浅析爆破技术在水利水电工程洞室开挖中的应用

杜念文

摘要：随着科技的进步，科技转化为生产力的效率逐渐加快，尤其是在水利水电工程领域，先进科技成果的使用能够有效提高工程质量，促进工程实现又好又快发展。在此过程中，爆破技在水利水电工程中的应用日趋广泛，其中，地下洞室开挖就是其中的典型，在降低成本、提高效率等方面做出了重要贡献。本文就爆破技术在水利水电工程洞室开挖中的应用进行了探讨。

关键词：爆破技术；水利水电工程；洞室开挖；应用

工程爆破是指利用炸药将岩石炸除或破坏建筑物的一种瞬间作业内容，在水利水电工程的建设过程中，不乏工程爆破的身影，尤其是在坝基、船闸、高边坡、溢洪道等的开挖以及围堰结构的拆除等方面，工程爆破更是功不可没。在施工过程中爆破技术的使用，有效地降低了工程施工的整体难度，为提高工程施工效率做出了重要贡献。尤其是在洞室开挖过程中，爆破技术凭借其快速施工、成本低廉、设备就简单、适用性广泛等自身优势，更加奠定了其在施工中的地位。但是爆破技术的使用会受到设计和施工等多种因素的影响，为了在实际工作中寻找最优方案，必须严格控制设计和施工过程。确保经济效益的最大化。

一、爆破设计

在爆破设计的过程中，需要对料源进行开采进行严格控制，从有利于爆破石料级配连续、超大粒径符合设计要求的角度切入，为此，选择料场、规划爆破规模、收集原始资料等都会对爆破效果产生深远影响，为了保证爆破效果，在设计过程中，必须将科学、严谨、认真、负责的态度贯穿始终。

1. 确定爆破参数

首先，关于单位用药系数（K）和爆破作用指数（n）的确定，必须事先对工程地质资料进行详细了解，进而确定合理K值和n值。通过查阅岩石性质和地质构造表，能够对K值进行判断，而在符合爆破类型、地质条件、抛掷百分率和距离等相关要求的基础上，通过岩性和经验值也可以对n值进行详细判断。

其次，关于最小抵抗线（W）的选择，须由设计者来决定，设计者在充分了解施工地的地形地质资料后，能够做出相应的判断，通常情况下，以7-20m为宜。

第三，关于炸药的埋深比（W/H），在一般情况下，往往选择0.5-0.9，如果埋深比不足0.5，则需要考虑分层设计。

2. 相关计算

第一，关于药包药量，其具有固定的计算公式：

Q=KW2（0.4+0.6n3）eL

其中，Q代表药量，单位kg；W代表抵抗线min值，单位m；e代表炸药品种换算系数；L代表装药长度，单位m；n表示爆破作用指数；K表示单位用药系数。

第二，关于端部加药的问题，如果条形药包端部侧向有临空面，并且Wc（侧向抵抗线）≥W（最小抵抗线），需要对其进行增加药量操作，增加药量的公式为：

Q=0.35KWc3

第三，关于Rc（压缩圈半径），主要的计算公式可表示为：

Rc=0.56 （uq/Δ）

其中，Rc表示压缩圈半径，单位m，u为压缩系数，常取10；q表示 单位长度计算药量，单位kg/m；Δ为压药密度，单位kg/m3。

第四，关于漏斗破裂半径，主要有两个，分别是上破裂半径（R）和下破裂半径（R）。关于其计算公式分别为：

R=W

R=W

其中，β代表向上崩塌范围系数，如果施工地点的岩石为中硬岩石，则β需要通过β=1+0.04（α/10）3来计算，如果当地地形坡度介于30-40度之间，则需要在2.1-3.6的范围内取值。为了保证岩层的爆破效果，对于存在多层布置的药包，下层药包的上破裂线应该与上下层药包压缩圈的切线相重合。对于岩体质量较差的施工地点，应该选择岩体的自然稳定角为上破裂线角度。

第五，关于爆破方量的计算，其采用的公式为：

V=

其中，V表示爆破方量，单位m3；S1和S2表示剖面面积，单位m2；b表示剖面间距离，单位m。

第六，关于爆破安全的验算，在正常施工的前提下，爆破情况应该处于正常范围内，如果稍有不慎，施工的安全性将无法保证，造成的危害也是不可控的。

关于安全验算，主要是看质点振动速度，其具体的验算公式为：

V=K[ ]α

其中，V代表爆振峰值速度，单位cm/s；Q为最大单位爆破药量，单位kg；R为爆炸源与建筑物的距离，单位m；K和α均是相关系数。

3. 起爆网络

在通常情况下，复式起爆的方式更加能够增加成功率，是现在爆破施工中常用的方式。而对于微差起爆网络，相邻药包的起爆时间应该控制在100ms以内。

二、爆破施工应用于水利水电工程洞室开挖中的注意事项分析

1. 科学合理选择位置，保证地理资料的完整性

科学设置爆破位置，对于提高爆破效果，降低施工成本，加快施工进度有着重要意义。为此，在工程实践中，必须选择岩石新鲜坚硬，层理发育丰富的位置，山体陡高、岩石硬度过大、切割厚度大于设计粒径、区域内地质条件极具复杂性或不规则性等均不适宜选择爆破施工。

在施工过程中，要求工作人员全面掌握真实的地质资料，以便合理选择爆破参数，为此，地质资料的收集过程需要贯穿工程设计和施工的始末，特别是在爆破洞室开挖完成后，更加需要对地质资料进行收集、整理和掌握，确定合理的K值和炸药数量。

2. 爆破规模在规划过程中应该与工程建设要求保持一致

为了保证爆破工作的顺利开展，需要对爆破规模进行合理选择，在满足料源要求的前提下，必须要结合工程进度、施工质量和施工安全等方面的具体要求，并充分考虑周边的环境、循环作业周期、级配、生产计划等因素，对爆破规模做出合理规划。为了保证施工更加完善，爆破的规模必须要与坝体填筑进度相协调，减少施工之间的冲突。

3. 合理选择主要爆破参数

爆破成功的关键还需要关注爆破参数的合理性。小抵抗线条形药包、挤压爆破、不耦合装药结构均是能够快速使岩石破碎的方式，对于改善爆破料源的级配具有重要作用。

4. 起爆与堵塞

关于爆破技术的应用，起爆网络一般以复式网络为主流，并用PVC管和编织袋进行封堵，做好提前防护措施，从而确保起爆的可靠性和安全性。而在爆区，堵塞的工作本身就是整个工作流程中的难点，一着不慎，满盘皆输，为此，在过程中需要 对漏气和冲炮问题进行严加控制，找准位置，密实堵塞，严格控制施工现场。

结语：

爆破技术凭借其自身的优势，在水利水电工程洞室开挖的实践中有着广泛的应用，施工快，效率高，机动灵活等均是其他施工方法所不具备的。在实际应用过程中，需要患者认真准备前期工作，根据不同的原则合理設计和施工，以期达到理想的爆破效果，提高工程的整体经济效益。

参考文献：

[1]叶婷婷.浅析爆破技术在水利水电工程中的应用[J].城市地理，2015，（6）：163-163，164.

[2]吴建峰.爆破技术在水利水电工程中的应用分析与前景探究[J].城市建设理论研究（电子版），2014，（28）：1853-1853.

[3]徐志斌，闫萍.大型水利水电工程基础开挖中的爆破技术浅析[J].商品与质量·学术观察，2014，（9）：342-342.