聚能水壓光面爆破技術(shù)在米林隧道中的應(yīng)用

陳 嚴(yán) 生

(中鐵十七局集團(tuán)第五工程有限公司,山西 太原 030032)

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聚能水壓光面爆破技術(shù)在米林隧道中的應(yīng)用

陳 嚴(yán) 生

(中鐵十七局集團(tuán)第五工程有限公司,山西 太原 030032)

以拉林鐵路米林隧道工程為例，從施工準(zhǔn)備、鉆孔、清孔、裝藥、爆破、出碴、初期支護(hù)等方面，闡述了聚能水壓光面爆破技術(shù)的主要施工工藝，經(jīng)實(shí)踐證明，該技術(shù)簡(jiǎn)化了裝藥步驟，縮短了鉆爆時(shí)間，降低了施工成本。

隧道，水壓光面爆破，聚能管，裝藥量

拉林鐵路米林隧道位于林芝地區(qū)米林縣，念青唐古拉山與喜馬拉雅山之間的藏南谷地高山區(qū)。其中，米林隧道全長(zhǎng)11 560 m，地質(zhì)覆蓋層主要為第四系碎石土、細(xì)砂、卵石土，下覆基巖為片麻巖、糜棱巖及碳酸鹽巖塊。隧道主要為Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)圍巖，發(fā)育有巖爆和高地溫等不良地質(zhì)。隧道采用新奧法施工，鉆爆法作為隧道開挖掘進(jìn)的主要施工技術(shù)手段。聚能水壓光面爆破技術(shù)在此得到了實(shí)踐應(yīng)用，主要介紹聚能水壓光面爆破技術(shù)的主要施工工藝，工程實(shí)踐及效果，為今后隧道施工積累了可靠的經(jīng)驗(yàn)。

1 主要施工工藝

1.1 施工準(zhǔn)備

1)爆破設(shè)計(jì)：米林隧道進(jìn)口圍巖等級(jí)以Ⅱ級(jí)圍巖為主，主要為片麻巖，全段面開挖，開挖斷面尺寸高8.6 m×寬7.6 m，全斷面56 m2。鉆爆采用垂直楔形掏槽，常規(guī)光爆法總炮眼數(shù)量為136個(gè)，其中周邊眼45個(gè)、掏槽眼(輔助掏槽)46個(gè),輔助眼29個(gè),抬眼6個(gè),底板眼10個(gè)，輔助眼設(shè)計(jì)深度為3.8 m，掏槽眼設(shè)計(jì)深度為4.7 m。采用聚能水壓光面爆破時(shí)，將周邊眼間距調(diào)整為1 m，即周邊眼數(shù)量減少一半。

2)炮泥制作：炮泥主要采用黏土、砂和水三種材料。黏土采用干凈的普通黏土，含水量控制在8%以下，顆粒不超過10 mm，清除草根等雜物。砂采用潔凈細(xì)砂，最好使用河砂。黏土和砂中如摻雜了小碎石塊時(shí)，需先過篩處理，防止卡炮泥機(jī)葉片發(fā)生故障。

炮泥使用PNJ-A炮泥機(jī)制作。加工炮泥的前一天，把過篩黏土、砂和水按0.75∶0.1∶0.15的配比人工拌合、燜料，提高制成炮泥的柔韌性。制作時(shí)，首先在料斗中加入燜好的泥料約20 kg，再打開電源，在轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋推壓下，泥料邊向前輸送并擠壓密實(shí)，在臥式螺旋輸送成型器端頭不斷地?cái)D壓出來，生產(chǎn)出來的炮泥按照20 cm～30 cm的長(zhǎng)度進(jìn)行切割。炮泥一般在使用前1 h～2 h制作，外包裹塑料薄膜在陰涼處存放。

