CN109373840A - 隧道开挖水压爆破施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道开挖水压爆破施工方法，包括如下步骤：(1)台车就位和排险；(2)测量布眼及钻孔；(3)安装炸药、水袋及炮泥：周边眼挖设隧道掌子面圆弧周边，周边眼采用如下方法安装炸药、水袋及炮泥：周边眼采用空气间隔、不耦合装药，眼底部分药量高于其他部分药量；掏槽眼采用斜眼掏槽，与开挖面间的夹角为65°～75°；扩槽眼、辅助眼、内圈眼、底板眼均采用连续耦合装药，雷管埋入孔底药卷，聚能穴朝孔口方向；炮眼孔底装水袋，装药结束后再装入水袋，再采用炮泥堵塞孔眼；(4)起爆网络；(5)爆后检查及盲炮处理；(6)炸药退库。本发明的隧道开挖水压爆破施工方法能充分利用炸药能量和减少污染环境，节约成本。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及隧道开挖水压爆破施工方法。
背景技术
在我国的隧道爆破施工掘进中均采用“新奥法”钻爆工艺进行施工，常规的爆破技术普遍存在一定问题，如炮眼不回填或直接利用药箱纸皮堵塞炮口等问题，这些都是在爆破施工中不科学的做法，会导致火工用品爆破能量利用率不高、炮口冲击波过强导致飞石距离远洞渣抛掷范围大、爆破有毒有害气体量大施工环境恶劣。
现有的隧道爆破施工中多采用普通“预裂爆破”、“光面爆破”装药结构和爆破设计，多年来的爆破效果和现场施工环境裹足不前，没有形成成熟配套有效的施工爆破设计和现场爆破管理。在此种形势下，迫切需要对隧道爆破施工方案设计和现场爆破管理进行深入研究，隧道开挖水压爆破技术对洞内施工环境及掘进进尺具有显著的“节能环保”作用，通过理论研究及实际应用，解决工程爆破存在多年已久的未能充分利用炸药能量和严重污染环境等两大难题。
发明内容
本发明克服了现有技术中常规爆破方法具有未能充分利用炸药能量和严重污染环境的技术问题，提供隧道开挖水压爆破施工方法。
为解决上述问题，本发明采取如下技术方案：
隧道开挖水压爆破施工方法，包括如下步骤：
(1)台车就位和排险
上循环施工完成后，首先将开挖台车就位，而后人工清理松动危石，保证施工过程安全；
(2)测量布眼及钻孔
用全站仪在掌子面上准确定出开挖轮廓线、周边眼及掏槽眼位置，利用轮廓线确定扩槽眼、辅助眼、内圈眼、底板眼的位置；钻孔分区定岗，严格按孔位进行施钻，所述孔位间隔分布于掌面上，在测量的同时对前一个循环的爆破效果进行检查，分析检查结果，调整光爆参数至适合的参数；
(3)安装炸药、水袋及炮泥
安装炸药前采用PVC管通孔，确认孔深满足要求；
周边眼挖设隧道掌子面圆弧周边，周边眼采用如下方法安装炸药、水袋及炮泥：装药前先在炮眼孔底装入一节水袋，再采用木杆安装炸药，周边眼采用空气间隔、不耦合装药，眼底部分药量高于其他部分药量；装药结束后距孔口80cm再装入2节水袋，再采用炮泥堵塞孔眼；
掏槽眼挖设于掌子面中心，所述掏槽眼采用如下方法安装炸药、水袋及炮泥：掏槽眼采用斜眼掏槽，与开挖面间的夹角为65°～75°；采用连续耦合装药，雷管埋入孔底药卷，聚能穴朝孔口方向；在装药前先在炮眼孔底装入一节水袋，并在装药结束后再装入4节水袋，再采用炮泥堵塞孔眼；
