梁 永 玲

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西 晉中 030600)

在隧道施工中，水壓爆破是一項開挖隧道洞體的創(chuàng)新技術(shù)。通過將炸藥置于受約束的有限水域內(nèi)，利用水的能量傳遞性和不可壓縮性，將爆炸壓力均勻的作用于介質(zhì)上，能顯著提高破碎效果，加快隧道掘進速度的先進爆破技術(shù)。

2012年，在山西中南部鐵路鋪子山隧道施工中，采用了水壓爆破技術(shù)，隧道洞體爆破效果良好。2015年，山西中部引黃工程部分標段采用了水壓爆破施工技術(shù)，有效的發(fā)揮了炸藥的能量傳遞，大大降低粉塵對環(huán)境的污染，取得了良好的環(huán)境保護效應，得到了廣泛的關(guān)注，進行了全系統(tǒng)的推廣和應用。

水壓爆破技術(shù)通過使用炮泥回填堵塞炮眼，有利于充分利用炸藥能量，使得爆破效率顯著提高，同時將爆破產(chǎn)生的粉塵大大降低，有利于保護施工人員身體健康。水壓爆破施工工藝適用于各類隧道施工，是隧道施工發(fā)展的趨勢。

1 水壓爆破與常規(guī)爆破的比較

在進行的隧道洞體施工中，常規(guī)爆破技術(shù)要達到圍巖破碎的目的，主要是依靠炮眼中炸藥爆炸產(chǎn)生的應力波及爆破氣體膨脹共同作用來完成。由于炮眼未進行回填堵塞，炸藥爆炸能量因壓縮炮眼中的空氣受到一定損失，爆炸生成的膨脹氣體會損失掉部分沖擊波。同時，爆破還會產(chǎn)生大量粉塵，嚴重污染作業(yè)環(huán)境。

在水壓爆破中，在炮眼中加入水袋，使用炮泥對炮眼進行回填堵塞，有利于圍巖破碎。沖擊波在水中傳播時，由于水具有的不可壓縮性，圍巖要承受幾乎不存在損失的爆炸能量。再者，水袋破裂產(chǎn)生水楔效應，能使得圍巖破碎率增加；爆炸水霧能將爆炸產(chǎn)生的灰塵、有害氣體等予以吸附，達到降塵效果。同時，采用炮泥回填堵塞炮眼，具有抑制膨脹氣體逃逸的作用，可有效利用膨脹氣體進行圍巖的二次破碎。

與常規(guī)爆破相比，水壓爆破解決了爆破污染環(huán)境和炸藥能量利用不充分兩大難題。與常規(guī)爆破進行比較，可以發(fā)現(xiàn)水壓爆破未增加工作量，具有相同的炮眼分布、數(shù)量和深度，且掏槽形式、

起爆時間順序及間隔也一樣。僅在于裝藥結(jié)構(gòu)不同，水壓爆破裝藥時增添了水袋，炮眼使用炮泥進行了回填堵塞，見圖1，圖2。

進行的測試結(jié)果表明：在同樣裝藥量的前提下，水壓爆破要比常規(guī)爆破在炮眼底部的切向拉應變增大13%以上，有利于提高炮眼利用率及提高進尺。水壓爆破比常規(guī)爆破在炮眼中部和上部的切向拉應變增大7%～33%，可顯著提高巖石破碎度、降低大塊率。

水壓爆破能有效控制爆破振動。將其應用于城市暗挖隧道埋深淺、周邊管線及建筑物繁多等路段的施工，能有效減少對周圍環(huán)境的擾動，有效控制爆破巖石塊度，減少爆破粉塵濃度，具有常規(guī)爆破不可替代的作用與效果。

2 光面水壓爆破施工工藝

水壓爆破與常規(guī)爆破的區(qū)別在于裝藥結(jié)構(gòu)。采用水壓爆破時，須在炮眼中一定位置裝入水袋，使用成品炮泥將炮眼口部搗填密實。本文以某隧道施工為例，介紹光面水壓爆破施工工藝。

2.1 水袋制作

須提前加工好炮泥及水袋。水壓爆破所使用的塑料袋，長200 mm，直徑35 mm，厚0.1 mm，有一定的強度。

采用KPS-60型水袋自動封裝機加工水袋，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。先連接水管，用扎圈鎖緊為防進氣。將封裝機電源打開調(diào)節(jié)溫度至220 ℃，并預熱10 min。試運轉(zhuǎn)從出水口排除氣體，把塑料袋套在出水口上，一按電鈕水即可沖入袋中，隨之自動封口，水袋便加工成，見圖3。

2.2 炮泥制作

制作炮泥材料主要是水、黏土和砂。采用普通黏土即可，最大顆粒為10 mm，要求含水量不超過8%，干燥、潔凈。采用干凈細砂，河砂最好，要求含水量不超過3%。在進行制備前，對黏土和砂進行過篩處理，將其中的小石子、草根等雜質(zhì)予以清除。

加工前一天，按土∶砂∶水=0.75∶0.1∶0.15攪和均勻，第二天制作成的炮泥比臨時拌和的柔韌性更好。

炮泥采用PNJ-A型炮泥機加工而成，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，生產(chǎn)的泡泥規(guī)格統(tǒng)一，質(zhì)地均勻，不斷裂。

