小型洞室爆破施工技術(shù)的具體應(yīng)用

劉 娟

（河北省南運(yùn)河河務(wù)管理處，河北 滄州 061001）

小型洞室爆破施工技術(shù)的具體應(yīng)用

劉 娟

（河北省南運(yùn)河河務(wù)管理處，河北 滄州 061001）

隨著我國水利工程建設(shè)量的迅速增加，水利工程施工中需要經(jīng)常面對小型洞室開挖。本文針對小型洞室開挖中常用的鉆爆施工技術(shù)進(jìn)行了探討，對促進(jìn)施工技術(shù)的應(yīng)用，提高施工質(zhì)量和施工安全具有重要意義。

小型洞室；爆破施工；施工舉措

隨著我國水利施工技術(shù)的不斷進(jìn)步，爆破開挖技術(shù)在水利工程施工中獲得了廣泛應(yīng)用。但就國內(nèi)水利工程的實際施工方式來看，鉆爆法仍然是洞室開挖施工的主要方式，而爆破效果則直接影響到隧洞施工的進(jìn)度、質(zhì)量和安全［1］。針對某水利工程中小型洞室開挖的爆破施工方式進(jìn)行研究，有利于水電施工技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。

1 洞室控制爆破設(shè)計

1.1 藥包間距

式中W1、W2為相鄰兩個藥包的最小抵抗線。最小抵抗線W取值范圍為8～20m之間。

1.2 爆破作用指數(shù)n

n的取值受自然坡和非自然坡的影響有所不同，若上式中的W為自然坡時，爆破作用指數(shù) n取0.5，否則n取0.55。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破的單位用藥量K

在具體工程施工中，爆破單位用藥量受導(dǎo)洞巖性的影響，若爆破部位的基巖屬于板巖或石英砂巖，取K=1.2～1.5kg/m3，若巖石存在嚴(yán)重風(fēng)化，則單位用藥量K取最小值。當(dāng)然，K值的確定主要基于導(dǎo)洞巖性的觀察和分析，同時還需根據(jù)小規(guī)模爆破試驗結(jié)果綜合確定，并根據(jù)現(xiàn)場因素的變化進(jìn)行調(diào)整。

1.4 裝藥量計算

式中，

W—藥包的最小抵抗線，m；

K—單位用藥量，一般可取K=1.32～1.5kg/m3；n—爆破作用指數(shù)；

e—炸藥換算系數(shù)，通常情況下硝銨炸藥取1.0，銨油炸藥取1.10；

α—地面坡角的自然坡度。

1.5 上破裂半徑

式中，β—自然坡度修正系數(shù)，β=1+0.016（0.1α）3；

α、W的意義同前。

1.6 壓縮圈半徑R1

式中，R1—藥包壓縮圈半徑，m；

μ—介質(zhì)的壓縮系數(shù)；

Q—爆破藥包的裝藥量，kg；

Δ—炸藥的密度，g/cm3。

1.7 邊坡保護(hù)層厚度ρ

式中，R1—壓縮圈半徑，m；

B=邊坡側(cè)藥室寬度的一半，m。

在具體工程中，對場坪部分，邊坡全部采用小孔徑深孔預(yù)裂爆破，并且預(yù)留厚度為15～20m的保護(hù)層，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于常規(guī)設(shè)計的邊坡保護(hù)層厚度ρ值［2］。

1.8 裝藥結(jié)構(gòu)

為了保證爆破效果，在具體工程使用中一般選用混合裝藥結(jié)構(gòu)，可選取8%～10%的2#巖石銨梯炸藥起爆藥，裝在中間，選用90% ～92%銨油炸藥位列起爆藥的四周，如圖1所示。

2 起爆方法和網(wǎng)路設(shè)計

2.1 起爆方法

為保證爆破效果，在施工中采用復(fù)式起爆網(wǎng)路，起爆采用爆破作業(yè)通用的非電毫秒雷管，利用塑料導(dǎo)爆管進(jìn)行起爆網(wǎng)路聯(lián)接。為便于采用電力起爆器起爆，在起爆網(wǎng)絡(luò)的最后需要設(shè)置兩發(fā)電雷管。

圖1 洞室爆破裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 洞室爆破網(wǎng)路設(shè)計

每個藥室作為起爆網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成單元，其中包括4發(fā)非電毫秒雷管，其中每2發(fā)構(gòu)成一個起爆體，共兩組起爆體，確保起爆效果［3］。4根導(dǎo)爆管引出洞外，在洞外用聯(lián)接成大間隔等微差復(fù)式網(wǎng)路，起爆間隔設(shè)計為110～200ms。起爆網(wǎng)路如圖2所示。

