。⑾总结分析爆破后对爆破效果进行全面检查，综合评定各项技术指标是否合理，进一步确认已暴露岩石结构，产状、地质构造、岩石物理力学性质，综合分析岩石单位耗药量，作好爆破记录，聘请有经验的爆破专家进行分析、总结，对下一循环爆破作业进行优化。路堑断面质量检测路基开挖施工时避免超挖和欠挖，做到开挖后的路基边坡直顺，曲线圆顺，坡面平整稳定。路堑石方爆破开挖时派专职安全人员负责现场指挥，严格遵守施工规则，做到准爆，确保开挖后的石质路堑边坡无松石、险石，路基面和坡面平顺，底板平整，无凹凸不平现象；爆堆的位置、高度符合爆破任务的要求，石料适于铲挖、装运，满足路基填筑要求。路堑基床地基条件检测及处理⑴路基开挖后应采用工程地质调绘、原位测试、电法物探，必要时进行钻探取样等方法，加强地基土地基条件的核查与检测工作，换填底面应满足均质地基的要求。⑵当基床以下存在软土或松软土层时，加强边坡稳定、基底地层强度及变形检算，视检算结果采用相应措施。既有路堑扩堑⑴既有线防护针对石质路堑拓宽情况，考虑扩堑石方爆破安全，采用双层排架防护，排架高出爆破体3m，顺线路方向防护范围超出爆破体6m。排架用φ50钢管，竖杆间距1m，横杆间距1.2～1.5m，每个钢管结点用长1.2～1.5m的锚杆（φ22mm）锚固于岩石内，锚固深度不小于500mm，锚杆与钢管防护栏用管卡连接。防护栏高出堑顶部分用φ12mm钢丝绳拉地锚固定，在排架靠山体一侧绑扎竹夹板，顶部铺设钢丝网，形成全封闭防护体系。钢管防护排架布置见图2-2.1-17。图2-2.1-17双层钢管防护排架示意图防护排架钢管搭设先竖杆后横杆，先下后上，钢管对接采取搭接方式，搭接长度大于1m，搭设时及时与坡面锚杆固定。排架拆除从上至下进行，但最低不得低于12m。针对土质路堑拓宽情况，为保证行车及施工人员、车辆安全，在施工区与既有线之间设钢刺网栅栏进行防护。⑵原地下管线拆迁施工前首先与地方政府有关部门和铁路有关部门联系，确定作业区及附近原有地下管线的位置，确定拆迁改建方案。确保行车安全和正常使用。⑶拆除原有支挡结构为保证行车、施工机具及作业人