邻近高铁营业线高路堑石方非爆破施工及防护工法

邻近高铁营业线高路堑石方非爆破施工及防护工法1.前言在路基石方施工中，因传统的控制爆破施工存在着各种不可预测的风险，固在爆破设计中遵循着坚持“线路封闭在前，爆破在后”的原则，然而高铁营业线上，因其客流量大且行车速度快，所以不能进行封锁施工；同时在爆破中产生振动、噪声、有害气体、飞石等，对既有高铁运营和结构也会产生不可忽视的影响。

如果有一种成熟的非爆破、无振动施工技术，将是对石方施工的一种革命。

邻近高铁营业线高路堑石方非爆破施工及防护新技术是结合新建福厦铁路增开惠安西站工程，由中铁十一局集团建筑安装工程有限公司经过工程实践和技术创新取得的。

首先针对目前国内只有普通铁路营业线施工安全预警体系，开展科技攻关，首次建立既有高铁营业线施工安全预警体系。

然后针对高铁营业线施工的特殊性，应用非爆破综合体施工技术，通过对不同的岩层、不同施工里程和部位的研究，应用力学分析方法计算结构应力，对施工部位进行分区作业并确定相对的施工工艺，分别为无声静态破除法、人工小型机械预裂法和机械切除法。

通过对温差效应的研究，对岩层结构温度的试验，研发出针对不同季节，适合本地区静态破碎剂的用量、孔眼深度和孔径。

因其技术的先进性，该成果先后取得中铁十一局集团建筑安装工程有限公司优秀科技论文一等奖，中铁十一局集团建筑安装工程有限公司2014年QC成果一等奖，湖北省工程建设QC 成果一等奖，国家工程建设QC成果三等奖。

通过湖北省襄阳市科技信息研究所查新检索中心查新，目前国内没有高铁高路堑石工程相关的描述，该技术为国内首次应用，通过中国铁建科工评审，其关键技术为国内领先水平。

该技术的成功应用将丰富我国高速铁路营业线的施工技术，使技术更加安全，增强国家相关的技术水平，提高竞争力。

对类似工程具有指导性作用。

2.工法特点2.1多项技术为高铁施工中首次应用：高路堑石方非爆破施工技术为高铁营业线上首次应用；通过对普通铁路施工安全防护体系研究，建立的高铁施工安全预警防护体系技术，该技术为首次应用。

2.1安全、质量效果明显：在石方施工中, 传统的控制爆破施工产生振动、飞石、抵抗线难控制等，存在着各种不可预测的安全风险和边坡质量难控制的缺陷。

非爆破施工技术的应用，因其无声，无振动、飞石等，可有效的保证行车和人员的安全，并提高边坡施工质量。

2.3缩短施工工期节约施工成本：因国家对火工品管制严，审批手续复杂且成本高，非爆破技术直接节约了成本。

同时解决了公安部《民用爆破物品安全管理条例》（国务院令466号）规定“露天爆破不宜在夜间进行作业”和既有高铁线路施工必须在夜间天窗点内作业的矛盾，使高铁营业线土石方白天施工变成了现实，缩短了施工工期。

2.4环保效果明显：解决了控制爆破等传统施工工艺带来爆破物、灰尘、噪声、有害气体的污染，改善了环境、避免的资源浪费，减少了机械设备的投入，降低油耗，减少废气排放，有效节约了能源，保护了环境，在环保和节能方面效益显著。

2.5该施工技术推广性及操作性强。

3.适用范围本工法适用于紧邻高铁营业线的土石方施工。

同时也适用于邻近普通铁路、高速公路和闹市内等安全风险大的施工区域。

对施工复杂，施工安全要求高的地方，其技术的先进性尤为突出。

4.工艺原理针对不同岩层和施工部位采取不同的施工工艺：主要采用人工小型机械破除法和无声静态破除法两种方法相结合的方式，充分利用各自的优缺点，进行互补。

对强风化石，次坚石采用人工小型机械破除法，打完眼后，直接预裂破除，充分利用其快速有效的优点。

对弱风化花岗岩及部分辉绿岩，因人工小型机械破除法，打孔困难，同时预裂破除更加困难，采用无声静态破除法，打完眼后填充灌注静态破碎剂后，产生巨大膨胀压力（可达30～50MPa）将岩石（抗拉强度为4～10 MPa）胀裂。

