节能环保水压爆破技术在大风口隧道中的应用

摘　要：本文主要以巫奉高速公路大风口隧道施工为例，介绍了节能环保水压爆破技术爆破机理、施工工艺及施工关键技术；解决了传统的隧道爆破炸药利用率低、进尺较短、污染严重等技术难题，并取得了良好社会效益和经济效益。

关键词：节能 环保 水压爆破 施工工艺

　　随着我国的经济高速发展，大批的基础设施都在广泛的兴建，大量的新技术和新工艺都在不断的广泛应用。节能环保水压爆破技术与传统的爆破技术相比不仅提高了炸药利用效率，而且还具有极显著的“节能环保”作用。2004年节能环保水压爆破技术被建设部推选为首项科技新项目。本论文主要通过对节能环保水压爆破技术在大风口隧道中成功应用的总结，并进一步的完善了水压爆破技术施工工艺。
1、水压爆破的机理：
　　目前我国山岭隧道掘进爆破施工普遍采用炸药纸箱纸堵塞炮眼或对炮眼不堵塞的施工方法，这种不科学爆破方法不能充分利用炸药爆炸产生的冲击压力和爆生气体的膨胀作用达到完全破碎岩石的目的，同时由于炮孔无回填堵塞，向炮孔方向击波能量过强，造成炸药能量的严重浪费，不仅消弱了对围岩的破碎作用，而且造成爆破飞石过远，碎块较大；产生有害气体污染环境，严重的影响施工人员身体健康。这种施工方法的缺点已不能适应现代社会发展的要求，必然要被一种新型的施工工艺所取替。
2、工程概况：
　　大风口隧道是杭（杭州）兰（兰州）高速公路重庆巫山至奉节段重点工程，全长5003米，为上、下行分离的双向四车道高速公路特长隧道。隧道沿线地处山峡库区长江北岸，位于重庆市东部构造侵蚀、溶蚀、低山、丘陵地貌区，地质情况较差；所在地域位于亚热带湿润区。区内存在两条扭性平推断裂处，五条张性正断层，断层造成岩层不连续，岩石破碎，并降低围岩级别。主要穿越Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩，其中Ⅲ级围岩3872米占77.4%，Ⅳ级围岩740米占14.8%，V级围岩390米占7.8%。隧道围岩主要为强-弱风化的泥质粉砂岩构成，围岩呈灰～灰绿色,砂质结构,中厚层状构造，节理裂隙较发育，部分充填方解石脉，岩质较软～中硬。
　　为了能更好的体现水压爆破优点我们大风口隧道左线ZK13+430—ZK13+520段90米的范围内采用传统的炮孔堵塞方式进行爆破；在右线YK13+460—ZK13+550段90米的范围内采用水压爆破。
3、材料准备
　　3.1、水袋的制作
　　我单位采用江苏生产的“鑫三环”牌水袋，该产品严格按MT157－1996标准进行生产和检验的优质产品，具有阻燃、抗静电、承载力好、不渗漏、便于安装之功能，最佳水雾持续时间：＞160ms最佳水雾柱长度：＞5m、最佳水雾柱扩散宽度：＞3.5m，为便于装填水袋，水袋长定制为200mm，直径40mm，厚度为0.8mm。为防止安装水袋时挤破水袋，水袋装水时不宜过满，充满水袋的90%即可，水袋密封较好。
　　 3.2、炮泥制作
　　炮泥制作采用巩义市五星机械厂研制生产的新型矿用炮泥机，每小时可生产长200mm，直径为40mm的炮泥500多个；炮泥组成是由土、砂、水三种成分组成，炮泥制出的质量效果要达到表面光滑，用手捏不碎且仅在表面留下指痕，这样便于装填时捣固严实。
3.3爆破器材的选用与配套
　　炮孔采用天津产TY28枪型号风钻眼，掏槽眼中空眼深度为3.6米，周边眼与其它眼的深度为3.3米， 钻头采用直径40mm,一般情况下我们选用2号岩石硝铵炸药，如果洞内有水采用抗水性能较好的乳化炸药。炸药种类选用 2 号岩石硝铵炸药 , 装药药卷规格周边眼22 ×200 ,其他 32 ×200 。采用非电毫秒电雷管微差顺序起爆。
4、水压爆破施工工艺
　　4.1、炮眼布置
　　水压爆破采用的传统爆破炮眼的布置方式，其炮眼的数量、深度、角度以及联网起爆的方式和传统的爆破方式是相同的。而是在每个炮眼的装药量和装药结构上作了调整，使用了炮泥和水袋堵塞填充炮眼，并减少了各炮眼的装药量。炮眼的布置方式和炮眼参数见《图1 水压爆破炮眼布置图》及《表1：大风口隧道水压爆破炮眼参数表》

　　4.2、炮眼装药结构
　　炮眼装眼结构以及装药量的多少要根据现场的围岩情况和爆破的效果作相应的动态调整,一般来说L1的长度取一个水袋的长度（20cm）,周边眼的采用不耦合装药结构，与传统的装药结构相同，L3取2个水袋的长度（40cm），炮泥塞满炮孔。详见《图2炮眼装药结构示意图》

图2炮眼装药结构示意图
5、爆破效果对比分析
　　经过对左右洞各90米爆破试验段的爆破效果的对比分析，水压爆破与传统的爆破相比无论是在技术效果上还是经济效果上都具有明显的优点：
5.1技术效果对比分析

技术参数 爆破类型	炮眼深度(m)	循环进尺(m)	炮眼塞堵	炮眼利用率(%)	耗药量(kg/m3)	大块率 (%)	通风时间(min)	炮堆距离(m)
传统爆破	3.6	3.1	纸壳	83%	0.98	27.1	35	30.5
水压爆破	3.6	3.4	水袋+ 炮泥	97%	0.74	6.8	20	23

5.2、经济效果对比分析

技术参数 爆破类型	每天循环次数（次）	月进尺（米）	每米炸药用量（kg）	平均每延米导 爆管的个数（个）	每延米炮孔堵 塞费用（元）	每延米节省 机械费(元)
传统爆破	2.2	180	79.4	61	0	/
水压爆破	3	256	69.7	52	19	30

　　经过上述的对比分析后我们计算了平均每延米节约费用：隧道断面大小为每米80.5方;开挖单价99元/m³；炸药12.7元/Kg;雷管6.5元/个
①每一轮炮水压爆破比传统爆破多进尺0.3米
0.3X80.5X99=2390.9（元）
②每延米节约费用
2390.9/3.4+(79.4-69.7)*12.7+(61-52)*6.5-19+30=989.7(元)
6 结束语
　　水压环保爆破技术在大风口隧道的成功应用的实例，表明了水压爆破技术与常规爆破相比提高了炸药能量利用率、降低了粉尘含量，减弱了爆破振动效应，缓解了长大隧道通风困难的压力，改善了作业环境，保护了施工人员的身体健康。而且节约了大量人力和物力，加快了施工进度，具有显著的技术效益，经济效益和社会效益。
参考文献
[1]张志毅，王中黔．交通土建工程爆破[M]．人民交通出版社，张恺2002．(254—258)．
[2]刘殿中，杨仕春．工程爆破使用手册[M]．冶金工业出版社，曹胜利，1999．(528—538)．
[3]GB 6722—2003，爆破安全规程[J]．(28—29

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