圖2 洞室爆破起爆網(wǎng)路示意圖

3 洞室爆破鉆爆施工設(shè)計

3.1 平洞開挖斷面設(shè)計

平洞斷面設(shè)計成梯形，主洞頂寬0.8m，底寬1.4m，高1.8m；支洞頂寬0.8m，底寬1.2m，高1.4m。平洞底面設(shè)計成0.5%～1.0%的斜坡，洞口低，以利于洞內(nèi)排水。

藥室為長方體，藥室體積計算公式為：

其中：KV—藥室擴(kuò)大系數(shù)，取1.4～1.5；

Q—藥室總裝藥量，t；

Δ—炸藥密度，t/m3。

3.2 平洞開挖鉆爆設(shè)計

根據(jù)實際開挖斷面的大小，在整個開挖斷面上共布置10～14個炮眼，其中掏槽眼5～7個，頂眼2～3個，底眼3～4個，鉆眼斜率為15%，見圖3與表 1［4］。

圖3 平洞斷面鉆爆設(shè)計圖

表1 平洞開挖炮眼布置表

3.3 平洞堵塞設(shè)計

平洞堵塞是爆破施工過程中的重要步驟［5］，平洞堵塞的基本原則是：每一個藥室口要堵3m左右，如果遇到丁字或十字口堵則需要堵4m，在各導(dǎo)洞口處要加大堵塞長度，以保證堵塞效果，因此堵塞長度應(yīng)當(dāng)加大到6～7m。一般來說，爆破設(shè)計中總堵塞量應(yīng)該達(dá)到導(dǎo)洞總長度的25% ～30%左右。對于堵塞材料的選擇一般可以選用碎石渣或粘土，這類材料一般容易獲得，降低施工成本。

在堵塞過程中需要特別注意導(dǎo)爆管的防護(hù)工作。具體的保護(hù)方法可以采用如下兩種：一是采用懸掛保護(hù)的方式，具體做法是在導(dǎo)洞壁釘釘子然后將導(dǎo)爆管懸掛于洞壁，同時將堵塞段的導(dǎo)爆管利用塑料袋或其它適合的物品進(jìn)行包裝；二是采用埋藏法，也就是在導(dǎo)洞底挖出一定深度的凹槽，然后將導(dǎo)爆管置于槽內(nèi)并進(jìn)行適當(dāng)?shù)难诼翊胧?/p>

4 導(dǎo)洞開挖施工組織設(shè)計

4.1 危險品倉庫

安全、方便是危險品倉庫設(shè)計和管理主要原則［6］。倉庫的選址需要經(jīng)過公安管理部門的批準(zhǔn)，建于附近的安全地帶。倉庫的作用在于儲存小爆破所需的器材，而大爆破所需的炸藥則需要在爆破前運(yùn)入工地并迅速裝入藥室，不可在倉庫長時間存放，如果由于現(xiàn)場原因，確實不能當(dāng)天及時裝入藥室的，可利用臨時倉庫儲存，并派專人嚴(yán)加看守。

4.2 主要機(jī)械配備

導(dǎo)洞開挖過程中要采取措施實施交叉作業(yè)，以達(dá)到充分利用空壓機(jī)的目的，同時所有的工作面都應(yīng)該能夠在鉆爆、通風(fēng)、出碴三道工序做到分配均勻。一般來說施工中常用的機(jī)械設(shè)備如表2所示

其中的風(fēng)管、水管屬于易耗品，因此應(yīng)依據(jù)工程施工過程中的實際需要及時配備。

4.3 施工進(jìn)度

為了保證施工進(jìn)度，進(jìn)一步縮短施工工期，導(dǎo)洞的掘進(jìn)作業(yè)可以采用三班作業(yè)制，每個作業(yè)循環(huán)的時長設(shè)計為8h，一天可以完成3個循環(huán)。

表2 所需設(shè)備一覽表

從具體每個施工循環(huán)來看，設(shè)計鉆孔 10～14個，平均每個鉆孔深度為1.5m左右，因此每個施工作業(yè)循環(huán)可以完成進(jìn)尺1.2m，照次計算，每個工作面的每日進(jìn)尺為3.6m。雨季每次爆破作業(yè)的最長主洞為40～50m，則主洞開挖的工期為14天，再加附屬工作的施工大約需要6天時間，因此每次爆破開挖的時長大約為20天。

