摘要：随着经济的快速发展，我国交通行业发展也十分快速，开挖掘进作为隧道施工中的关键环节，是影响施工进度及成本的决定因素。水压爆破是一种新型的节能环保爆破技术，在加快进度、降低成本及环境保护方面效果显著，以某隧道为依托工程，将传统的光面爆破与水压爆破进行试验分析，提出相应的结论，为公路隧道掘进施工提供借鉴。
关键词：水压爆破；节能环保；隧道掘进
引言
随着交通行业的快速发展，高速公路桥隧比例日益增大，尤其在我省陇南地区，长大、特长隧道屡见不鲜，已成为项目施工中的重点、难点工程及控制性工程。传统的隧道光面爆破有以下几个缺点：①爆破时炮眼未堵塞，炸药能量利用率低；②超欠挖无法控制，成本增加，进度减慢；③隧道内空气污染严重，严重危害人体健康。
1工程概况
某隧道位于某县某镇境内，隧道等级为特长隧道，隧道分类为大跨度隧道，横断面分类为分离式隧道，隧道净距为23～40m。右线起讫桩号K68+900-K72+500，长3600m，最大埋深242.48m，左线起讫桩号为ZK68+900-ZK72+525，长3625m，最大埋深247.80m。隧道所在路段纵坡为-0.5%。洞内主要围岩等级为Ⅳ级和Ⅴ级围岩，其中IV级围岩右幅3070m、左幅3100m；V级围岩右幅530m、左幅525m。
2技术原理
水压爆破结合了传统的隧道光面爆破方案，在装药结构和炮孔堵塞上进行了优化调整，增加了水袋，简称“水压爆破”。其原理为“往炮眼中一定位置注入一定量的水，并用专用的‘炮泥’回填堵塞炮眼”，利用在水中传播的冲击波对水的不可压缩性，使爆炸能量经过水传递到围岩中几乎无损失，同时，水在爆炸气体膨胀作用下产生的“水楔”效应，有利于岩石破碎，要特别提出的是，炮眼底部水袋水击波反射作用所产生加强应力波强度更有利于围岩破碎。另外，炮眼中的水可以起到降尘和吸附有害有毒气体的作用，降低了粉尘对环境的污染以及保障施工作业人员安全。
2水压爆破工艺
2.1钻爆设计
以某隧道IV级围岩上导坑常规爆破与水压爆破进行对比分析。根据现场实际情况，在炮眼深度3.2m不变的情况下，通过理论分析计算与现场相结合，炸药的减少量按15%-20%进行控制，相当于每个炮眼少装1-2节炸药，动态调整爆破参数，控制超欠挖，达到最佳爆破效果。在隧道控制爆破中，周边眼起着至关重要的作用，除严格按照爆破设计控制周边眼的间距、装药结构和装药量外，还要在实际作业中严格控制其钻孔精度。图1。
（图1周边眼钻孔精度理论分析图）
①周边眼间距E
光面爆破周边眼间距一般规定为E=（8-18）d（E为孔距，为炮眼直径），由于某隧道主要为板岩加砂岩、炭质板岩，岩性以青灰色板岩为主，单层厚度变化较大，硬度较大，结构性完整，为洞身通过主要地层，并考虑到隧道断面较大，设计E值为45cm（约为11倍d）。
②周边眼最小抗线W
周边眼最小抗线W即为周边眼与最外层辅助眼之间的一圈岩石层，其厚度的大小对光爆效果有很大的影响，必须使应力波在相邻两炮眼间的传播距离小于应力波至临空面的传播距离，即W值必须大于E值。
③周边眼不耦合系数（d/d0）
按照水压爆破要求，周边眼采用小直径药卷进行间歇式的不耦合装药结构，不耦合系数（炮眼直径与药卷直径的比值）在1.5－2之间时光爆效果最好。本隧道由于受条件限制，药卷直径只有32mm一种，因此，在周边眼钻孔时采用Φ50钻头，不耦合系数为1.52。
④周边眼装量药Q
按照隧道光面爆破要求，合理确定周边眼的线装药密度Q，严格控制其装药量，才能爆出理想的光爆控制效果，Q值一般为0.15-0.25kg/m。
⑤炮眼布置
本隧道采用上、下台阶开挖法，上台阶初衬喷射完后，由测量人员在掌子面上精确放出掏槽眼、辅助眼、周边眼的准确位置。
2.2装药结构
掏槽眼、辅助眼装药结构在隧道水压爆破开挖中，最大的特点就是加入在炮眼中的水代替了空气作为传爆介质，其装药结构发生了相应的变化装药结构顺序依次为：首先，在打好的炮眼中填装1节水袋，这节水袋要用炮棍轻轻顶到炮眼底部；按照设计数量填装炸药，水压爆破的炸药设计数量要比常规爆破减少1-2节；再次填装一定数量的水袋，首先采用丈量工具量测装完炸药以后的炮孔深度，按照量测深度的二分之一填装水袋，剩余长度如果不够填装1节水袋时，按照四舍五入原则进行取舍；最后将剩余炮孔用炮泥回填塞满。填塞炮泥时，要用炮棍轻轻捣实。图2.