辅助眼位于掏槽眼与周边眼之间；底板眼位于掌子面底边，所述辅助眼与所述底板眼均采用如下方法安装炸药、水袋及炮泥：辅助眼、底板眼均采用连续耦合装药，雷管埋入孔底药卷，聚能穴朝孔口方向；在装药前先在炮眼孔底装入一节水袋，并在装药结束后再装入3节水袋，再采用炮泥堵塞孔眼；
上述周边眼、掏槽眼、扩槽眼、辅助眼、内圈眼、底板眼均采用人工用木制炮棍装药，由施工人员将药卷逐个装入炮孔，并用炮棍轻轻捣实；装药时，导爆索插入炮孔孔底药卷内连接炸药并向孔口方向延长穿过水袋和炮泥；装药后所述炮泥堵塞长度≥20cm；所述水袋长度为18～22cm；
(4)起爆网络
起爆网络采用簇连法，将起爆网络连接好后，等待其他施工人员撤离到警戒线以外后，由爆破员用起爆器在安全避炮点起爆；
(5)爆后检查及盲炮处理
响炮30min后方可进入爆区检查，并对爆堆的形状大小、残孔率、飞石最大距离及盲炮情况进行现场记录，掌握一手资料，适时对爆破参数进行调整；
如发现盲炮应立即通知专职爆破员进行处理，处理方法为：
二次起爆法：若是由于起爆网络连接不良造成的盲炮，可重新连线起爆；
诱爆法：对于不能二次起爆的盲炮，如果周围环境允许，可准确判明装药的具体位置，在原装药孔附近平行原装药孔进行钻孔，装入炸药，利用小装药将其诱爆；
人工排除法：采用高压风吹出堵塞物，取出起爆雷管及炸药；盲炮处理后应仔细检查爆堆，并将残留爆破器材清理干净；
(6)炸药退库
在爆破结束后，炮工离开施工现场前，由爆破员将现场剩余火工品回收干净，并退回库房登记，做到账账相符，账物相符。
其中，所述炮泥采用炮泥机按如下方法制作而成：将黏土、砂、粉煤灰、水按照配合比人工拌匀，软化1～2小时后，装入炮泥机的进料仓，开动电钮开始生产，将其制作成直径32mm，长20～30cm的炮泥节装箱，所述炮泥使用前1～2小时制作好，若放置时间超过2小时采用塑料膜覆盖；所述炮泥中，黏土：砂：粉煤灰：水的质量之比为100：3～6：4～7：10～15。
其中，所述水袋是由水袋自动封装机生产而成，接通电源启动水袋自动封装机、预热封口机待温度上升后试封2～3次，达到密封效果后进行正常生产；将水袋充满后自动封口，而后将水袋装箱；所述水袋直径32mm，长200m。
其中，所述隧道开挖水压爆破施工方法中个炮孔孔眼装药量为：周边眼单孔装药量为0.5～0.6kg、掏槽眼单孔装药量为0.5～0.6kg、辅助眼单孔装药量为2.5～2.8kg、底板眼单孔装药量为2.0～2.2kg、扩槽眼单孔装药量为2.2～3.0kg、内圈眼单孔装药量为1.6～2.0kg。
其中，所述掌子面孔眼中，掏槽眼数量为14，毫秒雷管短别为1；扩槽眼眼数为27，毫秒雷管短别为3；辅助眼眼数26，毫秒雷管短别为5和7；内圈眼眼数36，毫秒雷管短别为11；周边眼眼数为57，毫秒雷管短别为13；底板眼眼数为12，毫秒雷管短别为15。
其中，所述起爆网络采用簇连法，由起爆线连接一个电雷管2-1后，再由该电雷管2-1通过起爆线连接另外5个电雷管2-1；所述5个电雷管2-1连接不同段号的炮眼。
隧道水压爆破是往炮眼中的一定位置注入一定量的水，然后用专门的炮泥机生产炮泥回填堵塞。由于炮眼中有水，因水具有压缩性极小、变形能低、热能损失小等特性，在水中传播的水激波能够按照水的“液压”作用，较均匀的、几乎无损失地把能量传递到围岩中。另外，在水激波做功的同时，被爆炸气体冲击压缩的高压水挤入爆生裂隙中，形成“水楔”，这种“水楔”的尖劈作用加剧了裂隙的延伸和扩展，使破碎块度更均匀；同时，炮眼中的水在高温高压下被雾化，充分吸收了有毒、有害爆生气体及粉尘，起到了雾化降尘的作用，大大降低了粉尘对环境的污染，改善了洞内空气质量。
