隧道水壓爆破技術(shù)的施工設(shè)計應(yīng)用

劉發(fā)后

摘要： 結(jié)合項目工程實際，積極推廣隧道水壓爆破技術(shù)，采用水壓爆破新工藝的設(shè)計與應(yīng)用。同時達到提高爆破效率，節(jié)約火工品用量，減少隧道環(huán)境污染，以實現(xiàn)最大的經(jīng)濟效益。

Abstract： Based on the actual project， this paper actively promotes the tunnel water pressure blasting technology， adopts the design of the new technology of hydrostatic blasting， in order to improve the efficiency of blasting， save the amount of firearms， reduce tunnel environmental pollution， and thus achieve maximum economic benefits.

關(guān)鍵詞： 設(shè)計應(yīng)用；隧道；環(huán)保；效益；水壓爆破

Key words： design application；tunnel；environmental protection；benefit；hydraulic blasting

中圖分類號：U455.6 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）17-0128-03

1 水壓爆破技術(shù)的原理以及相關(guān)的流行推廣情況分析

作為與傳統(tǒng)的爆破方式不同的新型爆破技術(shù)，隧道水壓爆破的特點是在隧道光面爆破的炮孔中，根據(jù)設(shè)計計算，在炮孔地步和中間分段置入水袋，利用水比空氣壓縮性小，沖擊波在水中衰減速度慢的原理，炮孔中適當加入水袋后，能夠使爆炸沖擊波更好的傳播，減少爆炸能量消耗，從而提高了爆破效率，節(jié)約炸藥用量，降低開挖成本，大大的提高了隧道開挖的經(jīng)濟效益。同時，水袋中的水在爆破沖擊波作用下形成水霧，起到抑制灰塵的作用，對環(huán)境保護和作業(yè)人員的身體健康起到積極作用。從而達到提高經(jīng)濟效益和環(huán)保的目的。

但是，由于水壓爆破相對于傳統(tǒng)爆破方式所需設(shè)備多、工序多、工藝繁瑣，對于一些較短隧道經(jīng)濟效果不明顯，因此大多數(shù)施工單位仍采用傳統(tǒng)爆破工藝，水壓爆破為等到廣泛推廣。不過，隨著國家對施工環(huán)境要求越來越高，對人身健康也越來越重視，相信在以后的隧道施工中，水壓爆破會得到逐漸推廣。

2 工程簡介

柞山高速LJ-8合同段位于柞水縣杏坪鎮(zhèn)，合同內(nèi)含柴莊隧道和左家灣隧道兩座/747.74m，均為短隧，凈空10.25*5.00m。整體圍巖較好，IV級以上圍巖達90%以上，地下水不發(fā)育。最長單洞490m工期要求7個月，其他均要求小于7個月。環(huán)境保護和標準化有球高，建設(shè)的同時確保不破壞綠水、藍天和白云。綜合以上因素考慮人員職業(yè)健康保護，爆破作業(yè)擬采用水壓爆破施工工藝。

3 施工設(shè)計

3.1 作業(yè)前準備

首先，在進行開工之前一定要先把相關(guān)的爆破技術(shù)人員組織起來，一同深入學習作業(yè)施工的縣官組織設(shè)計內(nèi)容，認真地審閱研究施工的有關(guān)圖紙，明確圖紙中存在的技術(shù)問題，深入了解相關(guān)施工的規(guī)范和施工技術(shù)標準。然后需要技術(shù)人員制定出保證施工過程安全問題的措施，并就施工可能存在的問題提出相對應(yīng)的應(yīng)急策略。一定要保證施工人員的技術(shù)達標，針對參加建設(shè)的施工人員做好相關(guān)的崗前培訓(xùn)以及安全培訓(xùn)，只有那些通過考核擁有上崗證書的人員才能夠上崗參加施工。

3.2 爆破設(shè)計

和常規(guī)的爆破技術(shù)差不多，水壓爆破工藝有著一樣的炮眼布置、掏槽形式、起爆順序與時間間隔、炮眼數(shù)量與深度等設(shè)計要求，但是水壓爆破技術(shù)也就很多不一樣的地方，那就是施工使用的炮泥更多，并且相關(guān)的裝藥結(jié)構(gòu)的形式也有所改變。

圖1中L1代表炮眼底水袋的長度，L2代表炸藥的長度，L3代表炮眼中上部的水袋的長度，L4代表者炮泥的長度，L代表炮眼的深度， L，L1，L2，L3，L4之間的關(guān)系式是：

