水压爆破技术在隧道掘进施工中的运用

何祥松

(贵州省公路开发有限责任公司，贵州 贵阳 550000)

1 引 言

在隧道工程掘进施工中，水压爆破技术为国家级工法，采用特制水袋以及炮泥封堵炮孔，同时将水作为媒介，可保证炸药所产生的能量在传播过程中不发生损失，进而提高炸药利用率，同时减少炸药用量，避免在爆破过程中产生噪音污染以及粉尘污染。在隧道工程掘进施工中应用水压爆破技术，显著提高隧道工程建设效益，因此，对水压爆破技术在隧道工程施工中的应用方式进行深入研究意义重大。

2 水压爆破基本原理

在隧道工程水压爆破施工中，需将一定量水灌注至孔中的某个部位，再应用砂浆机进行填充，水的压缩性小，并且热损耗小，因此在爆破过程中，爆炸能量几乎不会损失，可减少炸药消耗量。另外，在水的冲击作用下，高压水的瓦斯爆炸可产生巨大冲击作用，并形成水楔。水楔具有楔形效应，可促进裂缝不断扩展，保证破碎件膨胀均匀性。除此以外，在高温高压环境中，洞内水发生雾化，可有效吸收爆破过程中所产生的大量有毒有害气体以及粉尘，避免对施工周边生态环境造成不良影响。

3 水压爆破施工技术优势

在隧道工程掘进施工中，常规爆破技术为无回填堵塞爆破施工技术，将药卷以及起爆雷管填入至炮眼中，在起爆后，药卷即可产生爆轰波，并且可在炮眼中传播，在炮眼无回填部位充满空气，因此，爆轰波的部分能量会因压缩而损失，无法充分应用炸药爆炸所产生的能量。另外，常规爆破技术所产生的振动以及冲击波强度较大，粉尘浓度高，不利于施工现场安全和环境管理。

水压爆破技术能够有效解决常规爆破技术的各类弊端，装药结构形式，在钻孔数量、布孔形式、起爆次序、装药量等方面均相同，二者之间的区别在于，在水压爆破技术的实际应用中，在各个炮眼中，根据既定位置以及比例装入药包和水袋，同时再应用专业设备制作炮泥进行回填处理。通过将水袋装填入炮眼中，在药包爆炸过程中即可产生爆轰波，能够在水中传播至炮眼围岩，并且在传播过程中不会发生能量损失。炮泥是采用土、砂以及水，按照一定比例进行配置的，在晒干后硬度和密度均比较大，能够对起爆过程中由于膨胀作用而冲出排烟的气体量起到抑制作用，进而减少粉尘量，可被推广应用于长大隧道工程爆破开挖施工中。

4 隧道工程概况

某隧道工程全长为1.98 km，在该隧道工程掘进施工中，选用水压爆破技术，与常规爆破施工方案相比，炮眼分布形式、数量均相同，但是装药结构有一定区别，要求在常规爆破方案的基础上加设水袋，并进行回填处理，将炮泥作为堵塞材料。在炮孔装药过程中，按照从下至上的顺序分别装入水袋、雷管、炸药、水袋以及炮泥，在装药过程中，需对炮孔深度进行测量，同时根据炮孔深度严格控制装药量，在确定装药量后，即可装药，在隧道工程掘进施工前进行试验分析，测量炮孔深度。在本工程施工中，炮孔中水袋以及炮泥的比例为3∶40。

5 隧道掘进施工中水压爆破技术的应用要点

5.1 水压爆破工艺流程

水压爆破技术流程与普通爆破施工方式相比有一定区别，在爆破前，要求对炮泥以及水袋进行加工处理，并严格依据装药顺序加入至炮孔中。

5.2 水压爆破设备

在本工程水压爆破施工中，需使用炮泥机以及水袋机，采用塑袋灌装封口机制作水袋，并应用炮泥机制作炮泥。

5.3 炮泥加工

(1)炮泥原材料包括黏土、砂以及水，在选用黏土时，要求避免有较大杂质，黏土含水量控制在8%以内，选择干净细砂，如河砂，而砂含水量需控制在3%以内。(2)在炮泥制作过程中，首先需混合溶液，新土、砂以及水的混合比例为0.75∶0.09∶0.16，混合完成后，即可将其装入至料斗中并进行挤压，当炮泥成型后，即可切割成长度为25 cm左右的长条。

5.4 水袋加工

(1)水袋制作原材料包括塑料袋以及水，塑料袋长度为200 mm，厚度为0.8 mm，而直径为35 mm。(2)在水袋制作过程中，首先打开封口机进行预热，然后再制作水袋，在制作过程中，应注意避免排水管中有空气，当准备工作完成后，即可将塑料袋安装在喷嘴上，在装满水后即可封口。在炮孔装药过程中，需采用从下至上的装药顺序，避免产生缝隙。在对水袋装水时，可应用炮棍进行敲打，确保炮眼能够达到规定位置，在应用炮泥进行堵塞时，也需可采用炮棍敲打，保证炮泥坚固性。

5.5 施工注意事项

(1)炮泥加工问题及解决方法

①料斗口拌料的下移难度比较大，对此，可在搅拌器中加入一定量水，并翻转搅拌机，加入适量稀混合液，避免机械设备长时间未使用而发生干结，确保能够保持湿润状态。②如果成形器无法形成炮泥，可能是由于装置内部堵塞或者混合液干燥，对此，可去除模板中的混合液，并进行优化配置，对成型器表面进行全面清理，在清理完成后即可再次安装并重新投入使用。

(2)水袋制作常见问题及原因

①供水不足或者供水时间不足，一般是由于进水口被堵塞或者进入异物所造成的，另外，如果进气管中有空气没有排出，也可影响供水过程。②密封泄漏，该问题的产生原因包括线路损坏、线路不同点、温度控制器发生损坏等。③间歇，造成间歇的原因有板盖移动以及损坏等。对此，在施工前，应对炮眼进行全面检查，确保干净，避免有异物导致水袋被划破进而漏水，对施工质量造成不良影响。在施工过程中，必须对水袋质量进行仔细检查，确保在充满水后不会发生漏水问题。另外，在炮泥制作方便，应提前2.5 h左右制作炮泥，避免过早制作完成导致炮泥发硬，进而导致灰尘增加。

5.6 施工效果分析

(1)炸药用量少，可提高炸药二次利用率，节约施工成本。(2)有利于缩短爆破时间，提高隧道掘进施工效率。(3)可减少施工环节粉尘量，避免对生态环境造成不良影响。与常规爆破施工技术相比，通过将水压爆破技术应用于该隧道工程掘进施工中，可节约27.5 kg左右炸药量，排烟时间也可缩短0.5 h。在水压爆破技术的实际应用中，在装设水袋时需耗费一定时间，但是可缩短施工时间，减少粉尘排放量，同时还可有效减少资源浪费。

6 结 语

综上所述，在隧道工程掘进施工中，水压爆破技术为新型技术类型，应用优势明显，不仅能够有效提高隧道工程掘进施工质量，同时还可减少对生态环境所造成的不良影响。本文结合工程实例，对水压爆破技术的应用方式进行分析，其在隧道工程掘进施工中应用优势明显，为推广应用水压爆破技术，还需对该项技术进行深入研究，推广水压爆破技术的应用优势，进而推动隧道建设稳定发展。