水壓爆破在城市軌道施工中的應(yīng)用

夏偉

【摘 要】隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)實(shí)現(xiàn)了跨越式的發(fā)展，特別是快速通道在緩解城市交通的開發(fā)應(yīng)用，以地下軌道為代表的城市軌道得到快速發(fā)展，城市隧道事業(yè)進(jìn)入了以建設(shè)高等級(jí)鐵路為主的新時(shí)期。尤其地鐵隧道施工，對(duì)施工安全要求很高，是施工中的難點(diǎn)，稍有不慎即可能造成安全事故。本文以某項(xiàng)目為例，介紹水壓爆破方法的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】水壓爆破 ?城市隧道 ?應(yīng)用方法

水壓爆破，是將藥包置于注滿水的被爆容器中的設(shè)計(jì)位置上，以水作為傳爆介質(zhì)傳播爆轟壓力使容器破壞，且空氣沖擊波、飛石及噪聲等均可有效控制的爆破方法。

1 工程概況

貴陽市軌道交通1號(hào)線第五工作段土建工程，包括三站（北京京路站、合群路站、延安路站），兩條區(qū)間隧道，施工區(qū)域處在貴陽市老城區(qū)繁華地段，通過對(duì)地勘資料的分析、現(xiàn)場(chǎng)走訪驗(yàn)證、周邊建筑施工時(shí)地下環(huán)境情況的了解等多種手段得出結(jié)論，區(qū)間隧道處于溶蝕中低山及貴陽溶蝕盆地北側(cè)，施工場(chǎng)地多為高巖溶、高富水地段、噶斯特地貌特征明顯，施工環(huán)境均處貴陽復(fù)雜構(gòu)造變形區(qū);周邊建筑物眾多，上空有電纜電線、地下管網(wǎng)密集，人口活動(dòng)較多，給管線遷改工作帶來諸多不便，而且老城區(qū)地下管線老化嚴(yán)重，埋設(shè)位置與設(shè)計(jì)圖紙存在偏差，存在嚴(yán)重的施工隱患，隧道施工多次面臨，下穿房屋、下穿河流、臨近房屋等，施工難度大，造價(jià)高，車站工程施工位置均處在交通繁忙道路交叉口，開挖深度18～28.5m，地下水位較高（車站頂板下1m左右），地下構(gòu)造復(fù)雜（溶洞發(fā)育、有斷層通過），車站臨邊建筑物較多（多為高層建筑物），這給土方開挖工作、基坑止水工作帶來困難。

2 施工方案

（1）布眼前首先要確定至少一個(gè)以上臨空面，鉆孔方向應(yīng)盡可能做到與臨空面平行;橫向分布孔距為20-30cm;縱向孔距為20-30cm布置成平排炮孔;排距以20-30cm為宜，必須采取逐排作業(yè)，不可多排作業(yè)，鉆眼的深度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)石方狀態(tài)而定，現(xiàn)場(chǎng)定為1.2-2m。（2）鉆孔的直徑與破碎的效果有直接的關(guān)系，鉆孔過小，不利于藥劑的充分發(fā)揮;孔太大，易沖孔，耗費(fèi)藥劑，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)本工程宜采用42mm鉆孔。鉆孔內(nèi)的余水和余渣使用高壓風(fēng)吹洗干凈，孔口旁應(yīng)無土石渣。（3）鉆孔的深度和裝藥深度。鉆孔的深度可根據(jù)施工要求選擇，一般在1.2～2m較好;裝藥深度為孔深的100%。（4）現(xiàn)場(chǎng)渣樣清理;水壓爆破完成后，對(duì)爆破產(chǎn)生的一些相對(duì)較大的試塊，采用液壓炮機(jī)輔以人工破碎至合適粒徑，由挖掘機(jī)和自卸汽車配合，運(yùn)送至指定地點(diǎn)。

3 施工安全措施

雖然水壓爆破無震動(dòng)、無飛石、無噪音和無毒氣污染，但現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)管理工作仍是重點(diǎn)，為保證安全施工，制定以下安全措施：（1）無關(guān)人員不得進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，使用破碎劑前確保操作人員對(duì)說明書已仔細(xì)閱讀并理解;（2）采用具有腐蝕性的靜態(tài)破碎劑時(shí)，灌漿人員必須戴防護(hù)手套和防護(hù)眼鏡;孔內(nèi)注入破碎劑后，作業(yè)人員應(yīng)保持安全距離，嚴(yán)禁在注孔區(qū)域行走;（3）在相鄰兩孔之間，嚴(yán)禁鉆孔與注入破碎劑同步進(jìn)行;發(fā)生異常情況時(shí)必須停止作業(yè)，待查明原因并采取相應(yīng)措施確保安全后，方可繼續(xù)施工;（4）在破碎工程施工過程中需要改變和控制反應(yīng)時(shí)間時(shí)，必須依照規(guī)定加入抑制劑或觸發(fā)劑，并按要求配制使用，嚴(yán)禁擅自加入其它任何化學(xué)物品;（5）嚴(yán)禁將破碎劑加入水后裝入小口容器內(nèi);（6）剛鉆完孔或剛沖孔的鉆孔，孔壁溫度較高;應(yīng)確保溫度正常符合要求并清洗干凈后才能繼續(xù)裝藥;（7）破碎劑在運(yùn)輸和儲(chǔ)存過程中應(yīng)防潮，開封后應(yīng)立即使用;如一次未使用完，應(yīng)立即扎緊袋口，需用時(shí)開封;破碎劑嚴(yán)禁與其它材料混放。（8）制定防涌（突）水的安全措施時(shí)，應(yīng)在開挖面布置超前鉆孔，預(yù)防水囊、暗河、高壓涌水等的危害。應(yīng)對(duì)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)作詳細(xì)的調(diào)查分析，先判明地下水流方向，再確定鉆孔位置、方向、數(shù)目和鉆孔深度，并應(yīng)采取下列措施：——非施工人員應(yīng)撤出危險(xiǎn)區(qū);——應(yīng)及時(shí)測(cè)算水量、水壓、流速、含泥量等，備足配套的抽水設(shè)備;——在鉆孔前預(yù)先埋管設(shè)閥，控制排水量，防止承壓水沖擊及淹沒坑道等意外險(xiǎn)情發(fā)生?！姐@孔鉆到預(yù)期的深度尚未出水時(shí)，可會(huì)同設(shè)計(jì)單位進(jìn)一步進(jìn)行地質(zhì)和水文的勘測(cè)工作，重新判定地下水情況。

