摘要：目前我国城市发展迅速，地铁作为人们出行主要的交通设施，其施工问题引起人们重视。在地铁施工中，如何控制爆破振动、噪音以及扬尘，切实减小对周边环境的影响成为了一个亟待解决的问题。文章主要围绕水压爆破技术展开了具体分析，在地铁隧道施工中引入了水压爆破技术，其在提高爆破效果的同时，进一步降低了成本、改善了作业环境，具有显著的经济、社会效益，可供参考。
关键词：地铁隧道；节能环保；水压爆破
引言
随着我国大、中城市的快速扩张和不断发展，人们对汽车的拥有率越来越高，进一步出现的问题是城市交通拥堵严重、出行效率低下，社会综合资源浪费，为了缓解交通压力、提高人们的出行效率，城市轨道交通在各大城市正在迅速的发展。为了提高地铁隧道工程的施工效益和社会效益，减小爆破对城市建筑物的影响，改善洞内作业人员的工作环境。爆破技术的提高在隧道工程施工中显得越来越重要，那么节能环保水压爆破技术则是对爆破成效改善的强有力的新技术。
1技术优势
1.1爆破设计
水压爆破和常规爆破方式的不同之处在于如何在炮眼中摆放水袋和炮泥，炮眼中装药量的多少以及它们之间的长度比例是如何计算的。在现在的普遍情况，水压爆破的装药量与传统爆破方式不同，仅为其85%，而且水袋和炮泥的比例范围是3∶4～1∶1。
1.2施工工艺
在水压爆破技术中，如何进行炮泥堵塞和怎样向炮眼中注水是其技术的主要问题。在普遍情况中，水袋由0．88mm厚的聚乙烯塑料制造，它的直径和炮眼的直径要做到基本一致。炮眼原料为土、水、砂，比例为0．75∶0．1∶0．15，长200mm，直径35～40mm。
1.3施工组织
水压爆破和常规的爆破方式有一定的差别，水压爆破虽然多了水袋和炮泥的堵塞过程，但是其过程和装药是同一时间进行的，并没有利用多余的时间。
1.4安全措施
在水压爆破过程中，必须要有更多的安全措施。
（1）为了不发生“冲泥”的情况，要对炮泥在炮眼中的长短进行更好的把控。
（2）炮泥的长度应该合理的把控在3∶4到1∶1，不能太短，一定要比水袋的长度更长。
2水压爆破原理
水压爆破是利用水的不可压缩性质，能量传播损失小。炸药爆炸瞬间水传播冲击波到容器壁使其位移，并产生反射作用形成二次加载，加剧容器壁的破坏，遂使容器均匀解体破碎。此法简便易行，效果良好。
“隧道掘进水压爆破”技术正是针对这一情况，采用在炮眼中先“注水”后用“炮泥”回填堵塞的新技术，来变革隧道掘进爆破技术的。它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。
3隧道掘进水压爆破施工工艺
3.1隧道掘进水压爆破的钻爆设计
传统钻爆设计一般采用的是复式楔形掏槽法，实施全断面开挖模式。炮孔总数多达上百个，炮眼的设计深度为3.2m。使用传统爆破方式需要的药量为168kg，炮眼没有实行回填堵塞操作。而使用水压爆破技术在掏槽形式、布置炮眼、起爆顺序预计时间间隔等方面的设计过程与传统爆破流程相类似，其区别在于在每个炮眼中增加了炮泥和水袋设计，且装药结构及装药量具有明显的差异。
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依据铁路隧道洞身围岩的特征，可以全部使用控制爆破的模式，该种爆破方法对于软弱围岩比较适用，其能够明显降低震动力量。具体来说，主要表现为以下几个方面：①隧道拱部运用光面爆破技术，边墙使用预裂爆破技术，核心位置则使用控制爆破技术；②运用水压光面爆破作业方式，对超挖、欠挖予以严格控制，尽可能降低对围岩的扰动；③依据围岩具体情况，台阶长度应符合机具日常作业要求，且每次开挖进尺应视具体情况而定；④在实际操作过程中，应结合现场地质情况以及光面爆破设计进行相应的爆破试验，并对爆破参数予以不断修正，从而得到最佳的爆破效果。
