青荣项目    穆如意       

摘要：隧道水压爆破是在传统的隧道光面爆破中加入水袋的施工方法。因为炸药爆炸引起的冲击波在水中的衰减速度远远小于在空气中衰减的速度，所以加入水袋后，能够使爆炸冲击波更好的传播，减少爆炸能量消耗，从而提高了爆破效率，节约炸药用量，降低开挖成本，大大的提高了隧道开挖的经济效益。

关键词：隧道；水压爆破；效益

1.研究背景

近年来，我国在不断的加大高速公路和高速铁路铁路投资，随着火车速度的提高，对铁路选线的要求也不断提高，桥隧比重在不断增大，尤其在我国西南地区、东南沿海崇山峻岭地区，桥隧占的比重越来越大，随着科技和机械设备的不断更新和发展，隧道的设计长度也在不断的增加，成为施工中的重点难点工程和控制工期的工程。

但是目前我国隧道爆破掘进的现状是，几乎所有的隧道爆破掘进的炮眼采取无回填堵塞，或仅用炸药箱纸壳卷成卷塞入光爆眼口上，致使炸药爆炸能量大部分被浪费，炸药能量利用率低下。而“隧道掘进水压爆破”其创新点是：“往炮眼中一定位置注入一定量的水，并用专用的设备制成的‘炮泥’回填堵塞炮眼”，大大减少了炸药能量的外泄，提高了炮眼利用率，加快了隧道开挖进度，提高了经济效益。并且在炮孔中加入水袋后，炸药爆炸后对水起到了雾化作用，大大降低了爆炸时产生的粉尘，真正做到了环保施工。

2.爆破原理

隧道水压爆破是利用在水中传播的爆破应力波对水的不可压缩性，使爆炸能量经过水传递到炮眼围岩中几乎无损失，十分有利于岩石破碎。同时，水在爆炸气体膨胀作用下产生的“水楔”效应有利于岩石进一步破碎，炮眼中有水可以起到雾化降尘作用，大大降低粉尘对环境的污染。

（1）炸药在爆炸时产生的冲击波，在水中的衰减速度要远远小于在空气中衰减的速度。所以在炮孔底部加入一定量的水袋，使炸药产生的冲击波通过水袋直接作用在岩石上，大大的减少了炸药能量的消耗，提高了炮眼利用率。

（2）炮眼中的水袋，在炸药爆炸的作用下，会产生“水楔”效应，有利于围岩的进一步破碎，减少爆破产生的大块率。堵塞水袋在爆炸的作用下会产生雾化作用，可以吸收粉尘，降低爆破后的粉尘浓度，减少了爆后对环境的污染。

（3）由于采用了炮泥加水袋堵塞，避免了炸药能量的外泄，炸药能量充分利用在爆破岩石上，使得爆破效率提高，减少了炸药的消耗，提高了隧道开挖的经济效益。

3.水压爆破设计

水压爆破设计与传统的隧道光面爆破设计方案基本相同，只是在装药结构和炮孔堵塞上进行了适当的调整。

3.1  爆破器材

根据施工中常用的爆破器材、现场设备的选用，以及水压爆破的特殊要求，爆破器材选用直径为32的防水乳化炸药，并采用电雷管和导爆管雷管作为起爆器材。炮孔内所用水袋及堵塞材料都由专用机械加工而成，长度约为20cm。

3.2光面爆破参数的确定

3.2.1孔距

根据现有设备，炮眼直径为d=40mm，所以周边孔间距a=（8～16）d=32～㎝。

3.2.2不耦合系数与光爆层厚度

光面爆破的不耦合系数λ=d0/d(d0为装药直径)在0.8～1之间变化，当λ变小时，孔壁上的最大切向应力减小，爆炸波作用时间延长，有利于应力叠加和应力集中，产生拉伸裂隙， 而不宜产生粉碎。生产实践表明，增大不耦合系数，采用空气间隔装药，可以消除压碎破坏，控制放射状裂隙的产生，提高炮孔的残留率。根据最小抵抗线与炮孔间距的关系:光爆层厚度w=a/λ。 

3.2.3周边眼延米装药量

    周边眼装药量:q1=cwa=0.06～0.15㎏/m

    式中:c-爆破系数，在通常情况下，c=0.2～0.5㎏/m3；

3.3钻爆设计示意图

钻爆设计示意图如图3-1所示

4.装药方法、装药结构及炮孔堵塞

4.1 装药方法

采用人工用木制炮棍装药，由施工人员将药卷逐个装入炮孔，并用炮棍轻轻捣实，避免药卷之间间隔较大，影响传爆。在装药过程中严禁大力用炮棍捣实炸药，防止用力过猛后使水袋破裂或使装药密度过大，造成炸药压死拒爆。