3)水袋制作：水采用潔凈無油污的施工用水，水袋采用聚乙烯塑料袋，長(zhǎng)200 mm，直徑為35 mm，袋厚約為0.8 mm。水袋采用專用設(shè)備KPS-60塑料袋灌裝封口機(jī)制作。開機(jī)前進(jìn)行定量調(diào)節(jié)，打開機(jī)器后門，松開泵連桿端頭螺母，調(diào)節(jié)位移蝶形螺母即可得到所需灌裝容量，順時(shí)針減少，反之增大。調(diào)整好后擰緊端頭螺母，以防松動(dòng)移位；打開電源，指示燈亮，調(diào)節(jié)溫控調(diào)節(jié)器，當(dāng)封口溫度由綠燈變?yōu)榧t燈時(shí)，即達(dá)到所調(diào)解封口溫度。在開始灌注封口前，把主開關(guān)撥上，等機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)兩次，使計(jì)量泵內(nèi)吸滿水，將空氣排除后，把主開關(guān)撥下，塑料袋由人工用雙手拇指和食指夾住，套在出水管口上，按啟動(dòng)開關(guān)，完成自動(dòng)灌注和封口。

4)聚能管組裝：聚能管根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為2.5 m,主要原料為半壁管，乳化炸藥和起爆雷管。半壁管是PVC管，由專業(yè)工廠生產(chǎn)，聚能管由2個(gè)半壁管組成，半壁管有1個(gè)凹進(jìn)去的槽叫聚能槽，壁厚2 mm。乳化炸藥為施工現(xiàn)場(chǎng)通用炸藥，起爆雷管為施工現(xiàn)場(chǎng)通用的非電毫秒雷管。

往半壁管注藥是組裝聚能管裝置主要工藝。主要設(shè)備為裝藥桶，小型空壓機(jī)和注藥槍等三種設(shè)備。裝藥桶高50 cm,直徑22 cm,不銹鋼材料制作；空壓機(jī)功率800 W，重23 kg；注藥槍長(zhǎng)45 cm，重0.8 kg。首先將乳化炸藥拆除外包裝裝入到裝藥桶內(nèi)，再用空壓機(jī)加壓將裝藥桶內(nèi)炸藥轉(zhuǎn)移到注藥槍內(nèi)，炸藥槍滿后，給炸藥槍加壓，向半壁管內(nèi)連續(xù)不斷地注入炸藥，注意絕對(duì)不能超過控制壓力，然后將兩個(gè)半壁管相扣，裝上起爆雷管，外用卡套卡住。

1.2 鉆孔及清孔

先放好斷面中線，水平，并在開挖面劃好輪廓線和炮眼位置，炮眼的深度、角度、間距要符合先前鉆爆參數(shù)設(shè)計(jì)及技術(shù)交底要求。鉆孔臺(tái)車就位，采用風(fēng)槍，空壓機(jī)等機(jī)具鉆孔到位，裝藥前將炮眼內(nèi)泥漿、石屑吹洗干凈。

1.3 裝藥及爆破

1)裝藥：聚能水壓光面爆破與常規(guī)光面爆破相比，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際裝填順序根據(jù)炮眼作用不同分別為：輔助眼：先往炮眼最底部裝填一袋水袋，必須把水袋捅到底，隨后裝填藥卷，藥卷數(shù)量要比常規(guī)爆破少1卷，藥卷必須與最底部水袋靠緊，然后用PVC管量測(cè)炮眼還有多深，其深度的1/2為裝填水袋的累計(jì)長(zhǎng)度。掏槽眼：裝藥順序與輔助眼裝藥順序一致，只是在裝藥卷的數(shù)量上比常規(guī)爆破少2卷。周邊眼：先裝填一節(jié)水袋，然后將聚能管裝置裝入到周邊眼內(nèi)，聚能槽方向一定要沿著輪廓線方向放置，最后用水袋炮泥堵塞炮眼。

2)爆破：起爆網(wǎng)絡(luò)采取孔內(nèi)延期微差、孔外簇聯(lián)的起爆方式，各引爆雷管之間采取并聯(lián)的方式，以保證起爆網(wǎng)絡(luò)的可靠性和準(zhǔn)確性。導(dǎo)爆索連接方向和連接點(diǎn)的牢固性；導(dǎo)爆管不能打結(jié)和拉細(xì)；引爆雷管用黑膠布緊緊包扎在離一簇導(dǎo)爆管自由端10 cm以上處，網(wǎng)絡(luò)聯(lián)好后，要有專人負(fù)責(zé)檢查，確認(rèn)無誤后，方準(zhǔn)起爆。起爆順序：從掏槽眼開始，輔助眼依次向外進(jìn)行，最后是周邊眼、底板眼。

