城市景区隧道水压爆破试验研究及技术经济分析

2020-02-06陈燕青CHENYanqing王建望WANGJianwang李利强LILiqiang张锋ZHANGFeng

价值工程 2020年35期

陈燕青CHEN Yan-qing；王建望②WANG Jian-wang；李利强LI Li-qiang；张锋ZHANG Feng

（①中铁一局集团有限公司，西安710055；②延安大学，延安716000）

0 引言

这种水压爆破法相对以往的来说其优点是可以较快的击碎岩石，同时还可以降低灰尘，达到保护环境的作用，使用该装置时在炮眼中加入适当的水，这就是水压爆破区别于其他爆破方式的点，注水的同时，用特殊材料研制的泥炮来堵住炮眼，由于水和泥炮的作用，增强了爆炸时产生的波，从而产生更大的力震碎石头，爆炸产生的气体也比普通爆破产生的气体多，由此达到降尘的效果。

1 工程概况

这次爆破的的隧道名叫紫之隧道，爆破地点位于隧道的东线上面，里程K5+017～K6+845，隧道长度1828m，处于西湖西山国家森林保护区内，毗邻景区游步道，对工程爆破防护和有害效应控制要求较高。这次需爆破的路段岩石主要是粉砂岩和细砂岩，这两种岩石性质较松，容易爆破。由于爆破地点在景区，需要考虑环保等等因素，所以采用水压爆破的方式进行爆破，团队针对该地区的岩石情况设计爆破方案，经过勘测表明，该地区围岩断层深埋，再加上岩石破碎等等，采用台阶式开挖，开挖循环进尺3m。

2 水袋、炮泥的加工

由于这种水压爆破方法的可靠性，爆破过程中用到的水和炮泥就显得十分重要了，所用到的水袋是根据爆破时的炮口的大小特别定制的，爆破时根据需要现场制作，而泥炮则是采用黄土和泥沙配比调制而成的。

2.1 炮泥加工

制作泥炮的机器是河南郑州某厂的泥炮机，隧道爆破现场的管口直径为40mm，所以我们制作的泥炮直径应该略小于这个直径，大概在36mm 到38mm 之间，制作泥炮的泥土可以根据爆破地点就地取材，不过前提是要将泥炮中的杂质过滤出去，大小颗粒物均清除干净，然后洒水保湿，保持两三天后再根据不同的土质调整泥土湿度，再将合适湿度的泥土制作成泥炮。

图1 炮泥机加工泡泥

2.2 水袋加工

水袋的加工过程也十分重要，加工过程如下：同泥炮制作一样，水袋制作也需要注意直径的大小，水袋外面塑料层的制作是根据管口直径特殊定制的，爆破现场使用时还要采用封口机和灌水机进行封口和灌水，灌水之前将管道中的空气排干净再灌水，用封口机进行塑封。封口机用的是浙江温州某厂的塑封机，还有要注意的是，灌水的时候尽量灌得饱满。

具体的泥炮和水袋的数量和尺寸还要根据现场施工的具体情况来定，制作泥炮和水袋使用的机器也要根据现场的情况进行安装。要保证爆破现场的施工持续稳定，要对加工水袋泥炮的加工工人进行培训，以保证施工的持续进行。

图2 水袋封口机

3 爆破试验

进行正式隧道爆破之前必须要进行爆破实验，实验的目的是尽可能的优化爆破结构，达到保护环境和节约材料的作用。

图3 水袋封口机加工水袋

图4 加工完成水袋

优化方案如下：

①改变装药量，改良后的水压爆破与传统的爆破相比爆破装置的结构上面没有变化，仅仅是把药量减少了，在炮眼中加入水袋，并且在炮筒尾部用炮泥填充。

②装药结构发生改变，改变后的装药结构如图5 所示，结构变化为从原来没有水袋和泥炮的结构变化为：在炮筒中间添加水袋，炮筒尾部添加泥炮，填装顺序依次为水袋、药卷、水袋、泥炮。

③爆破强度和炮筒中填装药的剂量有很大关系，由此，配比出合适的剂量尤为重要，首先测量炮筒长度，根据炮筒长度计算出所需要的装药量，按照途中的炮筒长度依此填充药、水袋、泥炮等等。计算装药量这步工作在实验过程中计算好了实际爆破时就不需要进行此步骤了。

图5 装药结构

图6 安装水袋

④爆破参数及爆破效果对照见图7、表1、表2。

图7 上台阶爆破参数图

进行的爆破实验得出数据进行数据分析后，实验中的水压爆破法减少了炸药的使用量，一定程度上降低成本，由于水袋作用，爆破后的粉尘减少，保护了景区的环境，同时排烟和出渣减少，提高了炸药的利用率，提高了使用效率。（表3）

根据实验得出的数据表明，这种水压爆破的爆破方式，可以节约6.7%的炸药用量，由于爆破是循环进行的，由此，每次循环炸药量可节约9.2kg。

4 技术经济指标分析对比

4.1 技术指标

这次实地爆破的紫之隧道采用普通的爆破方式的数据在正常进行爆破时隧道深度为3.5m，每循环实际进尺为2.95～3.05m，平均每循环进尺为3.01m，炮眼利用率仅为86%。每一循环平均实际用药量为136kg，实际单位用药量为0.62kg/m3。爆破的岩石最大块度为100cm，爆堆长36.7m。爆破后粉尘浓度平均为17.3mg/m3。