劉建銘

（湖南省瑞大工程建設(shè)有限公司 湖南長(zhǎng)沙 410000）

水利水電工程施工中隧洞鉆孔爆破技術(shù)研究

劉建銘

（湖南省瑞大工程建設(shè)有限公司 湖南長(zhǎng)沙 410000）

在水利水電工程施工中，隧洞施工是一項(xiàng)重要組成部分。目前，在隧洞施工過程中，鉆孔爆破技術(shù)是最為常用的一種開挖技術(shù)。近幾年來，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，鉆孔爆破技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，且其發(fā)展也較為良好，將其運(yùn)用于水利水電工程中，能夠促進(jìn)水利水電工程的良好發(fā)展?；诖耍疚暮?jiǎn)單分析了爆破材料的管理，并對(duì)隧洞鉆孔爆破技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

水利水電工程；隧洞施工；鉆孔爆破技術(shù)

1 引言

在運(yùn)用鉆孔爆破施工方法進(jìn)行地下建筑物的開挖施工時(shí)，通常會(huì)受到工作面、地質(zhì)條件、爆破材料多方面因素的影響，此時(shí)，鉆孔爆破設(shè)計(jì)顯得尤為重要。通過鉆孔爆破設(shè)計(jì)，能夠確定開挖斷面炮孔的具體布置情況，這是鉆孔爆破施工中最為關(guān)鍵的部分，進(jìn)而確保鉆孔爆破施工安全與質(zhì)量。而將其運(yùn)用于水利水電工程中隧洞施工，也能獲得良好的效果。

2 爆破材料的管理

2.1 爆破材料的運(yùn)輸

在進(jìn)行爆破材料的運(yùn)輸時(shí)，必須嚴(yán)格按照相關(guān)要求與規(guī)范進(jìn)行，而運(yùn)輸爆破材料的數(shù)量也必須要經(jīng)過嚴(yán)格的檢查之后才可使用，且還必須要標(biāo)注危險(xiǎn)標(biāo)志。同時(shí)，對(duì)于爆破材料，必須采用帆布進(jìn)行覆蓋與捆緊，運(yùn)輸?shù)能囕v也不可在車庫(kù)內(nèi)停留。

當(dāng)使用車輛來進(jìn)行雷管、硝化甘油類炸藥的運(yùn)輸時(shí)，雷管箱嚴(yán)禁側(cè)放或者是立放，層與層之間還必須用軟墊墊上；而對(duì)于裝車的實(shí)際高度，則必須確保其比車廂低100mm；在進(jìn)行硝酸銨類炸藥、含水炸藥等物品的運(yùn)輸時(shí)，要確保裝車實(shí)際高度低于車廂實(shí)際高度。此外，一旦運(yùn)輸?shù)南趸视皖惖恼ㄋ幊霈F(xiàn)了凍結(jié)情況，必須立即停止對(duì)其的運(yùn)輸，這主要是因?yàn)槠鋬鼋Y(jié)之后極容易引發(fā)爆炸事故。

2.2 爆破材料的裝卸

當(dāng)專業(yè)的爆破操作人員拿到相應(yīng)的爆破材料之后，必須立即將其送至指定的地點(diǎn)，并進(jìn)行爆破操作，嚴(yán)禁中途自行耽誤，這樣必然會(huì)給周邊的事物帶來巨大的危險(xiǎn)。同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)盡量在白天裝卸爆破材料，在進(jìn)行爆破材料的裝卸時(shí)，嚴(yán)禁使用金屬制品，如果一定要在夜間裝卸，則必須要配備一定的照明設(shè)備。此外，在進(jìn)行爆破材料的卸載時(shí)，嚴(yán)禁將雷管裝入衣袋，而應(yīng)當(dāng)將其與炸藥一起安置在專用的箱子內(nèi)，只有這樣，才能降低因雷管意外引爆而導(dǎo)致的大面積抱著事故的發(fā)生的幾率。

2.3 合理放置爆破材料

在進(jìn)行爆破材料的放置時(shí)，必須確保其安全性，這是最為重要的一點(diǎn)。一般情況下，在進(jìn)行爆破材料的放置時(shí)，通常需要將其與非同類的引爆材料分開放置，例如硝化甘油類的炸藥與導(dǎo)火索要分開放置，硝酸銨類炸藥與黑火藥也要分開放置，從而避免爆破意外的發(fā)生。此外，對(duì)于爆破材料放置的環(huán)境，也要高度注意，嚴(yán)禁將爆破材料直接放置在陽(yáng)光下暴曬，應(yīng)當(dāng)將其在陰涼、干燥的環(huán)境下放置，從而以此來保證爆破材料本身的性能，以及避免放置意外的發(fā)生。