L4+L3+L2+L1=L

L1是1到2之間藥卷的卷長；

L2代表著常規(guī)爆破的過程中對彈卷裝彈百分之八十的時候其彈卷的卷長。

其中L3/L4必須小于1，也就是說L3必須小于L4，L3/L4有一個最佳比例。

3.3 水壓爆破施工工藝流程（見圖2）

3.4 炮眼加注水袋工藝

①水袋制作。

向炮眼中加注水袋的流程具體是：首先將水灌入到塑料袋里面，接著在炮眼的下面以及中上部分填入水袋。

其中采用浙江省溫州市的鑫瑞包裝機械有限公司所生產(chǎn)的型號為KPS-160的塑料型的灌裝封口機對施工所用的水袋進行封口，所采用的塑料袋都是常見的聚乙烯材料的塑料。針對那些直徑是40mm，袋徑是35mm，袋長大致為200mm的炮眼炮眼來說，在使用封口機之前，需要提前將水管中的空氣都排干凈，然后再把袋子一個一個的都套在封口機的噴嘴上面，等到水袋被灌滿了之后，再進行壓口塑封。這里需要保證水袋灌裝盡可能的飽滿。

②水袋制作要點。

隧道爆破，一般為水平炮眼，為便于裝填水袋，水袋最好的規(guī)格就是長度200mm左右，直徑為35mm左右。

經(jīng)過現(xiàn)場的實際使用情況，確定是u帶最好的厚度大致是0.8mm，如果水袋的厚度過薄的話，水袋的承載力就會比較小，容易被劃破或者產(chǎn)生變形。

水袋裝水要滿，封口密實，不漏、不滲。

3.5 炮泥制作工藝

①炮泥制作。

我們使用的炮泥主要是砂、黏土以及水這三種成分組合而成的，并且這三種成分的重量按照砂：黏土：水=0.1：0.75：0.15。

對于炮泥的加工，我們選擇了由河南省鄭州市的五星機械廠生產(chǎn)的炮泥機，現(xiàn)場炮孔直徑大致為40mm，炮泥的加工直徑大致為35mm到38mm。所使用的粘土都是使用當?shù)氐恼惩?。首先在加工之前清除掉泥土中的一些雜質(zhì)，針對比較大的顆粒采用人工來進行破碎處理，接著使用噴霧器對粘土進行比較均勻的灑水工作，然后將粘土放置兩到三天，接下來根據(jù)粘土土質(zhì)的不一樣對含水量進行調(diào)整，大致保證10%-18%，等到粘土熟合之后，將其裝入到炮泥機的進料倉里面，打開電源，這時候長圓形的炮泥就通過出口慢慢的被擠出來，每200mm分段，這就是最終我們需要的炮泥。

②炮泥制作要點。

在與水攪和之前，過篩，揀出大顆粒，其篩眼目數(shù)為5mm*5mm左右為宜。

炮泥的成分一定要嚴格按照相應(yīng)的比例進行配比。優(yōu)良的炮泥，必須表面比較光滑，在炮泥上面用手指輕輕的按下可以看到指痕并且不可以太容易產(chǎn)生變形，只有這種炮泥才是最好的，不僅保證了一定的水而且便于搗固。

在使用炮泥的兩到三個小時最好就已將將其制作好了，并且不可以對炮泥進行過多的暴曬，也不能擱置太多時間，防止其水分流失。

水壓爆破施工程序類似于隧道常規(guī)爆破流程，所不同的就是增加了上述兩道工序。為了檢測爆破后的粉塵的濃度，還需增加粉塵的測量。水壓爆破排煙與常規(guī)爆破相比，可明顯縮短排煙時間，提高工作效率。

3.6 水壓爆破的施工質(zhì)量要求及注意事項

①爆破設(shè)計原則。

爆破設(shè)計的過程中必須遵守的原則首先是爆破過程要安全穩(wěn)妥，接著需要保證施工便利以及均衡施工，還要保證循環(huán)進尺比較合理，每一個工序之間能夠互相配合。

②爆破參數(shù)的選定。

設(shè)計參數(shù)的選定：

a. 輔助眼之間的距離應(yīng)該保證在60cm～75cm之間；

b. 裝藥的集中度q應(yīng)該保證在8mm～12mm之間；

c. 周邊眼的抵抗線W需要保證在50cm～65cm之間；

d. 周邊眼之間的距離E需要保證在45cm～50cm之間；

e.爆破炮眼布置圖見圖5。

③水壓爆破的工藝目標要求。

a.實現(xiàn)炸藥節(jié)省至少為13%。

b.炮眼的利用率至少實現(xiàn)92%。

c.大大提高巖石的破碎度，對于直徑超過50cm的較大的巖石塊不得超過60%。

d.嚴格控制粉塵的濃度，保證降低一半。

e.減小爆堆之間的距離，縮短至以前的五分之四。

④水壓爆破相關(guān)注意事項。

水壓爆破時，炮眼的角度、位置以及裝藥量等都嚴重是影響著光爆的最終結(jié)果，在設(shè)計布眼時應(yīng)認真按爆破進行設(shè)計。采用人工裝藥。周邊眼按爆破設(shè)計方案，采用間隔裝藥法裝藥，藥卷與藥卷之間用水袋進行間隔。其它炮眼按設(shè)計的裝藥量，進行耦合連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)。

