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摘要：本文结合水压光面爆破技术在新建南广铁路某隧道工程中的运用实例，阐述水压光面爆破施工工艺对适应节能环保、职业健康要求的积极作用，介绍常规光面爆破与水压光面爆破施工工艺的异同，对比两种施工工艺的技术经济指标，旨在为类似工程提供借鉴。
关键词：隧道开挖；水压光面爆破；节能环保
一、概述
目前，国内岩质隧道开挖多采用光面爆破施工技术，采用光面爆破可有效控制周边孔的爆破效果，降低对围岩完整性的破坏，维护围岩自稳能力，降低安全风险。同时可保证开挖轮廓与设计相符，提高工程施工质量。但对施工环境污染严重，对作业人员的健康存在一定影响。为弥补常规光面爆破工艺在隧道施工中的不足，新建南广铁路某隧道施工采用了光面爆破与水压爆破相结合的施工方案。工程实践表明，该项施工技术与常规光面爆破相比，降低了炸药的使用量，提高了炸药能量的利用率，缩短了循环进尺时间，减弱了爆炸过程中有毒有害气体的产生及爆破振动效应，技术经济指标提高、职业健康得到保障。
二、水压光面爆破的定义
所谓水压光面爆破是在装药结构中的一定位置安放已灌注一定量水的水袋，并在装药结构端部填塞炮泥封堵。爆炸时，利用水作为传爆介质，将爆炸能量和压力较平缓而均匀的传递到周围的岩体上，并能够有效的控制空气冲击波、飞石及噪声等危害的综合爆破方法。
三、水压光面爆破原理
1、炮孔装药结构
隧道开挖水压光面爆破与常规光面爆破的爆破设计在最小抵抗线计算、毫秒微差控制、起爆顺序设计方法基本相同，它的不同之处在于装药量及孔内水、炸药、炮泥的布置形式。
常规爆破炮孔中直接装入炸药，经常未采取回填堵塞措施。隧道开挖水压光面爆破，首先在炮孔最底部装入水袋，然后依次装入药卷，再装入水袋，最后用炮泥将孔口堵塞。水压光面爆破装药结构如图1所示：
图1 水压光面爆破装药结构示意图
2、技术原理
隧道开挖水压光面爆破装药结构如图1所示，在炮孔内炸药两端装入水袋，水具有压缩性极小、热能损失较小等特点，炸药爆炸冲击波在水中传播时的衰减可以忽略。炸药引爆之后，爆炸能量在几乎没有损失的情况下经过水传递到炮孔周边岩石，在冲击波释放能量的同时，受压缩的高压水体挤入因爆炸产生的裂隙中，产生“水楔”效应。这种“水楔”的劈裂作用加大了裂隙深度的延伸和扩展，更有利于岩石破碎，使破碎的块体更加均匀。炮孔底部水袋冲击反射作用加强应力波强度，有利于炮孔底部围岩破碎，提高爆破效率。同时，炮孔中的水受爆炸冲击时的高温高压作用形成水雾，吸附爆炸气体中产生的粉尘，起到了雾化降尘和吸附有毒有害气体的效果。
四、水压光面爆破施工工艺及技术要求
1、施工工艺流程
水压光面爆破与常规光面爆破施工工艺流程不用之处在于需要提前制作爆破所需的水袋及炮泥，并按照试验总结的装药结构及装药量，依次装入水袋及炸药，最后使用炮泥将孔口堵塞。水压光面爆破施工流程如下：
施工准备→炮泥制作及水袋加工→爆破设计→钻孔台车就位→炮孔定位→钻孔→清孔→炮泥、水袋及火工品就位→安装水袋、炸药、炮泥→逐孔检查装药情况→连线→起爆→排险→通风→出渣→爆破质量检查→初期支护→下一循环
2、施工技术要求
（1）炮孔炸药量分配
采用多个循环的起爆试验效果进行对比的方式，调整炮孔中炸药量的分配、水袋安装长度及炮孔中炮泥堵塞长度，以取得对各部位炮孔最佳药量分配。
（2）水袋制作及安装
水袋采用专用塑料袋加工机制作而成，直径3.2cm、长度20cm。水袋安装时严格遵循优化调整后的比例要求，在安装前检查水袋袋口的封闭性，以确保安装后不得出现泄漏现象。
