公路隧道建設中的聚能水壓爆破工藝

高 帥

（中鐵十九局集團第三工程有限公司，遼寧沈陽 110136）

0 引言

聚能水壓爆破技術是目前具有良好發展前景的技術項目，是在結合已有隧道內爆破施工技術的基礎上創作的新型爆破技術。施工過程中可以在不破壞原來周邊結構和環境的前提下，加快工程進度，降低施工對地質的損害，更加高效地處理隧道施工中的問題，對隧道施工工程的整體技術的推進起到重要作用。對提高隧道工程效益及成本控制都具有重要意義。

1 工程概況

石門口隧道位于甘肅省平涼至天水公路PT06 標段，全長357.2 m。兩邊是巖石山地侵蝕、黃土殘塬侵蝕，主要干線區域內，河流沖刷主要在中間干線邊緣。根據情況選擇隧道鉆爆的施工技術，一個方向打通，實地考察隧道周圍的地貌環境決定使用中隔壁（CD）法、本臺階預留核心土法和上下臺階法。

2 聚能水壓爆破

節能環保水壓爆破經過精細化創新產生聚能爆破利用水，可以結合水壓爆破和聚能爆破特點的創新技術。打好的炮眼中使用聚能管替換傳統的雷管炸藥引線，聚能管上下布置水帶插入炮眼，用炮泥封堵。以往的爆破利用爆炸產生的力在徑向和切向傳遞，周圍的空炮眼加劇兩種力的效果，使巖石不能承受硬力產生裂縫，為第1 階段，第2 階段爆炸產生的氣體在裂縫中沖擊擴散增加裂縫效果。而聚能管是在爆炸過程中加熱水和空氣形成氣刃，氣刃、水帶形成水集水楔、爆炸產生硬力作用，相互借力加劇巖石的碎裂程度，降低不必要的破壞，還有助于清理爆破廢石。空氣中的帶水空氣會與爆炸產生的氣體、粉塵和有毒化合物混合，提高施工地點的空氣質量，從而提高安全保障。

3 施工工藝

聚能水壓爆破施工工藝流程見圖1。

3.1 施工準備

（1）爆破設計。傳統的鉆孔爆使用垂直類似楔子形狀的槽，通常傳統的爆破需要打138 個炮眼，覆蓋的區域需要周邊眼45個、掏槽眼（輔助掏槽）46 個，輔助眼29 個，抬眼6 個，底板眼10個，按規定輔助眼需要4 m，槽眼需要5 m。使用新型爆破，周圍區域減少面積，輔助炮眼也相應減少將近1/2。

圖1 聚能水壓爆破工藝流程

（2）周邊眼裝藥結構。周圍輔助眼的填裝方法不同于其他炮眼，根據炮眼長度60%～80%聚能管，聚能管要與炮眼相匹配不能產生空隙，在聚能管底部與頂部放置節水袋，兩者緊密包裹聚能槽，要根據輪廓設計要求裝備，順序和范圍不能亂。最后使用炮泥封好剩余的炮眼，圖2 為炮眼裝藥結構。

圖2 炮眼裝藥結構

（3）炮泥制作。黏土、砂和水是炮泥的主要成分，要求使用過篩后處理過的黏土，含水量＜8%。砂最好用無雜質的細河沙，大小以不卡炮泥機葉片為準。炮泥使用PNJ-A1 炮泥機。炮泥需要提前制作，黏土、砂和水按0.78：0.11：0.16 的配比攪拌，隔絕空氣燜的目的是為增加其柔韌度。使用時，選取合適的炮泥料放入炮泥機，在液壓的推送下形成緊密的棒狀泥料，按照使用需求從出口進行隔斷。炮泥的保存應用塑料進行包裹放在陰涼潮濕的地方，最好在使用前1～2 h 制作備用。