3.2隧道掘进水压爆破的炮孔装药结构
具体来说，主要表现为以下几个方面：①对于水压爆破的主爆孔而言，其每个炮眼的装药量通常为传统爆破每个炮眼装药卷长度的八成，并用水袋取代少装的药卷空间；②辅助眼以及掏槽眼的装药顺序为，首先需要在炮眼底部位置装一个水袋，然后将相应的药卷装入，再装两个水袋，最后运用炮泥进行回填堵塞；③在具体操作过程中，药卷、水袋、炮泥应紧密贴合，并进行捣固操作，水袋长度不得超过炮泥的长度，二者最佳比例为3：4；④在光面爆破周边眼装药的过程中，应采取减一卷的方式进行间隔装药，首先将水袋装到孔底位置，然后把导爆索和药卷用交待间隔捆绑在竹片上，并塞入炮眼，然后再依次装入两个水袋，最后使用炮泥进行回填堵塞操作。经过大量实践显示，隧道掘进水压爆破施工技术在掏槽眼、辅助眼以及底板眼每孔的装药量要少0.3kg；边墙位置每孔减少药量0.11kg；周边眼拱部每孔减少药量为0.15kg，其他环节减少装药量0.12kg，这样下来，整体可以节省药量24kg。
3.3振动速度监测
隧道掘进过程中，其主要采用了TC-4850爆破测振仪进行振动速度监测，具有体积小、质量轻、可靠耐用等优势，能够有效完成爆破过程中的记录、监测、分析和报警工作。大量实践证明，在隧道掘进工作过程中，使用水压爆破要比传统爆破的振动速度降低50～70%，具有十分明显的效果，且与爆破振动速度低于4cm/s设计要求相符。
4水压爆破应用后的成效
（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，炮眼利用达到了92%。
（2）水压爆破靠水的传能作用，水中冲击波均匀地作用于介质，介质只发生破裂，而不产生塑性流动和过粉碎，从而提高了能量的利用率。爆破震动速率明显降低，与常规爆破相比，振速下降了20%，减小了对周围建筑物及民众生活的震动影响。
（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，节约炸药15%～20%。每循环炮眼深度3.2m，每循环进尺比常规爆破多进尺10cm～20cm，提高了隧道开挖的经济效益。
（4）炮眼中的水袋，在炸药爆炸的作用下，会产生“水楔”效应，由于水携带的能量远远高于气体携带的能量，因此，“水楔”的劈裂作用要大于“气楔”的劈裂作用，有利于围岩的进一步破碎，减少爆破产生的大块率，渣体抛射距离较近，与常规爆破相比渣体抛射距离缩短了20m，出渣效率得到了提高。缩短了爆破后的通风时间，每次爆破后节约通风、出渣时间20min～35min，改善了施工环境，保护了施工人员的身体健康，同时节约了施工成本。
结语
综上所述，水压爆破技术作为一种新工法，相较于隧道常规爆破，其可以更好地利用炸药能量，在减少粉尘、降低成本等方面具有显著优势。通过水压爆破技术特点分析可知，将其应用于地铁隧道施工有利于减小对周边居民的干扰，迎合了我国节能环保的战略要求，为了保证此项技术的顺利应用，尤其要重视水袋、炮泥的制作安装问题，切实发挥水压爆破技术应有的效益，保证工程作业的顺利完成。
参考文献
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论文作者:游志诚,刘驰,徐文亮,谢红生
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/24
标签：水压论文; 炮眼论文; 隧道论文; 药量论文; 炸药论文; 技术论文; 围岩论文; 《基层建设》2019年第21期论文;