（图2掏槽眼、辅助眼装药结构图）
2.3水压爆破控制要点
（1）水袋应将平头水袋改为圆头水袋，以减小与孔壁的摩擦力，防止水袋损坏，便于安装，水袋装水量应保证在其容量的90%左右。（2）炮泥制作过程中，含砂过多则炮泥成型差，过少则比重小。水要适中，过多则炮泥太软，振捣不坚实，过少则粘结性差。经现场试验，3种成分的质量比为：黏土：砂：水=0.75：0.09：0.16。（3）炮泥加工完成后，存放于塑料筐内，并用保鲜膜包裹。（4）炮眼底部水袋必须保证完好无损，并且确保与孔底接触紧密，同时，对于掏槽眼、辅助眼来说，水袋、药卷及炮泥间尽量减少空隙，保证炸药能量得到充分利用。（5）后装入的水袋和炮泥采用1/2原理，四舍五入，理论上水袋越多越好，但同时要保证炮泥长度不得小于40cm，过短起不到堵塞的效果，炮泥用木制炮棍捣固严实。（6）根据围岩情况，时时调整爆破参数，确保爆破效果达到最佳。
3水压爆破技术优势
3.1社会效益
水压爆破技术首先在打好的炮眼中填装1节水袋，使炸药设计数量要比常规爆破减少1-2节，再次填装一定数量的水袋，最后将剩余炮孔用炮泥回填塞满。炮眼中的水代替了空气作为传爆介质，其装药结构发生了相应的变化，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，减少了爆后的通风降尘时间，有利于加快施工进度，有效改善了隧道洞内的施工环境，有利于保护作业工人的职业健康。与常规爆破相比，隧道水压爆破技术能节约炸药15%以上，炮眼利用率提高10%左右，爆破后的通风时间能缩短15-20min，有效节约了施工成本，并加快了施工进度，节约了工期。
3.3爆破效果评价
采用水压爆破的方法明显改善了爆破后的工作环境，降低了爆破粉尘的产生，减小了噪声，降低了对周边居民的影响，保护了隧道施工环境及作业人员的身体健康，具有显著的节能环保效果。
结语
近年来，我国基础建设力度逐步加大，隧道工程建设越来越普遍，尤其在崇山峻岭地区，隧道逐渐成为工程项目的技术重点难点和关键线路。山岭隧道坚硬围岩的开挖一般采用钻爆作业，传统爆破存在炸药能量利用不充分、爆碴块度大、
超欠挖难以控制、爆破震动大、烟尘多等缺点，需进一步优化。水压爆破是近年来出现的新型爆破方式，其主要在装药结构和炮孔堵塞上进行优化，国内可参考的案例较少，属新的施工技术。通过对某隧道进行水压爆破试验，证明水压爆破相比传统的光面爆破，具有显著的“三提高、一保护”优点，是真正的“绿色环保爆破技术”，完全符合打造绿色工程的理念。该技术是从常规爆破技术发展而成，随着科学技术的发展，需要我们不断的改进、创新，在装药结构、炮眼数量、爆破器材上持续优化，使得在加快进度、降低成本、改善洞内空气质量等方面效果更加明显。因此，水压爆破技术的应用研究前景非常广阔。
参考文献：
［1］李佳佳．工程爆破新技术．北京：中国铁道出版社，2000．
［2］何广沂，李义．露天深孔水压爆破模拟试验应变测试．铁道建筑出版社，2003（7）．
论文作者:单世广
论文发表刊物:《基层建设》2018年第26期
论文发表时间:2018/10/1
标签：炮眼论文; 隧道论文; 水压论文; 围岩论文; 炸药论文; 光面论文; 结构论文; 《基层建设》2018年第26期论文;