水壓爆破技術(shù)在隧道掘進(jìn)施工中的運用

何祥松

(貴州省公路開發(fā)有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550000)

1 引 言

在隧道工程掘進(jìn)施工中，水壓爆破技術(shù)為國家級工法，采用特制水袋以及炮泥封堵炮孔，同時將水作為媒介，可保證炸藥所產(chǎn)生的能量在傳播過程中不發(fā)生損失，進(jìn)而提高炸藥利用率，同時減少炸藥用量，避免在爆破過程中產(chǎn)生噪音污染以及粉塵污染。在隧道工程掘進(jìn)施工中應(yīng)用水壓爆破技術(shù)，顯著提高隧道工程建設(shè)效益，因此，對水壓爆破技術(shù)在隧道工程施工中的應(yīng)用方式進(jìn)行深入研究意義重大。

2 水壓爆破基本原理

在隧道工程水壓爆破施工中，需將一定量水灌注至孔中的某個部位，再應(yīng)用砂漿機進(jìn)行填充，水的壓縮性小，并且熱損耗小，因此在爆破過程中，爆炸能量幾乎不會損失，可減少炸藥消耗量。另外，在水的沖擊作用下，高壓水的瓦斯爆炸可產(chǎn)生巨大沖擊作用，并形成水楔。水楔具有楔形效應(yīng)，可促進(jìn)裂縫不斷擴(kuò)展，保證破碎件膨脹均勻性。除此以外，在高溫高壓環(huán)境中，洞內(nèi)水發(fā)生霧化，可有效吸收爆破過程中所產(chǎn)生的大量有毒有害氣體以及粉塵，避免對施工周邊生態(tài)環(huán)境造成不良影響。

3 水壓爆破施工技術(shù)優(yōu)勢

在隧道工程掘進(jìn)施工中，常規(guī)爆破技術(shù)為無回填堵塞爆破施工技術(shù)，將藥卷以及起爆雷管填入至炮眼中，在起爆后，藥卷即可產(chǎn)生爆轟波，并且可在炮眼中傳播，在炮眼無回填部位充滿空氣，因此，爆轟波的部分能量會因壓縮而損失，無法充分應(yīng)用炸藥爆炸所產(chǎn)生的能量。另外，常規(guī)爆破技術(shù)所產(chǎn)生的振動以及沖擊波強度較大，粉塵濃度高，不利于施工現(xiàn)場安全和環(huán)境管理。

水壓爆破技術(shù)能夠有效解決常規(guī)爆破技術(shù)的各類弊端，裝藥結(jié)構(gòu)形式，在鉆孔數(shù)量、布孔形式、起爆次序、裝藥量等方面均相同，二者之間的區(qū)別在于，在水壓爆破技術(shù)的實際應(yīng)用中，在各個炮眼中，根據(jù)既定位置以及比例裝入藥包和水袋，同時再應(yīng)用專業(yè)設(shè)備制作炮泥進(jìn)行回填處理。通過將水袋裝填入炮眼中，在藥包爆炸過程中即可產(chǎn)生爆轟波，能夠在水中傳播至炮眼圍巖，并且在傳播過程中不會發(fā)生能量損失。炮泥是采用土、砂以及水，按照一定比例進(jìn)行配置的，在曬干后硬度和密度均比較大，能夠?qū)ζ鸨^程中由于膨脹作用而沖出排煙的氣體量起到抑制作用，進(jìn)而減少粉塵量，可被推廣應(yīng)用于長大隧道工程爆破開挖施工中。

4 隧道工程概況

某隧道工程全長為1.98 km，在該隧道工程掘進(jìn)施工中，選用水壓爆破技術(shù)，與常規(guī)爆破施工方案相比，炮眼分布形式、數(shù)量均相同，但是裝藥結(jié)構(gòu)有一定區(qū)別，要求在常規(guī)爆破方案的基礎(chǔ)上加設(shè)水袋，并進(jìn)行回填處理，將炮泥作為堵塞材料。在炮孔裝藥過程中，按照從下至上的順序分別裝入水袋、雷管、炸藥、水袋以及炮泥，在裝藥過程中，需對炮孔深度進(jìn)行測量，同時根據(jù)炮孔深度嚴(yán)格控制裝藥量，在確定裝藥量后，即可裝藥，在隧道工程掘進(jìn)施工前進(jìn)行試驗分析，測量炮孔深度。在本工程施工中，炮孔中水袋以及炮泥的比例為3∶40。

5 隧道掘進(jìn)施工中水壓爆破技術(shù)的應(yīng)用要點

5.1 水壓爆破工藝流程

水壓爆破技術(shù)流程與普通爆破施工方式相比有一定區(qū)別，在爆破前，要求對炮泥以及水袋進(jìn)行加工處理，并嚴(yán)格依據(jù)裝藥順序加入至炮孔中。