4.4 導(dǎo)洞、藥室開挖的注意事項

（1）由于爆破施工具有一定的危險性，因此對工作的技術(shù)性要求很高，所以所有參與施工的工作人員都必須有相應(yīng)的資質(zhì)，嚴(yán)禁無證人員上崗［7］。

（2）要嚴(yán)格爆炸物品的管理工作，從物品的儲存、分發(fā)、領(lǐng)取以及使用，必須要責(zé)任到人或?qū)Ｈ素?fù)責(zé)，同時還應(yīng)該做到隨取隨用，當(dāng)天沒有使用的必須要退回庫房。

（3）爆破作業(yè)現(xiàn)場屬于高危地區(qū)，因此應(yīng)該嚴(yán)禁火種入內(nèi)，特別是用于照明的必須是低壓電照明，嚴(yán)禁使用蠟燭等有明火的照明方式，點炮前，要進(jìn)行人數(shù)清點，確保人員安全后方可點炮。

（4）在爆破后，要及時進(jìn)行通風(fēng)工作，只有煙霧等污染物全部排除干凈后，安全員方可進(jìn)入，并進(jìn)行通風(fēng)和洞頂?shù)那闆r檢查，特別是洞頂?shù)奈Ｊ?，一定要及時處理，然后方可進(jìn)行出渣作業(yè)。

（5）導(dǎo)洞開挖時要注意及時測量偏差程度，特別是藥室一定要按設(shè)計尺寸開挖，并做好復(fù)核和統(tǒng)一驗收工作。

4.5 裝藥、回填注意事項

（1）成立現(xiàn)場施工調(diào)度站

裝藥和回填是施工過程中最為重要的二道工序，同時由于洞內(nèi)空間狹小，給作業(yè)工作帶來極大的不便。在施工過程中出于達(dá)到安全施工，縮短施工工期的目的，可以考慮設(shè)立施工調(diào)度站，統(tǒng)一安排施工作業(yè)工作。

（2）裝藥

裝藥時要利用手推膠輪車將炸藥推入藥室，并由值班人員核對裝藥數(shù)量并做好記錄，如果藥室內(nèi)潮濕或積水，則需采取防潮處理。

炸藥進(jìn)入藥室后，應(yīng)疊放整齊，并將起爆體置于中間偏上位置。在裝藥工序上要采取先難后易的原則，從里向外逐個洞室進(jìn)行裝藥，每個洞室裝填完畢后，要立即進(jìn)行回填堵塞。

（3）回填與網(wǎng)路連接

在導(dǎo)洞堵塞過程中，需先將塑料導(dǎo)爆管引出洞外，這一過程中必須要保護(hù)好導(dǎo)爆管的安全。在其引出洞外后，再由專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)預(yù)先設(shè)計的“起爆網(wǎng)路圖”進(jìn)行網(wǎng)路聯(lián)接［8］。

5 結(jié)語

本文對小型洞室的爆破施工技術(shù)進(jìn)行了探討，對相關(guān)工程施工具有一定的借鑒意義。但同時應(yīng)該認(rèn)識到上述爆破方式適合于坡度大、坡面陡的山體地形，因此有一定的局限性。此外，這種施工方法的鉆爆、挖運(yùn)周期較長，從而影響挖運(yùn)設(shè)備效率，所以只適合用于在水電工程的局部地區(qū)采用的一種輔助鉆爆方法。

［1］周顯貴，沈德剛.小型洞室爆破的振速控制與技術(shù)措施研究［J］.陜西水利，2010（02）：97-98.

［2］王阿勇.小型洞室控制爆破技術(shù)在石料開采中的設(shè)計與應(yīng)用［J］.陜西水利，2009（04）：61-62.

［3］晏繼杰.小型洞室施工爆破技術(shù)應(yīng)用［J］.人民長江，2007（03）：73+89.

［4］李玉良，袁永青，胡誠.洞室爆破在察汗烏蘇水電站開挖中的應(yīng)用［J］.人民長江，2007（05）：29-30.

［5］袁勤忠，楊海峰.加快小型平洞開挖進(jìn)度的措施及可行性分析［J］.水利水電施工，2007（01）：12-14.

［6］周宇.地下工程施工技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀［J］.水利水電施工，2002（04）：25-27.

［7］閆國平.南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急供水工程爆破施工安全控制［J］.山西水利，2007（03）：69-70+72.

［8］劉海洋.渠道石方爆破起爆網(wǎng)路設(shè)計［J］.華北水利水電學(xué)院學(xué)報，2011（04）：71-73.

TB41

B

1672-2469（2017）02-0142-04

10.3969/j.issn.1672-2469.2017.02.042

2015-10-23

劉 娟（1985年—），女，工程師。