3 隧洞鉆孔爆破技術(shù)

3.1 炮孔種類及布置

對(duì)于平洞開挖斷面上的炮孔，其實(shí)際作用是大不相同的，主要可分為掏槽孔、周邊孔、崩落孔。其中，掏糟炮孔主要用于臨空面的增加，從而以此來提升爆破效果，往往將其布置在開挖斷面的中間部位。掏糟炮孔布置形狀、方向不同，還可分為垂直掏糟、斜孔掏槽；對(duì)于周邊炮孔來說，其主要用于有效控制開挖輪廓，其通常是在設(shè)計(jì)開挖面的周邊進(jìn)行布置的；對(duì)于崩落炮孔，其主要作用在于對(duì)巖體進(jìn)行爆落，從而為周邊炮孔的爆破提供良好的爆破基礎(chǔ)與條件。所以，該炮孔往往是在掏槽外圍部分均勻的布置的。周邊炮孔一般與工作面相垂直，對(duì)于炮孔的深度，需保證其與工作面處于同一平面，從而確保工作面的平整度。

此外，對(duì)于炮孔的布置，常用的布置方式如圖1所示，主要包括分區(qū)與布孔操作，首先需要布置好鉆爆開挖炮孔分區(qū)，也就是做好周邊孔、崩落孔、掏槽孔范圍的布置作業(yè)，然后依據(jù)此來確定上述炮孔具體的位置及相關(guān)鉆孔爆破開挖的有關(guān)參數(shù)。在布置炮孔之前，還需做好以下措施：①在進(jìn)行炮孔的布置時(shí)，要確保其能夠?yàn)殂@孔施工提供方便，且機(jī)具設(shè)備的移動(dòng)次數(shù)也要盡量少。②對(duì)于炮孔布置的防線，應(yīng)盡可能確保其與巖層層理、裂隙面互相垂直，避免卡鉆、漏氣現(xiàn)象的出現(xiàn)，進(jìn)而降低爆破的效果。③在進(jìn)行周邊孔的布置時(shí)，要盡可能的確保其緊靠設(shè)計(jì)輪廓線，但因需要考慮到鉆機(jī)作業(yè)需求，通常距離輪廓線10～20cm即可，然后稍微想周邊傾斜。④在進(jìn)行掏槽孔布置時(shí)，需要保證其深度要超出崩落孔深度的10～15%，這樣一來，可以提升爆破的效率與效果。⑤在斷面拐角位置，需要均勻的布置炮孔，從而為有效控制開挖輪廓線提供便利。

3.2 炮孔數(shù)量和裝藥量

對(duì)于掘進(jìn)工作面上炮孔的數(shù)量與具體裝藥量，因受到巖層性質(zhì)、炸藥性能等多方面因素的影響，在實(shí)際操作過程中，一般選用類比法、經(jīng)驗(yàn)公式法進(jìn)行計(jì)算與確定。通常情況下，需要先對(duì)單位耗藥量、掘進(jìn)的深度進(jìn)行確定，然后以此來對(duì)炮孔的數(shù)量以及炮孔的間距進(jìn)行一定的估算，之后在依據(jù)工程需求的情況下，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，最后在選擇合理的炮孔數(shù)量、各種炮孔類型的炮

孔間距。

圖1 隧洞炮孔布置方式

在進(jìn)行初步計(jì)算時(shí)，可以采用裝藥量平衡原理來對(duì)炮孔的數(shù)量進(jìn)行計(jì)算，也就是一次性爆破所需要的炸藥用量，確保其能夠恰好裝進(jìn)此次爆破的所有炮孔中。在爆破設(shè)計(jì)中，單位耗藥量是一項(xiàng)重要的參數(shù)，各種爆破的裝藥量計(jì)算都需要依據(jù)單位耗藥量進(jìn)行。由此可知，合理的確定單位耗藥量，能夠確保整個(gè)工作面進(jìn)尺裝藥量核算的準(zhǔn)確性。對(duì)于每排炮進(jìn)尺總裝藥量，可通過下述公式計(jì)算得出：