炮孔装药时，炮孔均采用人工用木制炮棍装药；采用人工用木制炮棍装药，由施工人员将药卷逐个装入炮孔，并用炮棍轻轻捣实，避免药卷之间间隔较大，影响传爆。在装药过程中严禁大力用炮棍捣实炸药，防止用力过猛后使水袋破裂或使装药密度过大，造成炸药压死拒爆。
本发明与现有技术相比较具有以下有益效果：本发明的隧道开挖水压爆破施工方法在节省炸药、加快进度、缩短通风时间、改善洞内施工环境方面具有突出的效果：本发明相比于比常规爆破粉尘浓度降低了55％，有明显的降尘效果。使用隧道掘进水压爆破比常规爆破振动速度降低50％，爆破效果好；炮眼利用率相比于常规爆破的炮眼利用率高18％以上；本发明相比于常规爆破每立方可节省3元以上，节约成本，提高经济效益。
附图说明
图1为隧道开挖水压爆破施工方法工艺流程图；
图2为隧道掘进水压爆破的炮孔装药结构示意图；
图3为隧道掌子面炮眼布置图；
图4为起爆网络示意图；
图5为隧道掘进常规/水压爆破主要技术参数对比柱状图；
图6为隧道掘进常规/水压爆破每立方经济指标对比柱状图；
图2中，1-1-水袋、1-2-炸药、1-3-炮泥、1-4-导爆索；
图3中，4-1-周边眼、4-2-掏槽眼、4-3-辅助眼、4-4-底板眼、4-5-扩槽眼、4-6-内圈眼；
图4中，2-1-电雷管、2-2-起爆线、4-炮眼，图中的标号1、2、3、5、7、9为毫秒雷管段别。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，隧道开挖水压爆破施工方法，包括如下步骤：
(1)台车就位和排险
上循环施工完成后，首先将开挖台车就位，而后人工清理松动危石，保证施工过程安全；
(2)测量布眼及钻孔
如图3所示，用全站仪在掌子面上准确定出开挖轮廓线、周边眼4-1及掏槽眼4-2位置，利用轮廓线确定利用轮廓线确定扩槽眼4-5、辅助眼4-3、内圈眼4-6、底板眼4-4的位置；辅助眼4-3位置；钻孔分区定岗，严格按孔位进行施钻，所述孔位间隔分布于掌面上，在测量的同时对前一个循环的爆破效果进行检查，分析检查结果，调整光爆参数至适合的参数；
(3)安装炸药、水袋及炮泥
如图2所示，安装炸药1-2前采用PVC管通孔，确认孔深满足要求；
周边眼4-1挖设隧道掌子面圆弧周边，周边眼4-1采用如下方法安装炸药1-2、水袋1-1及炮泥1-3：装药前先在炮眼4孔底装入一节水袋1-1，再采用木杆安装炸药1-2，周边眼4-1采用空气间隔、不耦合装药，眼底部分药量高于其他部分药量；装药结束后距孔口80cm再装入2节水袋1-1，再采用炮泥1-3堵塞孔眼；
掏槽眼4-2挖设于掌子面中心，所述掏槽眼4-2采用如下方法安装炸药1-2、水袋及炮泥1-3：掏槽眼4-2采用斜眼掏槽，与开挖面间的夹角为70°；采用连续耦合装药，雷管埋入孔底药卷，聚能穴朝孔口方向；在装药前先在炮眼孔底装入一节水袋1-1，并在装药结束后再装入4节水袋1-1，再采用炮泥1-3堵塞孔眼；
