節能環保水壓爆破在隧道施工中的應用分析

葉俊杰，劉鵬英

（中交隧道工程局有限公司南京分公司，南京210001）

1 工程概況

新建某鐵路浙江段站前工程ZQ-3標北起松陽縣大東壩鎮五部村，南至龍泉市蘭巨鄉大汪村，起訖里程為DK110+375～DK159+795，線路長度47.825 km。其中，隧道工程長36.985 km，占標段線路總長度的77.34%。

2 施工現狀

某項目針對在建葉山隧道進口工點進行超欠挖數據匯總，每循環按1個斷面計算，每個斷面取16個點，其中，拱部5個點、邊墻8個、仰拱3個點，進行記錄，取10個斷面。統計結果如下：檢查拱部50個點位，不合格的15個，不合格率30%，占不合格總數的22.4%；邊墻80個點位，不合格的46個，不合格率57.5%，占不合格總數68.7%；仰拱30個點位，不合格的6個，不合格率20%，占不合格總數8.9%。

總結已施工的葉山隧道入口處超欠挖平局值的總匯，并對每個循環進行計算，收集每次超挖和欠挖的數據，對于欠挖部分，要采取先補爆再統計超挖數據的方式，取10個斷面進行統計，結果如下：拱部最大欠挖位17 cm，平均5.3 cm，補炮炸藥用量平均為0.16 kg；最大超挖25 cm，平均14.6 cm；邊墻最大欠挖30 cm，平均12.4 cm，補炮炸藥用量平均為0.42 kg；最大超挖53 cm，平均36.3 cm；仰拱最大欠挖16 cm，平均4.8 cm；補炮炸藥用量平均0.16 kg；最大超挖17 cm，平均8.9 cm；半眼殘痕保留率平均為43.7%。

由以上數據可以看出，拱部、邊墻及仰拱合格率均較低，其中邊墻合格率最低，超挖值均較大，均要引起重視，作為本次活動攻克的對象。欠挖方面出現情況較少，為保證開挖能順利進行，減少補炮情況發生，也必須引起重視。隧道光爆效果不好引起的超欠挖現象是影響到項目的施工成本的，如果能在提高光面爆破的效果的基礎上控制住超欠挖的現象，可以有效降低項目的成本和損耗。

3 采用節能環保水壓爆破目的

采用節能環保水壓爆破目的在于：（1）通過節能環保水壓爆破提高隧道光面爆破質量，減少超欠挖，提高炸藥能量利用率、施工效益、經濟效益、保護施工人員身體健康；（2）降低工程成本。通過水壓爆破提高每循環進尺，提高炸藥能量利用率，能有效降低工程成本，提高隧道施工質量，加快施工進度。

4 該工藝可行性分析

該工藝的可行性分析具體為：（1）節能環保水壓光面爆破技術經過十多年的不斷研究與發展，技術已經趨近成熟，可以很好地應用到鐵路隧道工程；（2）施工人員長期從事隧道施工的項目，本身具有一定的學習能力，實踐的能力以及常年累積的經驗；（3）隧道“水袋封口機”“炮泥機”的成功研制，從根本上保證了節能環保水壓光面爆破的施工工藝，為規范操作提供了設備保障。

5 節能環保水壓爆破的應用及過程

5.1 原因分析要因確定

對我方項目存在的問題進行了分析、論證，用因果分析圖確定了導致光爆質量低和隧道超欠挖的諸多原因，并進行分析比對，總結出造成這些問題的6個要因，詳見表1。

表1 要因驗證表

5.2 實施過程

針對上表中的各種要因，項目部領導了深入現場一線，采取了多種針對措施，由項目領導多次到葉山隧道進口工區對開挖班進行技術交底及教育培訓。通過理論與實例相結合的方式，根據現場情況制定了《隧道超欠挖考核管理辦法》，每半月對隧道進行光爆考核，激發了作業人員的積極性。同時項目邀請到了著名爆破專家何廣沂教授進行講解《隧道水壓爆破技術》。通過專家授課，實現了既定目標。項目部領導和技術人員深入一線，針對過程中發現的問題每天進行匯總研究，解決遇到的實際問題，對關鍵工序進行盯控。

5.3 效果檢查

對策實施后，該項目再次進行超欠挖數據匯總，每開挖循環按一個斷面計算，每個斷面取16個點，其中，拱部5個點、邊墻8個、仰拱3個點，進行記錄，取10個斷面統計結，結果如下：檢查拱部50個點位，不合格的9個，不合格率18%，占不合格總數26.5%；邊墻80個點位，不合格的22個，不合格率27.5%，占不合格總數64.7%；仰拱30個點位，不合格的3個，不合格率10%，占不合格總數8.8%。

實施新對策后隧道所收集超欠挖數據如下：拱部最大欠挖位9 cm，平均3.3 cm，補炮炸藥用量平均為0.09 kg；最大超挖10 cm，平均6.9 cm；邊墻最大欠挖12 cm，平均6 cm，補炮炸藥用量平均為0.23 kg；最大超挖22 cm，平均14.6 cm；仰拱最大欠挖8 cm，平均2.7 cm；補炮炸藥用量平均0.07 kg；最大超挖9 cm，平均4.6 cm；半眼殘痕保留率平均為72%。

從上列數據可以看出，采取對策后，隧道水壓爆破中超欠挖現象明顯降低，拱部開挖不合格率由原來的30%降低到了18%，邊墻由原來的57.5%降低到了27.5%，仰拱由原來的20%降到了10%，欠挖情況基本上得到控制。平均超挖值明顯減小，半眼殘痕保留率顯著提高。

實施節能環保水壓光面爆破，周邊眼采用新的裝藥結構，使隧道超欠挖量達到了既定目標，取得了巨大成功，大大降低了施工成本，同時強化了降塵效果，在保證作業人員身體健康的同時提高了施工效率，加快了施工進度。

6 結語

通過以上分析，節能環保水壓爆破在隧道施工中能夠改善隧道開挖的超欠挖控制和有效的降塵效果，隧道超欠挖也直接影響下步工序施工質量，能夠在提高工程質量同時節約成本，還能有效改善隧道內施工環境，有利于作業人員職業健康安全，并且投入成本不高，步驟簡單，對今后隧道施工有積極的影響。