式中：Q——每排炮進(jìn)尺總裝藥量，kg；

q——單位耗藥量，kg/m3；

V——每進(jìn)尺爆破下巖石的體積，m3；

L——實(shí)際鉆孔深度，m；

S——開挖斷面面積，m2；

μ——炮孔利用率，μ=l′/L；

l′——爆破后的實(shí)際深度，m。

在計(jì)算出每排炮進(jìn)尺總裝藥量之后，就可進(jìn)行相應(yīng)的分配操作了。炮孔分區(qū)位置不同，作用不同，需要的裝藥量也是不同的，所以需要謹(jǐn)慎。對(duì)于炮孔的深度，應(yīng)當(dāng)依據(jù)開挖斷面具體大小、巖層的性質(zhì)、掏槽的型式等因素進(jìn)行確定。一般情況下，通過適當(dāng)?shù)脑黾优诳椎纳疃龋稍谝欢ǔ潭壬咸嵘蜻M(jìn)的速度，進(jìn)而降低裝藥爆破、通風(fēng)及出渣等工序的操作時(shí)間，最終就可加快單位時(shí)間內(nèi)的進(jìn)尺。

3.3 掘進(jìn)爆破技術(shù)

在進(jìn)行掘進(jìn)爆破作業(yè)之前，還需要對(duì)隧洞附近的地理環(huán)境條件進(jìn)行嚴(yán)格的勘查，并以此來制定完善的爆破計(jì)劃。在進(jìn)行隧洞掘進(jìn)爆破施工時(shí)，照明、通風(fēng)等環(huán)境因素會(huì)帶來一定的影響，再加上爆破施工往往需要與支護(hù)、出渣運(yùn)輸?shù)裙ば蚪徊媸┕?，所以?huì)加大爆破施工的難度。除此之外，因爆破自由面較少，再加上巖石會(huì)產(chǎn)生巨大的夾制作用，這大大增加了破碎單位體積巖石耗藥量，所以對(duì)爆破施工質(zhì)量的要求也較高。

3.4 嚴(yán)格控制填孔質(zhì)量

在進(jìn)行裝藥操作時(shí)，必須要確?？卓谔钊|(zhì)量，此時(shí)嚴(yán)禁采用無封孔口爆破。同時(shí)，在布置的炮孔深度低于0.9m時(shí)，要確保裝藥長(zhǎng)度小于藥孔深度的1/2；當(dāng)布置的炮孔深度超過了0.9m時(shí)，則需要保證裝藥長(zhǎng)度短于炮孔深度的2/3，而對(duì)于剩余的部分，則需要采用填塞材料全部填滿。此外，在進(jìn)行炮孔的填塞時(shí)，嚴(yán)禁采用石塊或者是其他的一些易燃的材料，也不能對(duì)起爆線路造成破壞，并且也要嚴(yán)禁搗固直接接觸藥包的填塞材料，或者是采用填塞材料沖擊起爆藥包。

3.5 其他事項(xiàng)

除了上述措施之外，還要做好以下措施：①對(duì)出渣運(yùn)輸、臨時(shí)支護(hù)操作進(jìn)行嚴(yán)格的控制，并在此基礎(chǔ)上選用合理的、配套的裝渣運(yùn)輸設(shè)備、數(shù)量。②要對(duì)隧洞內(nèi)外的運(yùn)輸線路，以及棄渣場(chǎng)地進(jìn)行合理的規(guī)劃。③制定合理的、可靠的施工組織與安全運(yùn)行制度與措施。④在完成了隧洞洞室的開挖施工之后，圍巖會(huì)形成一個(gè)新的應(yīng)力狀態(tài)，但在圍巖穩(wěn)定性能較差的洞室內(nèi)，極容易引發(fā)坍塌，或者是巖塊松動(dòng)跌落現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致安全事故的發(fā)生?；诖耍仨氃谝罁?jù)隧洞底層情況、洞室斷面情況等條件，進(jìn)行必要的臨時(shí)支鏟。臨時(shí)支護(hù)的形式一般有許多，主要可以分為傳統(tǒng)的構(gòu)架式支撐、錨噴支護(hù)。而作為一種臨時(shí)性與永久性相結(jié)合的支護(hù)形式，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選用噴混凝土和錨桿支護(hù)。

4 結(jié)語

總而言之，在水利水電工程隧洞施工中，鉆孔爆破技術(shù)是最為常見的一種施工技術(shù)，但在鉆孔爆破施工過程中，會(huì)存在諸多因素的影響與限制，例如爆破材料的管理、炮孔的布置等，因此，要想確保鉆孔爆破施工質(zhì)量與安全，必須對(duì)這些事項(xiàng)進(jìn)行全面的、綜合的考慮，從而將其更好的運(yùn)用于水利水電隧洞施工中，推動(dòng)水利水電工程的良好發(fā)展。

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1673-0038（2015）46-0235-02

2015-11-18

劉建銘（1959-），男，工程師，本科，主要從事水利水電工程建筑現(xiàn)場(chǎng)施工管理工作。