图3-1 钻爆设计示意图

4.2 装药结构

（1）周边眼采用空气间隔、不耦合装药，采用导爆索起爆，将导爆索插入空底药卷内，炸药均匀分布装入炮孔内。为克服底部炮眼的阻力，一般将底部药量稍微加大。在装药前先在炮眼孔底装入长约20cm的一节水带，并在装药结束后再装入2节水袋，再进行堵塞。（如图4-1）。

图4-1 周边眼装药结构示意图

（2）掏槽眼、辅助眼、底边眼等采用连续耦合装药，雷管埋入孔底药卷，聚能穴朝孔口方向。在装药前先在炮眼孔底装入长约20cm的一节水带，并在装药结束后再装入2节水袋，再进行堵塞。其结构如图4-2。

图4-2 掏槽眼装药结构

4.3 网络设计及起爆方法

起爆网络采用簇连法，俗称一把抓起爆法。就是每个炮孔内装一发延期导爆管雷管，然后将导爆管连成一把后，用2发8号电雷管起爆。连接好网络后，等待其他施工人员撤离到警戒线以外后，由爆破员用起爆器在安全避炮点起爆。 

4.4 起爆顺序

为满足光面爆破的要求，先起爆掏槽眼，为其他炮孔提供临空面，再起爆辅助眼、内圈眼，最后起爆周边眼、底眼。为了保证各类炮眼之间的起爆时差，增强起爆效果，在选用毫秒雷管时一般隔段使用，即选用1#、3#、5#、7#、9#、11#、13#等。

5.施工控制

5.1 测量控制    

首先使用全站仪定出隧道的轴线与圆心，再以半径长在掌子面用红油漆画出开挖轮廓线，最后根据炮眼布置图画出炮眼位置，周边眼 和掏槽眼的位置要求更加精确。

5.2 定位与钻孔   

   根据隧洞开挖断面尺寸，事先制作一台简易钻眼工作架，工作架的高度要适合工人操作要求，开眼的位置要求尽量不偏离设计炮位。其中周边眼和掏槽眼由技术的人员负责，使钻眼达到“准、平、直、齐”的要求，尤其要控制好以下几点：

（1）控制眼门误差和眼底误差，不大于5㎝；

（2）周边眼沿轮廓线调整误差不大于5㎝，2外插脚控制在20～30 ，眼底控制不超出开挖轮廓线10㎝；

（3）除掏槽眼较深外，其它眼底落在同一垂直面上。

5.3 清孔

炮眼钻好后，用高压气体进行清孔，将孔中的钻渣、小石渣清除干净后按设计装药、起爆。

5.4 爆后检查及盲炮处理

     响炮30min后方可进入爆区检查，并对爆堆的形状大小、残孔率、飞石最大距离及盲炮情况进行现场记录，掌握一手资料，适时对爆破参数进行调整。

如发现盲炮应立即通知专职爆破员进行处理，处理方法为：

（1）二次起爆法：若是由于起爆网络连接不良造成的盲炮，可重新连线起爆；

（2）诱爆法：对于不能二次起爆的盲炮，如果周围环境允许，可准确判明装药的具体位置，在原装药孔附行原装药孔进行钻孔，装入少量炸药，利用小装药将其诱爆；

（3）人工排除法：采用高压风吹出堵塞物，取出起爆雷管及炸药。

在处理盲炮时无关人员不得在场，并在危险区边界设置警戒，危险区内禁止进行其他作业。 盲炮处理后应仔细检查爆堆，并将残留爆破器材清理干净。

5.5 炸药退库

     在爆破结束后，炮工离开施工现场前，由爆破员将现场剩余火工品回收干净，并退回库房登记，做到账账相符，账物相符。

6.结语

   隧道水压爆破由于加入了水的元素，大幅度的提高了爆破能量的利用率，降低了炸药用量，提高了单个循环进尺，加快了工程进度，提高了经济效益。并且炸药爆炸后对水袋中的水起到了雾化作用，相当于在爆炸后一瞬间对爆堆进行了一次喷水，加大了对爆后粉尘及有害气体的吸收，降低了爆后隧道内粉尘的浓度，真正做到了环保施工的要求。                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        下载本文