5.2 水壓爆破設(shè)備

在本工程水壓爆破施工中，需使用炮泥機以及水袋機，采用塑袋灌裝封口機制作水袋，并應(yīng)用炮泥機制作炮泥。

5.3 炮泥加工

(1)炮泥原材料包括黏土、砂以及水，在選用黏土?xí)r，要求避免有較大雜質(zhì)，黏土含水量控制在8%以內(nèi)，選擇干凈細(xì)砂，如河砂，而砂含水量需控制在3%以內(nèi)。(2)在炮泥制作過程中，首先需混合溶液，新土、砂以及水的混合比例為0.75∶0.09∶0.16，混合完成后，即可將其裝入至料斗中并進(jìn)行擠壓，當(dāng)炮泥成型后，即可切割成長度為25 cm左右的長條。

5.4 水袋加工

(1)水袋制作原材料包括塑料袋以及水，塑料袋長度為200 mm，厚度為0.8 mm，而直徑為35 mm。(2)在水袋制作過程中，首先打開封口機進(jìn)行預(yù)熱，然后再制作水袋，在制作過程中，應(yīng)注意避免排水管中有空氣，當(dāng)準(zhǔn)備工作完成后，即可將塑料袋安裝在噴嘴上，在裝滿水后即可封口。在炮孔裝藥過程中，需采用從下至上的裝藥順序，避免產(chǎn)生縫隙。在對水袋裝水時，可應(yīng)用炮棍進(jìn)行敲打，確保炮眼能夠達(dá)到規(guī)定位置，在應(yīng)用炮泥進(jìn)行堵塞時，也需可采用炮棍敲打，保證炮泥堅固性。

5.5 施工注意事項

(1)炮泥加工問題及解決方法

①料斗口拌料的下移難度比較大，對此，可在攪拌器中加入一定量水，并翻轉(zhuǎn)攪拌機，加入適量稀混合液，避免機械設(shè)備長時間未使用而發(fā)生干結(jié)，確保能夠保持濕潤狀態(tài)。②如果成形器無法形成炮泥，可能是由于裝置內(nèi)部堵塞或者混合液干燥，對此，可去除模板中的混合液，并進(jìn)行優(yōu)化配置，對成型器表面進(jìn)行全面清理，在清理完成后即可再次安裝并重新投入使用。

(2)水袋制作常見問題及原因

①供水不足或者供水時間不足，一般是由于進(jìn)水口被堵塞或者進(jìn)入異物所造成的，另外，如果進(jìn)氣管中有空氣沒有排出，也可影響供水過程。②密封泄漏，該問題的產(chǎn)生原因包括線路損壞、線路不同點、溫度控制器發(fā)生損壞等。③間歇，造成間歇的原因有板蓋移動以及損壞等。對此，在施工前，應(yīng)對炮眼進(jìn)行全面檢查，確保干凈，避免有異物導(dǎo)致水袋被劃破進(jìn)而漏水，對施工質(zhì)量造成不良影響。在施工過程中，必須對水袋質(zhì)量進(jìn)行仔細(xì)檢查，確保在充滿水后不會發(fā)生漏水問題。另外，在炮泥制作方便，應(yīng)提前2.5 h左右制作炮泥，避免過早制作完成導(dǎo)致炮泥發(fā)硬，進(jìn)而導(dǎo)致灰塵增加。

5.6 施工效果分析

(1)炸藥用量少，可提高炸藥二次利用率，節(jié)約施工成本。(2)有利于縮短爆破時間，提高隧道掘進(jìn)施工效率。(3)可減少施工環(huán)節(jié)粉塵量，避免對生態(tài)環(huán)境造成不良影響。與常規(guī)爆破施工技術(shù)相比，通過將水壓爆破技術(shù)應(yīng)用于該隧道工程掘進(jìn)施工中，可節(jié)約27.5 kg左右炸藥量，排煙時間也可縮短0.5 h。在水壓爆破技術(shù)的實際應(yīng)用中，在裝設(shè)水袋時需耗費一定時間，但是可縮短施工時間，減少粉塵排放量，同時還可有效減少資源浪費。

6 結(jié) 語

綜上所述，在隧道工程掘進(jìn)施工中，水壓爆破技術(shù)為新型技術(shù)類型，應(yīng)用優(yōu)勢明顯，不僅能夠有效提高隧道工程掘進(jìn)施工質(zhì)量，同時還可減少對生態(tài)環(huán)境所造成的不良影響。本文結(jié)合工程實例，對水壓爆破技術(shù)的應(yīng)用方式進(jìn)行分析，其在隧道工程掘進(jìn)施工中應(yīng)用優(yōu)勢明顯，為推廣應(yīng)用水壓爆破技術(shù)，還需對該項技術(shù)進(jìn)行深入研究，推廣水壓爆破技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，進(jìn)而推動隧道建設(shè)穩(wěn)定發(fā)展。