在标高降到一定高程内，因其有充分的工作面采用机械切割法作为铺助施工。

在施工全过程采用高铁营业线施工安全预警防护体系：首先在重点施工现场建立了和远程建立了视频监控系统，对现场的安全进行全方位的辅助管理，并采用振幅器进行既有线路安全监控预测，为全面的掌控现场安全作业情况以及后续安全施工提供了必备条件。

在施工中利用角钢加竹排排架，结合布鲁克网进行层层防护，施工中从两边向中间自上而下分层台阶开挖，并预留2m 自然硬隔离墙，最后利用天窗点，向远离营业线方向剥离预留挡墙等方式，来保证施工安全。

5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程图5.1工艺流程图5.2操作要点5.2.1施工部署原则由于新建福厦线增开惠安西站工程是高铁运营线加站工程，在石方工程施工部署中考虑以下内容：1．就石方爆破作业组织了有关专家进行了分析论证并与铁路公安部门协商后，得出高铁运营线安全范围内严禁进行爆破作业，首先公安部《民用爆破物品安全管理条例》（国务院令466号）规定，露天爆破不宜在夜间进行作业，其次福厦营业线行车密度大、车速快，禁止白天封锁施工。

2．路堑高坡陡，石方集中，且主要为球状堆积，坡面不规则，抵抗线难以控制，且临空面面向营业线,防护相当困难。

施工与运营干扰大，高铁营业线施工夜间天窗要点封锁次数多。

施工部署原则：安全防护预警在前，全过程安全防护测控。

施工中以无爆破振动，不产生抛射物，白天施工时坚持预留2m自然隔墙，最后利用夜间天窗点进行2m预留隔墙施工为原则。

5.2.2组建高铁营业线施工安全预警体系首先向南昌铁路局进行施工区域限速申请。

然后在施工区域的两端800m的位置设置两端防护人员，工地设置工地防护人员；施工中进行一机一人一防护，所有进场施工机械配备对讲机，两端防护人员看到动车来时，通过对讲机用哨子通知机械操作手和防护人员，机械操作手立即停止机械操作，如果机械手没有停止作业，机械防护人员立即通知机械操作手停止作业，动车过后，防护人员通知机械开始作业。

在派驻站联络员的基础上，请来了工务段人员长驻工地协同防护，如果遇到紧急情况，可通过驻站联络员及工务驻地协同防护人员双重正式通道进行处理。

在施工重点部位及远程建立视频监控系统做为辅助安全监控预警，通过远程监控视频系统对现场进行全方位安全预警监控：1、对现场防护人员及机械设备进行管理监测，发现人员离守岗位或对动车监控不到位，立即通知相关人员进行补强；2、对经过施工现场的动车进行监控和数据采集，对采集的数据进行分析整理，找出列车经过的时间段及各种恶劣天气下晚点的规律，对现场进行辅助施工；3、对施工现场进行管理监控，定期调出监控视频进行分析讨论，对人员和机械设备的窝工，施工方案的缺陷及安全隐患进行定期采集分析，作为施工现场的辅助管理。

惠安西站安全防护布置图征地红线视频监控摄像头图5.2.2安全预警体系利用振幅器监测技术等对既有高铁线路监测，分别对动车经过时的振幅数据，现场施工时产生的振幅数据及动车经过和现场同时施工的振幅数据分别进行监测，并把现场采集的原始数据及分析数据分别报设计、监理、业主及工务四方，对现场线路进行提前预警测控等。

表5.2.2 线路振幅计数据记录表5.2.3施工作业防护措施防护为土石方施工的重中之重，必须在土石方施工之前全部完成，方可进行土石方施工。

具体措施如下：1.利用天窗点做好角钢架+竹排排架防护，做法为在基本站台一级平台标高约48.52m以上部分及二号站台标高约45.8m以上部分采用角钢架+竹排排架进行防护。