底板眼4-4位于掌子面底边，扩槽眼4-5位于掏槽眼4-2四周，辅助眼4-3位于扩槽眼4-5四周，内圈眼4-6位于辅助眼4-3与周边眼4-1之间；所述扩槽眼4-5、辅助眼4-3、内圈眼4-6、底板眼4-4均采用如下方法安装炸药、水袋1-1及炮泥1-3：所述扩槽眼4-5、辅助眼4-3、内圈眼4-6、底板眼4-4均采用连续耦合装药，雷管埋入孔底药卷，聚能穴朝孔口方向；在装药前先在炮眼孔底装入一节水袋1-1，并在装药结束后再装入3节水袋1-1，再采用炮泥1-3堵塞孔眼；
上述周边眼4-1、掏槽眼4-2、扩槽眼4-5、辅助眼4-3、内圈眼4-6、底板眼4-4均采用人工用木制炮棍装药，由施工人员将药卷逐个装入炮孔，并用炮棍轻轻捣实；装药时，导爆索1-4插入炮孔孔底药卷内连接炸药1-2并向孔口方向延长穿过水袋1-1和炮泥1-3；装药后所述炮泥1-3堵塞长度为20cm；所述水袋1-1长度为20cm；
其中，所述隧道开挖水压爆破施工方法中个炮孔孔眼装药量为：周边眼4-1单孔装药量为0.6kg、掏槽眼4-2单孔装药量为0.6kg、辅助眼4-3单孔装药量为2.6kg、底板眼4-4单孔装药量为2.0kg、扩槽眼4-5单孔装药量为2.8kg、内圈眼4-6单孔装药量为1.8kg。
其中，所述掌子面孔眼中，掏槽眼4-2数量为14，毫秒雷管短别为1；扩槽眼4-5眼数为27，毫秒雷管短别为3；辅助眼辅助眼4-3眼数26，毫秒雷管短别为5和7；内圈眼4-6眼数36，毫秒雷管短别为11；周边眼4-1眼数为57，毫秒雷管短别为13；底板眼眼数为12，毫秒雷管短别为15。
(4)起爆网络
如图4所示，起爆网络采用簇连法，由起爆线连接一个电雷管2-1后，再由电雷管2-1通过起爆线2-2连接5个电雷管2-1；所述5个电雷管2-1连接不同段号的炮眼4。将起爆网络连接好后，等待其他施工人员撤离到警戒线以外后，由爆破员用起爆器在安全避炮点起爆。
(5)爆后检查及盲炮处理
响炮30min后方可进入爆区检查，并对爆堆的形状大小、残孔率、飞石最大距离及盲炮情况进行现场记录，掌握一手资料，适时对爆破参数进行调整；
如发现盲炮应立即通知专职爆破员进行处理，处理方法为：
二次起爆法：若是由于起爆网络连接不良造成的盲炮，可重新连线起爆；
诱爆法：对于不能二次起爆的盲炮，如果周围环境允许，可准确判明装药的具体位置，在原装药孔附近平行原装药孔进行钻孔，装入炸药1-2，利用小装药将其诱爆；
人工排除法：采用高压风吹出堵塞物，取出起爆雷管及炸药1-2；盲炮处理后应仔细检查爆堆，并将残留爆破器材清理干净；
(6)炸药退库
在爆破结束后，炮工离开施工现场前，由爆破员将现场剩余火工品回收干净，并退回库房登记，做到账账相符，账物相符。
施工前，炮泥1-3以及水袋1-1的制作方法如下：所述炮泥1-3采用炮泥机按如下方法制作而成：将黏土、砂、粉煤灰、水按照配合比人工拌匀，软化2小时后，装入炮泥机的进料仓，开动电钮开始生产，将其制作成直径32mm，长25cm的炮泥节装箱，所述炮泥1-3使用前2小时制作好，若放置时间超过2小时采用塑料膜覆盖；所述炮泥中，黏土：砂：粉煤灰：水的质量之比为100：6：7：15。
所述水袋1-1是由水袋自动封装机生产而成，接通电源启动水袋自动封装机、预热封口机待温度上升后试封3次，达到密封效果后进行正常生产；将水袋1-1充满后自动封口，而后将水袋1-1装箱；所述水袋1-1直径32mm，长200m。
实施例2
如图1所示，隧道开挖水压爆破施工方法，包括如下步骤：
(1)台车就位和排险同实施例1
(2)测量布眼及钻孔同实施例1
