公路隧道建设中的聚能水压爆破工艺

高 帅

（中铁十九局集团第三工程有限公司，辽宁沈阳 110136）

0 引言

聚能水压爆破技术是目前具有良好发展前景的技术项目，是在结合已有隧道内爆破施工技术的基础上创作的新型爆破技术。施工过程中可以在不破坏原来周边结构和环境的前提下，加快工程进度，降低施工对地质的损害，更加高效地处理隧道施工中的问题，对隧道施工工程的整体技术的推进起到重要作用。对提高隧道工程效益及成本控制都具有重要意义。

1 工程概况

石门口隧道位于甘肃省平凉至天水公路PT06 标段，全长357.2 m。两边是岩石山地侵蚀、黄土残塬侵蚀，主要干线区域内，河流冲刷主要在中间干线边缘。根据情况选择隧道钻爆的施工技术，一个方向打通，实地考察隧道周围的地貌环境决定使用中隔壁（CD）法、本台阶预留核心土法和上下台阶法。

2 聚能水压爆破

节能环保水压爆破经过精细化创新产生聚能爆破利用水，可以结合水压爆破和聚能爆破特点的创新技术。打好的炮眼中使用聚能管替换传统的雷管炸药引线，聚能管上下布置水带插入炮眼，用炮泥封堵。以往的爆破利用爆炸产生的力在径向和切向传递，周围的空炮眼加剧两种力的效果，使岩石不能承受硬力产生裂缝，为第1 阶段，第2 阶段爆炸产生的气体在裂缝中冲击扩散增加裂缝效果。而聚能管是在爆炸过程中加热水和空气形成气刃，气刃、水带形成水集水楔、爆炸产生硬力作用，相互借力加剧岩石的碎裂程度，降低不必要的破坏，还有助于清理爆破废石。空气中的带水空气会与爆炸产生的气体、粉尘和有毒化合物混合，提高施工地点的空气质量，从而提高安全保障。

3 施工工艺

聚能水压爆破施工工艺流程见图1。

3.1 施工准备

（1）爆破设计。传统的钻孔爆使用垂直类似楔子形状的槽，通常传统的爆破需要打138 个炮眼，覆盖的区域需要周边眼45个、掏槽眼（辅助掏槽）46 个，辅助眼29 个，抬眼6 个，底板眼10个，按规定辅助眼需要4 m，槽眼需要5 m。使用新型爆破，周围区域减少面积，辅助炮眼也相应减少将近1/2。

图1 聚能水压爆破工艺流程

（2）周边眼装药结构。周围辅助眼的填装方法不同于其他炮眼，根据炮眼长度60%～80%聚能管，聚能管要与炮眼相匹配不能产生空隙，在聚能管底部与顶部放置节水袋，两者紧密包裹聚能槽，要根据轮廓设计要求装备，顺序和范围不能乱。最后使用炮泥封好剩余的炮眼，图2 为炮眼装药结构。

图2 炮眼装药结构

（3）炮泥制作。黏土、砂和水是炮泥的主要成分，要求使用过筛后处理过的黏土，含水量＜8%。砂最好用无杂质的细河沙，大小以不卡炮泥机叶片为准。炮泥使用PNJ-A1 炮泥机。炮泥需要提前制作，黏土、砂和水按0.78：0.11：0.16 的配比搅拌，隔绝空气焖的目的是为增加其柔韧度。使用时，选取合适的炮泥料放入炮泥机，在液压的推送下形成紧密的棒状泥料，按照使用需求从出口进行隔断。炮泥的保存应用塑料进行包裹放在阴凉潮湿的地方，最好在使用前1～2 h 制作备用。

（4）水袋制作。水袋内的水选用无明显杂质的普通水，塑料袋长21 mm，宽36 mm，厚度0.9 mm。装入适量的水后用KPS-601 封口机封口。封口机使用前进行调整确保灌入所需要的水量，调节阀是蝶形螺母，开机前进行定量调节，跟据情况调节容量，使用泵连杆上的螺母调节装水量，顺增逆减，调整后卡死。装水前试机，提前预热机器达到封口温度，试用2次，将机器内的空气排出，用手固定塑料袋到出水口启动机器，完成后封口。

（5）聚能管组装。根据设计要求需要使用2.46 m，使用2 个半壁管（PVC 管，壁厚2 mm），管壁上的凹槽就是起聚能作用的槽，乳化炸药作为常规炸药被经常使用，起爆器是最常用的非电毫秒雷管起爆器。半壁管注药是聚能管装置组装的关键环节。装炸药桶、空压机、浇注药枪。装炸药桶高52 cm，直径24 cm，不锈钢材料制作；空压机用不锈钢材料，功率810 W，重24 kg；浇注药枪长48 cm，质量0.9 kg。需要将乳化炸药放入装药桶，用空气压缩机导入浇注药枪里，排出空气用压缩机加压，在保证安全的前提下注入半壁管内，然后将2 个半壁管组装完成包裹起爆雷管，最后使用工具卡住。

3.2 钻孔及清孔

先定水平、断面中线，规划好轮廓线和炮眼的地点，严格执行设计要求和设计参数，使用钻孔机进行钻孔施工，钻孔机配套设备包括风机、空压机等，设备按要求安装，保证钻孔内清洁无杂物。

3.3 装药及爆破

（1）装药。聚能水压爆破炮眼和辅助眼的填药存在差别，结合实际情况可以将炮眼分为辅助眼、周边眼、掏槽眼3 种。辅助眼先把水袋放在炮眼的底部，并且与接触面紧密结合不能有空隙，然后在水袋上面接上药卷，要让药卷与水袋紧密结合，炮眼的深度设计为50%药卷50%水袋，以减少药卷。掏槽眼的装药步骤与辅助眼相同，但药卷用量是常规药卷的一倍多。周边眼底部放置水袋然后放入聚能管使其方向与轮廓线方向一致，使用炮泥将炮眼密封。

（2）爆破。由内向外逐一扩散的引爆方式，掏槽眼、辅助眼、周边眼、底板眼依次传递。爆破采用并联的方法以提高稳定性和确定性，爆破网络采取孔轻微延时、孔外簇联起爆。应该有安全员负责检查爆破线连接方向和接点的可靠性，引爆雷管用黑胶布紧紧包扎在离一簇导爆管自由端10 cm 以上处。

3.4 出碴及初期支护

爆破后立即通风进行排烟降尘，聚能水压爆破减少了粉尘量，缩短了通风时间。确认无粉尘后进行危险点排除，如危石、哑炮等危险点。确认安全后进行现场清理施工，最后对施工点进行支撑和混凝土浇筑等工程。

注意事项：①掏槽眼的角度：为确保爆破效果与爆破程度，必须使掏槽眼与撑子面存在一定的角度；②聚能管的安装：聚能凹槽应紧贴隧道管面，凹槽与该炮眼在垂直点相接触，使聚能管产生最好效果；③选择熟练操作人员进行操作，操作地点最好选择荒凉的地方并由一个人操作，选择合适的防静电办法，包装和装药的卷续集中整理回收；④聚能管与爆破雷管不能同时在一起存放，必须在爆破地点进行组装。

4 结束语

结合实际案例得出聚能水压爆破在隧道工程的良好效果，在实际工程中有很广阔的发展空间，聚能水压爆破是传统爆破技术的升级与创新，还有很多环节需要通过现场实践检验，需要进一步完善这项新技术，使其应用到更广泛的领域，发挥更大的作用。