（3）炮泥制作及堵塞
炮泥由粘土、中粗砂、水混合而成，其配比（重量比）为： 粘土：砂：水=0.8:0.05:0.15，需根据实际情况在水中加入适量的聚丙烯酰胺，增加炮泥的粘结性。
在隧道钻爆施工中，为了进一步的提高炸药爆炸能量的利用效率，所以必须对炸药采取堵塞约束。根据炮孔类型的不同选取不同的堵塞长度及方式，其堵塞长度宜为1/3孔深，以确保炮泥与孔壁之间具有足够的摩擦力，延长爆炸气体的作用时间。
（4）装药连接网络
为了保证起爆准确可靠，起爆网络采用“双保险”形式，即每处传爆雷管都用2发，导爆管进行复式绑扎连接。连线时不得硬拽导爆管或产生扭结；每簇导爆管联结的雷管数大致相等且不宜超过20发。传爆雷管用电工胶布绑紧系好。整个网路联完毕后由现场技术员及专业爆破人员共同检查验收，确认无误后方可起爆。
（5）布孔装药
根据现场地质情况及设计要求，结合隧道设计断面、开挖结构尺寸及以往施工经验，采用毫秒雷管微差起爆的原理进行控制爆破，施工过程中应设置震动监测反馈信息，对爆破参数进行调整，确保爆破安全。
（6）爆破控制要点
①严格控制开挖轮廓线的精度
钻孔前，由专业测量人员根据设计图纸及爆破设计方案测放钻爆轮廓线，并使用红油漆标出各类炮孔的具体位置。炮孔的布置根据各类围岩岩性的不同而进行相应的调整。
②严格控制钻孔和清孔的质量
不同孔位应分别固定专人施钻，以保证造孔精度。周边孔允许偏差为5cm，外插角度斜率允许偏差为±5%。技术人员应对钻爆作业人员进行现场指导、检查，对不符合要求的炮孔采取纠偏取措施进行整改，以确保钻孔的位置、深度及外插角度符合爆破设计要求。炮孔钻好后，采用高压风枪吹孔，将炮孔中的钻碴清除干净，以确保水袋、炸药能够顺利装入炮孔。
③严格控制装药质量
固定专人分别对周边孔、辅助孔、掏槽孔装药，以确保装药量及雷管段位使用正确，导爆管、索连线正确。导爆索从上到下，从中间向两边顺序并联在一起。起爆网络采用复式网络，保证起爆安全性与可靠性。
五、实践效果分析
1、工程实例
新建南广铁路某隧道地处丘陵，地表伏较大，植被很发育。隧道穿越地层岩性多为粉砂岩,岩性变化较小。在该隧道Ⅲ级围岩段落上台阶钻爆施工中，进行常规光面爆破与水压光面爆破技术经济对比试验。隧道Ⅲ级围岩采用台阶法开挖，上台阶开挖断面为85.28m2，常规钻爆设计采用垂直楔形掏槽，总炮孔数154个，炮孔设计深度3.2m，循环进尺3m，常规爆破总耗药量：216.15kg，水压光面爆破总耗药量：193.05kg。
表1 爆破设计参数表
六、结语
本文结合新建南广铁路某隧道工程施工实例，详细阐述了水压光面爆破施工工艺流程、技术质量关键点。对比分析技术经济指标，该工艺不仅更能适应接能环保、职业健康要求，同时经济效果显著。对后续类似工程施工具有较好的参考意义。
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[3]王振江,刘其亮，朱俊虎.隧道水压光面爆破施工技术的经济性分析[J]．施工技术．2016．
刘鑫凌（1976.10--），男，四川双流，高级经济师、工程师，硕士，从事铁路建设工程施工技术管理工作
论文作者:刘鑫凌
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/21
标签：光面论文; 水压论文; 隧道论文; 炸药论文; 围岩论文; 药量论文; 常规论文; 《防护工程》2018年第32期论文;