(3)安装炸药、水袋及炮泥
如图2所示，安装炸药1-2前采用PVC管通孔，确认孔深满足要求；
周边眼4-1挖设隧道掌子面圆弧周边，周边眼4-1采用如下方法安装炸药1-2、水袋1-1及炮泥1-3：装药前先在炮眼4孔底装入一节水袋1-1，再采用木杆安装炸药1-2，周边眼4-1采用空气间隔、不耦合装药，眼底部分药量高于其他部分药量；装药结束后距孔口80cm再装入2节水袋1-1，再采用炮泥1-3堵塞孔眼；
掏槽眼4-2挖设于掌子面中心，所述掏槽眼4-2采用如下方法安装炸药1-2、水袋及炮泥1-3：掏槽眼4-2采用斜眼掏槽，与开挖面间的夹角为65°；采用连续耦合装药，雷管埋入孔底药卷，聚能穴朝孔口方向；在装药前先在炮眼孔底装入一节水袋1-1，并在装药结束后再装入4节水袋1-1，再采用炮泥1-3堵塞孔眼；
底板眼4-4位于掌子面底边，扩槽眼4-5位于掏槽眼4-2四周，辅助眼4-3位于扩槽眼4-5四周，内圈眼4-6位于辅助眼4-3与周边眼4-1之间；所述扩槽眼4-5、辅助眼4-3、内圈眼4-6、底板眼4-4均采用如下方法安装炸药、水袋1-1及炮泥1-3：所述扩槽眼4-5、辅助眼4-3、内圈眼4-6、底板眼4-4均采用连续耦合装药，雷管埋入孔底药卷，聚能穴朝孔口方向；在装药前先在炮眼孔底装入一节水袋1-1，并在装药结束后再装入3节水袋1-1，再采用炮泥1-3堵塞孔眼；
上述周边眼4-1、掏槽眼4-2、扩槽眼4-5、辅助眼4-3、内圈眼4-6、底板眼4-4均采用人工用木制炮棍装药，由施工人员将药卷逐个装入炮孔，并用炮棍轻轻捣实；装药时，导爆索1-4插入炮孔孔底药卷内连接炸药1-2并向孔口方向延长穿过水袋1-1和炮泥1-3；装药后所述炮泥1-3堵塞长度30cm；所述水袋1-1长度为22cm；
其中，所述隧道开挖水压爆破施工方法中个炮孔孔眼装药量为周边眼4-1单孔装药量为0.5kg、掏槽眼4-2单孔装药量为0.6kg、辅助眼4-3单孔装药量为2.5kg、底板眼4-4单孔装药量为2.2kg、扩槽眼4-5单孔装药量为2.2kg、内圈眼4-6单孔装药量为2.0kg。
其中，所述掌子面孔眼中，掏槽眼4-2数量为14，毫秒雷管短别为1；扩槽眼4-5眼数为27，毫秒雷管短别为3；辅助眼辅助眼4-3眼数26，毫秒雷管短别为5和7；内圈眼4-6眼数36，毫秒雷管短别为11；周边眼4-1眼数为57，毫秒雷管短别为13；底板眼眼数为12，毫秒雷管短别为15。
(4)起爆网络同实施例1
(5)爆后检查及盲炮处理同实施例1
(6)炸药退库同实施例1。
施工前，炮泥1-3以及水袋1-1的制作方法如下：所述炮泥1-3采用炮泥机按如下方法制作而成：将黏土、砂、粉煤灰、水按照配合比人工拌匀，软化1小时后，装入炮泥机的进料仓，开动电钮开始生产，将其制作成直径32mm，长30cm的炮泥节装箱，所述炮泥1-3使用前1小时制作好，若放置时间超过2小时采用塑料膜覆盖；所述炮泥中，黏土、砂、粉煤灰、水的质量之比为100：3：4：10。
所述水袋1-1是由水袋自动封装机生产而成，接通电源启动水袋自动封装机、预热封口机待温度上升后试封3次，达到密封效果后进行正常生产；将水袋1-1充满后自动封口，而后将水袋1-1装箱；所述水袋1-1直径32mm，长200m。
实施例3
如图1所示，隧道开挖水压爆破施工方法，包括如下步骤：
(1)台车就位和排险同实施例1
