节能环保水压爆破在隧道施工中的应用分析

2021-06-05叶俊杰刘鹏英

工程建设与设计 2021年8期

关键词：拱部仰拱边墙

叶俊杰，刘鹏英

（中交隧道工程局有限公司南京分公司，南京210001）

1 工程概况

新建某铁路浙江段站前工程ZQ-3标北起松阳县大东坝镇五部村，南至龙泉市兰巨乡大汪村，起讫里程为DK110+375～DK159+795，线路长度47.825 km。其中，隧道工程长36.985 km，占标段线路总长度的77.34%。

2 施工现状

某项目针对在建叶山隧道进口工点进行超欠挖数据汇总，每循环按1个断面计算，每个断面取16个点，其中，拱部5个点、边墙8个、仰拱3个点，进行记录，取10个断面。统计结果如下：检查拱部50个点位，不合格的15个，不合格率30%，占不合格总数的22.4%；边墙80个点位，不合格的46个，不合格率57.5%，占不合格总数68.7%；仰拱30个点位，不合格的6个，不合格率20%，占不合格总数8.9%。

总结已施工的叶山隧道入口处超欠挖平局值的总汇，并对每个循环进行计算，收集每次超挖和欠挖的数据，对于欠挖部分，要采取先补爆再统计超挖数据的方式，取10个断面进行统计，结果如下：拱部最大欠挖位17 cm，平均5.3 cm，补炮炸药用量平均为0.16 kg；最大超挖25 cm，平均14.6 cm；边墙最大欠挖30 cm，平均12.4 cm，补炮炸药用量平均为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；补炮炸药用量平均0.16 kg；最大超挖17 cm，平均8.9 cm；半眼残痕保留率平均为43.7%。

由以上数据可以看出，拱部、边墙及仰拱合格率均较低，其中边墙合格率最低，超挖值均较大，均要引起重视，作为本次活动攻克的对象。欠挖方面出现情况较少，为保证开挖能顺利进行，减少补炮情况发生，也必须引起重视。隧道光爆效果不好引起的超欠挖现象是影响到项目的施工成本的，如果能在提高光面爆破的效果的基础上控制住超欠挖的现象，可以有效降低项目的成本和损耗。

3 采用节能环保水压爆破目的

采用节能环保水压爆破目的在于：（1）通过节能环保水压爆破提高隧道光面爆破质量，减少超欠挖，提高炸药能量利用率、施工效益、经济效益、保护施工人员身体健康；（2）降低工程成本。通过水压爆破提高每循环进尺，提高炸药能量利用率，能有效降低工程成本，提高隧道施工质量，加快施工进度。

4 该工艺可行性分析

该工艺的可行性分析具体为：（1）节能环保水压光面爆破技术经过十多年的不断研究与发展，技术已经趋近成熟，可以很好地应用到铁路隧道工程；（2）施工人员长期从事隧道施工的项目，本身具有一定的学习能力，实践的能力以及常年累积的经验；（3）隧道“水袋封口机”“炮泥机”的成功研制，从根本上保证了节能环保水压光面爆破的施工工艺，为规范操作提供了设备保障。

5 节能环保水压爆破的应用及过程

5.1 原因分析要因确定

对我方项目存在的问题进行了分析、论证，用因果分析图确定了导致光爆质量低和隧道超欠挖的诸多原因，并进行分析比对，总结出造成这些问题的6个要因，详见表1。

表1 要因验证表

5.2 实施过程

针对上表中的各种要因，项目部领导了深入现场一线，采取了多种针对措施，由项目领导多次到叶山隧道进口工区对开挖班进行技术交底及教育培训。通过理论与实例相结合的方式，根据现场情况制定了《隧道超欠挖考核管理办法》，每半月对隧道进行光爆考核，激发了作业人员的积极性。同时项目邀请到了著名爆破专家何广沂教授进行讲解《隧道水压爆破技术》。通过专家授课，实现了既定目标。项目部领导和技术人员深入一线，针对过程中发现的问题每天进行汇总研究，解决遇到的实际问题，对关键工序进行盯控。

5.3 效果检查

对策实施后，该项目再次进行超欠挖数据汇总，每开挖循环按一个断面计算，每个断面取16个点，其中，拱部5个点、边墙8个、仰拱3个点，进行记录，取10个断面统计结，结果如下：检查拱部50个点位，不合格的9个，不合格率18%，占不合格总数26.5%；边墙80个点位，不合格的22个，不合格率27.5%，占不合格总数64.7%；仰拱30个点位，不合格的3个，不合格率10%，占不合格总数8.8%。

实施新对策后隧道所收集超欠挖数据如下：拱部最大欠挖位9 cm，平均3.3 cm，补炮炸药用量平均为0.09 kg；最大超挖10 cm，平均6.9 cm；边墙最大欠挖12 cm，平均6 cm，补炮炸药用量平均为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；补炮炸药用量平均0.07 kg；最大超挖9 cm，平均4.6 cm；半眼残痕保留率平均为72%。

从上列数据可以看出，采取对策后，隧道水压爆破中超欠挖现象明显降低，拱部开挖不合格率由原来的30%降低到了18%，边墙由原来的57.5%降低到了27.5%，仰拱由原来的20%降到了10%，欠挖情况基本上得到控制。平均超挖值明显减小，半眼残痕保留率显著提高。

实施节能环保水压光面爆破，周边眼采用新的装药结构，使隧道超欠挖量达到了既定目标，取得了巨大成功，大大降低了施工成本，同时强化了降尘效果，在保证作业人员身体健康的同时提高了施工效率，加快了施工进度。