（4）水袋制作。水袋內的水選用無明顯雜質的普通水，塑料袋長21 mm，寬36 mm，厚度0.9 mm。裝入適量的水后用KPS-601 封口機封口。封口機使用前進行調整確保灌入所需要的水量，調節閥是蝶形螺母，開機前進行定量調節，跟據情況調節容量，使用泵連桿上的螺母調節裝水量，順增逆減，調整后卡死。裝水前試機，提前預熱機器達到封口溫度，試用2次，將機器內的空氣排出，用手固定塑料袋到出水口啟動機器，完成后封口。

（5）聚能管組裝。根據設計要求需要使用2.46 m，使用2 個半壁管（PVC 管，壁厚2 mm），管壁上的凹槽就是起聚能作用的槽，乳化炸藥作為常規炸藥被經常使用，起爆器是最常用的非電毫秒雷管起爆器。半壁管注藥是聚能管裝置組裝的關鍵環節。裝炸藥桶、空壓機、澆注藥槍。裝炸藥桶高52 cm，直徑24 cm，不銹鋼材料制作；空壓機用不銹鋼材料，功率810 W，重24 kg；澆注藥槍長48 cm，質量0.9 kg。需要將乳化炸藥放入裝藥桶，用空氣壓縮機導入澆注藥槍里，排出空氣用壓縮機加壓，在保證安全的前提下注入半壁管內，然后將2 個半壁管組裝完成包裹起爆雷管，最后使用工具卡住。

3.2 鉆孔及清孔

先定水平、斷面中線，規劃好輪廓線和炮眼的地點，嚴格執行設計要求和設計參數，使用鉆孔機進行鉆孔施工，鉆孔機配套設備包括風機、空壓機等，設備按要求安裝，保證鉆孔內清潔無雜物。

3.3 裝藥及爆破

（1）裝藥。聚能水壓爆破炮眼和輔助眼的填藥存在差別，結合實際情況可以將炮眼分為輔助眼、周邊眼、掏槽眼3 種。輔助眼先把水袋放在炮眼的底部，并且與接觸面緊密結合不能有空隙，然后在水袋上面接上藥卷，要讓藥卷與水袋緊密結合，炮眼的深度設計為50%藥卷50%水袋，以減少藥卷。掏槽眼的裝藥步驟與輔助眼相同，但藥卷用量是常規藥卷的一倍多。周邊眼底部放置水袋然后放入聚能管使其方向與輪廓線方向一致，使用炮泥將炮眼密封。

（2）爆破。由內向外逐一擴散的引爆方式，掏槽眼、輔助眼、周邊眼、底板眼依次傳遞。爆破采用并聯的方法以提高穩定性和確定性，爆破網絡采取孔輕微延時、孔外簇聯起爆。應該有安全員負責檢查爆破線連接方向和接點的可靠性，引爆雷管用黑膠布緊緊包扎在離一簇導爆管自由端10 cm 以上處。

3.4 出碴及初期支護

爆破后立即通風進行排煙降塵，聚能水壓爆破減少了粉塵量，縮短了通風時間。確認無粉塵后進行危險點排除，如危石、啞炮等危險點。確認安全后進行現場清理施工，最后對施工點進行支撐和混凝土澆筑等工程。

注意事項：①掏槽眼的角度：為確保爆破效果與爆破程度，必須使掏槽眼與撐子面存在一定的角度；②聚能管的安裝：聚能凹槽應緊貼隧道管面，凹槽與該炮眼在垂直點相接觸，使聚能管產生最好效果；③選擇熟練操作人員進行操作，操作地點最好選擇荒涼的地方并由一個人操作，選擇合適的防靜電辦法，包裝和裝藥的卷續集中整理回收；④聚能管與爆破雷管不能同時在一起存放，必須在爆破地點進行組裝。

4 結束語

結合實際案例得出聚能水壓爆破在隧道工程的良好效果，在實際工程中有很廣闊的發展空間，聚能水壓爆破是傳統爆破技術的升級與創新，還有很多環節需要通過現場實踐檢驗，需要進一步完善這項新技術，使其應用到更廣泛的領域，發揮更大的作用。