(2)测量布眼及钻孔同实施例1
(3)安装炸药、水袋及炮泥
如图2所示，安装炸药1-2前采用PVC管通孔，确认孔深满足要求；
周边眼4-1挖设隧道掌子面圆弧周边，周边眼4-1采用如下方法安装炸药1-2、水袋1-1及炮泥1-3：装药前先在炮眼4孔底装入一节水袋1-1，再采用木杆安装炸药1-2，周边眼4-1采用空气间隔、不耦合装药，眼底部分药量高于其他部分药量；装药结束后距孔口80cm再装入2节水袋1-1，再采用炮泥1-3堵塞孔眼；
掏槽眼4-2挖设于掌子面中心，所述掏槽眼4-2采用如下方法安装炸药1-2、水袋及炮泥1-3：掏槽眼4-2采用斜眼掏槽，与开挖面间的夹角为75°；采用连续耦合装药，雷管埋入孔底药卷，聚能穴朝孔口方向；在装药前先在炮眼孔底装入一节水袋1-1，并在装药结束后再装入4节水袋1-1，再采用炮泥1-3堵塞孔眼；
底板眼4-4位于掌子面底边，扩槽眼4-5位于掏槽眼4-2四周，辅助眼4-3位于扩槽眼4-5四周，内圈眼4-6位于辅助眼4-3与周边眼4-1之间；所述扩槽眼4-5、辅助眼4-3、内圈眼4-6、底板眼4-4均采用如下方法安装炸药、水袋1-1及炮泥1-3：所述扩槽眼4-5、辅助眼4-3、内圈眼4-6、底板眼4-4均采用连续耦合装药，雷管埋入孔底药卷，聚能穴朝孔口方向；在装药前先在炮眼孔底装入一节水袋1-1，并在装药结束后再装入3节水袋1-1，再采用炮泥1-3堵塞孔眼；
上述周边眼4-1、掏槽眼4-2、扩槽眼4-5、辅助眼4-3、内圈眼4-6、底板眼4-4均采用人工用木制炮棍装药，由施工人员将药卷逐个装入炮孔，并用炮棍轻轻捣实；装药时，导爆索1-4插入炮孔孔底药卷内连接炸药1-2并向孔口方向延长穿过水袋1-1和炮泥1-3；装药后所述炮泥1-3堵塞长度25cm；所述水袋1-1长度为18cm；
其中，所述隧道开挖水压爆破施工方法中个炮孔孔眼装药量为：周边眼4-1单孔装药量为0.6kg、掏槽眼4-2单孔装药量为0.5kg、辅助眼4-3单孔装药量为2.8kg、底板眼4-4单孔装药量为2.0kg、扩槽眼4-5单孔装药量为3.0kg、内圈眼4-6单孔装药量为1.6kg。
其中，所述掌子面孔眼中，掏槽眼4-2数量为14，毫秒雷管短别为1；扩槽眼4-5眼数为27，毫秒雷管短别为3；辅助眼辅助眼4-3眼数26，毫秒雷管短别为5和7；内圈眼4-6眼数36，毫秒雷管短别为11；周边眼4-1眼数为57，毫秒雷管短别为13；底板眼眼数为12，毫秒雷管短别为15。
(4)起爆网络同实施例1
(5)爆后检查及盲炮处理同实施例1
(6)炸药退库同实施例1。
施工前，炮泥1-3以及水袋1-1的制作方法如下：所述炮泥1-3采用炮泥机按如下方法制作而成：将黏土、砂、粉煤灰、水按照配合比人工拌匀，软化2小时后，装入炮泥机的进料仓，开动电钮开始生产，将其制作成直径32mm，长20cm的炮泥节装箱，所述炮泥1-3使用前1小时制作好，若放置时间超过2小时采用塑料膜覆盖；所述炮泥中，黏土、砂、粉煤灰、水的质量之比为100：5：6：12。
所述水袋1-1是由水袋自动封装机生产而成，接通电源启动水袋自动封装机、预热封口机待温度上升后试封2次，达到密封效果后进行正常生产；将水袋1-1充满后自动封口，而后将水袋1-1装箱；所述水袋1-1直径32mm，长200m。
本实施例1的施工效果与隧道常规爆破技术施工如下：