2.然后利用天窗点进行骨架护坡等拆除和边坡的清理。

防护架具体做法如下：本站台一级边坡标高48.52m以上部分及二号站台标高45.8m以上部分布置角钢架+竹排排架防护，竖向双向角钢（背靠背焊接）间距5m设置，两个双向角钢间再在布设一根单角钢，角钢的结构尺寸为∠100×100×6，排架竖向高为2m，基础参考硬隔离护栏基础做法实施。

横向布角钢间距0.6m，角钢架靠近坡面一侧绑扎竹排，离地面1.5~1.8m范围内设置斜拉钢筋一根，使钢筋拉线锚定入岩层稳定的既有边坡内，防护排架的搭设提前要点天窗点内施工完成。

（见图5.2.3-1、图5.2.3-2）图5.2.3-1 角钢排架正面示意图图5.2.3-2 线路防护设置横断面图3.在基本站台标高48.52以下及二站台标高45.8以下部分，采用布鲁克网锚定进行封闭式防护如图：锚杆图5.2.3-3被破除石体防护示意图5.2.4施工区域划分及作业方法根据实际情况和现场调研结果，采取分区域、分阶段（里程）组织施工。

施工区域划分及作业方法如下：1.第一施工区域：站房±0.00以上部分土石方施工，施工里程为(DK156+500~650), 主要以站房板块为主，如下图：图5.2.4-1第一施工区域面图经测算第一施工区开挖边线到坡脚线的距离为70.16m，施工宽度为47.8m。

此部分主要是挖普通土、硬土和局部次坚石。

从运营线安全考虑，采用从两边向中间自上而下进行分层台阶开挖法，层高严格控制在2~3m，在土石方施工过程中沿线路方向预留2.0m的土石方，形成自然的硬隔离墙，以确保路基施工安全，最后利用夜间天窗点，向远离营业线方向剥离预留挡墙。

施工方法采用挖掘机和自卸汽车配合，装运土石方到指定地点,部分土石方中夹有孤石,小型孤石采用挖掘机直接装运,大型孤石采用人工配合小型机械破除。

2.第二施工区域：±0.00标高到站台基底面，施工里程为(DK156+335~785), 此区域的高度为50.87（±0.00）-43.48（站台底高）=7.39m，从设计图纸中可以看出，左侧到坡脚的距离宽为10m左右，右侧到坡脚的距离宽为18.57m，站台平面总宽为14.47m（包括平台和排水沟），如下图。

图5.2.4-2第二施工区域面图第二施工区开挖主要是次坚石，针对其特性，施工组织上采用从两边向中间自上而下进行分层分台阶开挖法，层高严格控制在2~3m。

采用无声静态破除法为主，人工小型机械破碎法进行辅助的施工方法。

同时在线路方向预留2m的土石方，形成自然的硬隔离，以确保路基施工安全，最后利用夜间天窗点进行施工。

，硬隔离的施工方法为：白天钻孔，灌注药剂养生，晚上利用天窗点，进行破除。

3.第三施工区域：这样对线路安全最有保证。

施工里程为156+000~157+260（除第一、第二区域段），以采用无声静态破除法施工，在站台里程范围内施工里程为(DK156+335~785)（第二区域段施工里程段内），以采用无声静态破除法施工，如工期要求紧时，并且条件合适时采用机械切割法铺助施工。

在施工中还是预留2m硬隔离墙，以确保路基施工安全，最后利用天窗点，向远离线路方向剥离。

5.2.5主要施工工艺静态破除施工：操作前确定已准备以下材料物品：药剂、洁净拌和水、盛水桶、拌和盆和水瓢、桶棍（水平灌装），防护眼镜、橡胶手套、备用洁净水和毛巾。

1、设计布眼及钻孔布眼前尽量确定有一个以上临空面，有临空面时，临空面为线路垂直方向, 从两边向中间分层台阶法施工，石方施工向垂直于线路两侧方向，这样对线路影响最小，层高严格控制在2~3m。