4 水壓爆破技術(shù)作為是一種新型爆破施工技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)

（1）基于水的不可壓縮性和較高的密度、較大的流動(dòng)粘度，水中爆轟產(chǎn)物的膨脹速度要慢，在耦合水中激起爆炸沖擊波的作用強(qiáng)度高和作用時(shí)間長(zhǎng);（2）在炮孔周圍巖石中產(chǎn)生的爆炸應(yīng)力波強(qiáng)度高，衰減慢，作用時(shí)間較長(zhǎng)，即有較高的爆炸壓力峰值，因此，對(duì)巖石造成的破壞作用強(qiáng);（3）因?yàn)樗牟豢蓧嚎s性和較高的能量傳遞效率，同時(shí)相當(dāng)于炮泥，水又具有一定的堵塞作用，因此，傳遞給巖石的爆破能量分布更加均勻、利用率高;（4）在爆破破碎質(zhì)量上，它能使破碎塊度更加均勻;在爆破安全方面，它能夠有效地控制爆破震動(dòng)、爆破飛石、空氣沖擊波和爆生有毒氣體的強(qiáng)度和數(shù)量、降低爆破粉塵;（5）與耦合裝藥相比，水耦合裝藥又能夠降低孔壁巖面上的初始沖擊壓力，利于提高光面爆破、預(yù)裂爆破的成型質(zhì)量。

同時(shí)鉆孔水壓爆破與無限水域下水壓爆破相比其爆破的水域小，炸藥到巖石距離很短，沖擊波產(chǎn)生與傳播和無限水域下水壓爆破有很大區(qū)別。對(duì)較小直徑鉆孔來說，以水作為介質(zhì)的爆破與普通爆破的壓力波陣面不同，鉆孔內(nèi)各點(diǎn)的應(yīng)力是瞬間同時(shí)到達(dá)的，只是不同點(diǎn)上應(yīng)力大小不同而已，即水中沖擊波陣面為圓柱形，壓力波入射與炮孔壁成直角，在孔深不太大時(shí)可近似認(rèn)為孔內(nèi)應(yīng)力均勻，在孔壁上基本是均勻作用，其效果和使用弱性炸藥一樣，柱狀裝藥時(shí)更是如此。

5 工程應(yīng)用效果

隧道掘進(jìn)節(jié)能環(huán)保水壓爆破是采用專用設(shè)備制作的水袋往炮孔中注水，在水中傳播的沖擊波對(duì)水不可壓縮，爆炸能量無損失地經(jīng)過水傳遞到炮眼圍巖中，這種無能量損失的應(yīng)力波十分有利于巖石破碎。此外，水在爆破氣體膨脹作用下產(chǎn)生的“水楔”效應(yīng)有利于巖石進(jìn)一步破碎。炮眼中有水還可以起到霧化降塵的作用，改善了施工作業(yè)環(huán)境。同時(shí)用專用設(shè)備制作的炮泥回填堵塞炮眼，比土堅(jiān)實(shí)、密度大、還含有一定的水分，對(duì)抑制爆生氣體沖出炮眼要比無回填堵塞或僅用紙卷、土回填好得多，而且操作使用方便。

因此，隧道掘進(jìn)節(jié)能環(huán)保水壓爆破之所以能提高炸藥能量利用率，是由于往炮眼注水和炮泥回填堵塞的共同結(jié)果，兩者缺一不可。

6 結(jié)語

水壓爆破技術(shù)是一種新型的爆破方法，它是常規(guī)的炸藥爆破的一種發(fā)展、延伸，因此利用水壓爆破技術(shù)特點(diǎn)，在人防工程、陣地工程隧道掘進(jìn)中進(jìn)行水壓爆破.結(jié)果表明，水壓爆破應(yīng)用于隧道掘進(jìn)中的光面爆破，具有很好效果，既有效地控制了爆破震動(dòng)，又可以防毒降煙，同時(shí)破碎圍巖較均勻，大塊率降低，有利于機(jī)械化施工，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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[2]吳曉亮，路潔心，李賀.水壓爆破技術(shù)的應(yīng)用《山西焦煤科技》2011年6期.