為提高炮眼封堵質(zhì)量，將產(chǎn)生的明火有效減少，成品炮泥須軟硬適中，表面光滑。因此，要求加工完畢的炮泥放置時間不宜太長，最好在使用前1 h～2 h制好，以免失水變硬。放置時間較長時，可在炮泥外包裹塑料薄膜，或放置在陰涼處，用濕土工布完全覆蓋保存，見圖4。

2.3 裝藥

按設計要求，依裝藥次序分別將一定數(shù)量的水袋、炸藥裝入炮眼中，再用炮泥將炮眼口堵塞密實。

炮眼定位。隧道的軸線與圓心使用全站儀測定后，開挖輪廓線使用紅油漆在掌子面上標出，再畫出炮眼位置。須精確定位周邊眼和掏槽眼位置。

隧道出口正洞，每循環(huán)設計進尺即垂直打眼均為3.5 m。

周邊眼裝藥步驟，先將一個水袋裝入炮眼最底部，再按一定間隔裝入一定數(shù)量的炸藥卷，要求離炮眼口最近的半卷藥卷應在1 m以內(nèi)，將炮眼中裝填2個水袋后，最后將炮眼口使用炮泥堵塞密實。裝填結(jié)構(gòu)如圖5所示。

掏槽眼、輔助眼、底板眼等裝藥步驟：先往炮眼最底部裝一個水袋，須把水袋裝填到底，隨之裝藥卷，藥卷數(shù)量要比常規(guī)爆破少一節(jié)，最后用炮泥堵塞炮眼口。裝填結(jié)構(gòu)如圖6所示。

2.4 起爆

為確保起爆網(wǎng)絡的可靠性和準確性，起爆方式采用孔外簇聯(lián)、孔內(nèi)延期微差的方法，使用并聯(lián)方式聯(lián)接各引爆雷管，專人對聯(lián)接點是否牢靠進行檢查，要求不能打結(jié)和拉細導爆管。

為確保爆破后的效果，為其他炮孔提供臨空面，要求先從掏槽眼開始起爆，一層一層向外輔助眼進行，最后是周邊眼、底板眼。

網(wǎng)絡聯(lián)好后，設置的專人復核無誤，且按要求做好各項安全防護措施后，方準起爆。

2.5 爆炸效果

爆破后通風10 min效果見圖7。

與常規(guī)爆破相比，隧道掘進水壓爆破能顯著提高炸藥能量利用率，具有提高施工進度，提高經(jīng)濟效益的技術(shù)優(yōu)勢。爆破后的巖石破碎度提高，縮短爆堆長度，有利于加快清渣進度。光爆質(zhì)量顯著提高，半眼痕保留率達90%以上。粉塵濃度下降了67%，大大改善作業(yè)環(huán)境，保護施工人員健康。

3 應注意的問題

在施工中，為確保施工質(zhì)量，應采取以下幾方面的控制措施：

1)在使用水壓爆破前，要對所有施工人員進行操作安全培訓。

2)在清孔過程中，要嚴格按設計要求仔細的進行炮眼清洗，須清理掉有棱角的碎石，以免劃破水袋漏水導致炸藥失效。

3)制備好的成品水袋要堅實挺拔，封口密實，方便裝填，不得出現(xiàn)漏水。

4)制備好的成品炮泥應軟硬適中，用手輕捏出現(xiàn)略微變形即可。炮泥太軟，在搗固時容易擠壓出炮眼口；硬了搗固時不易搗碎，堵塞不堅實。

5)須嚴格控制炮泥回填堵塞長度。為充分發(fā)揮炮泥效果，炮泥堵塞長度應不小于水袋長度。

6)裝藥過程中，使用PVC管向炮眼內(nèi)送藥及水袋，PVC管頭部需用膠布包裹，防止送藥過程中將水袋破壞。

7)裝藥完畢后，應確保水袋、炸藥和炮泥之間應連接緊密，一定要搗固密實，確保能量被充分利用。

8)為增強爆破效果，一般隔段使用毫秒雷管，以有效確保各炮眼間的起爆時差。

4 結(jié)語

在隧道洞體開挖過程中，采取了節(jié)能環(huán)保的水壓光面爆破技術(shù)，具有提高循環(huán)進尺、提高光面爆破效果、提高炸藥利用率的優(yōu)勢，還能減少洞碴大塊率、減少對周邊圍巖的擾動、降低粉塵含量，實現(xiàn)了文明施工，符合綠色施工的要求。在我國的隧道掘進施工中，進行水壓爆破技術(shù)的大力推廣和應用，對提高隧道施工安全，保護施工人員安全具有重要意義。

[1] 馬加存.關(guān)于隧道水壓爆破的應用與研究[J].工程技術(shù)(全文版)，2016(12):72-73.

[2] 穆俊紅.隧道掘進中水壓爆破技術(shù)的應用研究[J].工程技術(shù)(全文版)，2015(12):66-67.

[3] 陳士海.深孔水壓爆破裝藥結(jié)構(gòu)與應用研究[J].煤炭學報，2000(z1):99-100.