3.7 材料要求

①爆破器材購自合格的生產(chǎn)廠家，導(dǎo)爆管和炸藥應(yīng)在遠離民居的炸藥庫存放。

②導(dǎo)爆管與雷管必須分開存放，導(dǎo)爆管分段位存放，并標識清楚。

3.8 安全措施

水壓爆破除執(zhí)行常規(guī)爆破安全措施以外，針對水壓爆破特點，為確保安全，需增加如下安全措施。

①防止設(shè)備漏電。無論是炮泥機還是灌封機，因炮泥成分中含有水，而灌封機是裝水設(shè)備，所以要防止因水出現(xiàn)的漏電現(xiàn)象，所以在開機前要用儀表檢查是否漏電，以便采取相應(yīng)的措施。

②正確操作炮泥機。炮泥機上料倉有螺旋攪拌翅，工作時絕對不能用手或棍棒撥弄料倉中的物料，以防出現(xiàn)事故，停機后方可用清除料倉壁和攪拌翅上的泥土。

③嚴格控制炮泥回填堵塞長度。炮眼中如用水袋代替炮泥回填堵塞，其爆破飛石比炮泥無回填堵塞時還要多，要遠。為充分發(fā)揮這雙重作用，炮泥堵塞長度不能過短，應(yīng)大于或等于水袋的長度。只有這樣，與常規(guī)爆破相比才能適當縮短爆破時臺車和設(shè)備撤離掌子面的距離。

④裝填到炮眼中的水袋不能滲漏水。

3.9 過程控制及爆破要求

爆破要求：爆破后成形規(guī)整、符合設(shè)計的輪廓，超挖量不得超過5%。炮眼痕跡保存率硬巖（節(jié)理裂隙不發(fā)育）≥80%，中硬巖（節(jié)理裂隙中等發(fā)育）≥70%，軟巖≥50%，并應(yīng)在開挖面上均勻分布。圍巖壁面不平整度（又稱起伏差）的允許值為±15cm。

4 爆后檢查及爆破材料回收處理

4.1 爆后檢查

在響炮30min后方可進入掌子面進行檢查，根據(jù)爆破效果評估，適時對爆破參數(shù)進行調(diào)整。如發(fā)現(xiàn)盲炮應(yīng)由專職爆破員立即進行處理，處理方法為：①二次起爆法：若是由于起爆網(wǎng)絡(luò)連接不良造成的盲炮，可重新連線起爆；②誘爆法：對于不能二次起爆的盲炮，在原裝藥孔附近平行原裝藥孔進行鉆孔，裝入少量炸藥，利用小裝藥將其誘爆；③人工排除法：采用高壓風吹出堵塞物，取出起爆雷管及炸藥。

4.2 爆材退庫

在確認本班次爆破作業(yè)完成后，爆破員離開施工現(xiàn)場前，將現(xiàn)場剩余火工品回收干凈、包括爆堆清理出來的雷管、炸藥，一并退回庫房，做好出入庫登記，做到出入記錄閉合。

5 結(jié)束語

隧道水壓爆破工藝大幅度提高了爆破能量的利用率，降低了炸藥用量，提高了單個循環(huán)進尺，加快了工程進度，提高了經(jīng)濟效益。就項目在建兩個隧道單洞長780米計算，預(yù)計可節(jié)約費用12萬元左右。由于隧道較短，經(jīng)濟效果不是很明顯，但關(guān)鍵在于炸藥爆炸后對水袋中的水起到了霧化作用，有效減少粉塵含量，降低了粉塵及有害氣體的吸收對工人的職業(yè)健康危害。減少爆破材料的用量，達到環(huán)保施工的要求，為柞水的藍天白云環(huán)保工作貢獻了一份力量。

參考文獻：

[1]《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》.

[2]《工程爆破實用手冊》.

[3]《工程爆破常用數(shù)據(jù)手冊》.

[4]《節(jié)能環(huán)保工程爆破》—何廣沂.

[5]《集團公司水壓爆破施工新工藝》.