1.4 出碴及初期支護(hù)等

爆破后，立即通風(fēng)，進(jìn)行排煙降塵，聚能水壓爆破有效減少了粉塵量，縮短了通風(fēng)時(shí)間。然后進(jìn)行危石，啞炮等排險(xiǎn)，確認(rèn)無誤后，出碴車外運(yùn)棄碴，初期支護(hù)，噴射混凝土等后續(xù)施工。

2 工程實(shí)踐效果

拉林鐵路米林隧道施工中，為了提高隧道光面爆破效果，減少隧道超欠挖，在水壓光面爆破的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新增加了聚能管裝置，實(shí)踐應(yīng)用了聚能水壓光面爆破技術(shù)。

在米林隧道中選取了兩段相同條件的圍巖級(jí)別的掌子面，分別進(jìn)行了全斷面聚能水壓光面爆破和全斷面水壓光面爆破。炮眼布置如前所述，爆破的掏槽形式、炮眼布置、數(shù)量、深度等設(shè)計(jì)與水壓光面爆破基本一樣，不同的是聚能水壓光面爆破減少了一半周邊炮眼數(shù)量，且采用了聚能管裝置。實(shí)踐后，對(duì)爆破效果和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了對(duì)比分析，從現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)效果看，聚能水壓光面爆破的超欠挖情況優(yōu)于水壓光面爆破。從經(jīng)濟(jì)效益上分析，在炸藥用量一致的情況下，實(shí)施聚能水壓光面爆破后，一是光爆輪廓線圓滑，裝藥量不增加的前提下，孔距增大，減少周邊炮眼50%數(shù)量，減少鉆孔人員，簡(jiǎn)化了裝藥步驟，縮短了鉆爆時(shí)間，進(jìn)一步降低了施工成本；二是圍巖巖面平整，為錨噴、襯砌等工序創(chuàng)造了有利條件，同時(shí)還減少了超挖和回填混凝土的數(shù)量，節(jié)約了成本，取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)語

通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，聚能水壓光面爆破技術(shù)適用于隧道 Ⅱ 級(jí),Ⅲ 級(jí)圍巖，取得了良好的效果。聚能水壓光面爆破技術(shù)是水壓光面爆破技術(shù)的延伸發(fā)展及技術(shù)創(chuàng)新。目前，它還處于工程實(shí)踐試驗(yàn)階段，對(duì)于軟弱圍巖等地質(zhì)條件應(yīng)用仍需進(jìn)一步探索和總結(jié)。它和水壓光面爆破可謂是一對(duì)孿生兄弟，未來將具有較高的經(jīng)濟(jì)推廣價(jià)值。

[1] 劉殿中.工程爆破實(shí)用手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1999.

[2] 何廣沂.工程爆破新技術(shù)[M].北京:中國鐵道出版社，2000.

[3] 秦建飛.聚能預(yù)裂(光面)爆破技術(shù)[J].工程爆破，2007,13(2):19-24.

Application of energy-gathering smooth hydraulic blasting technology in Milin tunnel

Chen Yansheng

(China Railway 17th Bureau Group 5th Engineering Co., Ltd, Taiyuan 030032, China)

Taking Milin tunnel engineering of La-Lin railway as an example, starting from aspects of construction preparation, drilling, hole cleaning, powder charge, blasting, mucking and removing and preliminary support, the paper describes major construction technologies of energy-gathering smooth hydraulic blasting technology. Practice proves that: the above-mentioned technology simplifies the powder charge procedures, shortening drilling time and reducing construction cost.

tunnel, smooth hydraulic blast, energy gathering pipe, charge mass

1009-6825(2017)08-0176-02

2017-01-03

陳嚴(yán)生(1981- )，男，工程師

U455.6

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