采用那槐隧道进行隧道常规爆破技术施工，采用本发明实施例1的隧道开挖水压爆破技术和隧道开挖非水压爆破技术进行测试，具体方法以及爆破参数如下：
(一)隧道常用爆破及装药结构效果
隧道掘进所谓“常规爆破”，系指炮眼只装药卷而无回填堵塞，对光爆炮眼用炸药箱纸壳捲成卷浸水后堵塞在炮眼口，这种炮眼装药结构的隧道掘进爆破，惯称隧道掘进常规爆破。
那槐隧道掘进采取上下台阶法常规爆破。在那槐隧道Ⅲ级围岩开挖施工中通过常规爆破选取了10个断面进行调查。
表1那槐隧道掘进常规爆破炮眼参数
表2隧道爆掘进常规爆破效果
1.粉尘监测
粉尘监测采用P-5L2C型便携式微电脑粉尘仪，在爆破后5分钟，距掌子面20米位置进行粉尘浓度的监测。通过对连续5个循环常规爆破的监测，如下表3所示：
表3常规爆破粉尘浓度统计表
2.振动速度监测
振动速度监测仪采用了TC-4850型爆破测振仪。根据对距离掌子面50m位置的四组常规爆破数据统计详见表4。
表4常规爆破振动速度的统计表
(二)水压爆破及装药结构设计
依照实施例1的隧道水压爆破方法测试，具体水压爆破装药参数见表6。
在那槐隧道Ⅲ级围岩开挖施工中通过现场光爆(非水压)试验选定的各光爆参数如下:详见图3炮眼布置图、表5非水压爆破装药参数。采用水压爆破时在掏槽形式、炮眼布置、数量、深度、起爆顺序和时间间隔等的设计与常规爆破一模一样，所不同的是在每个炮眼中增加了水袋和炮泥，装药量和装药结构也有所不同。
表5非水压爆破装药
表6水压爆破装药参数
(三)、水压爆破与常规爆破效果对比
(1)水压爆破粉尘和振动速度的监测
1.粉尘监测
粉尘监测采用P-5L2C型便携式微电脑粉尘仪，在爆破后5分钟，距掌子面20米位置进行粉尘浓度的监测。通过对连续5个循环常规爆破和5个循环水压爆破的监测，如下表7所示：
表7常规爆破和水压爆破对粉尘浓度的影响统计对比表
常规爆破粉尘含量为15.98mg/m3，水压爆破后粉尘含量为7.19mg/m3，比常规爆破粉尘浓度降低了55％，有明显的降尘效果。
2.振动速度监测
振动速度监测仪采用了TC-4850型爆破测振仪。根据对距离掌子面50m位置的四组常规爆破数据和四组水压爆破数据的监测，统计详见表8。
表8常规爆破与水压爆破震动速度对比表
从这个表上可以看得出来，通过对振动速度的测定，使用隧道掘进水压爆破比常规爆破振动速度降低50％，效果十分明显。
(2)技术指标分析
目前那槐隧道自使用水压爆破由3月18日开始至4月20日在相同的Ⅲ级围岩段共施工了50个循环，总共掘进了168m。为了比较两个方法的效果，常规爆破也间隔施工了25个循环，掘进79.8m，设计掘进进尺都是3.5m。常规爆破每循环实际进尺3.1～3.3m，平均进尺为3.192m，水压爆破进尺3.5～3.6m，平均为3.528m，提高进尺0.336米，减少开挖2.5个循环。
表9隧道掘进常规/水压爆破主要技术参数对比表
由表10可知，常规爆破的炮眼利用率为80.72％，而水压爆破的利用率达到了98.12％，单位耗药量降低了0.14kg/m3，爆破振动速度降低了50.5％，粉尘浓度下降了55％，通风排烟由过去35～45分钟缩短为15分钟以内。由此可见，水压爆破在节省炸药、加快进度、缩短通风时间、改善洞内施工环境方面的优势是十分明显的。各项技术指标见表6。
(四)应用情况及经验体会
1、经济指标分析
根据常规爆破和水压爆破的现场统计数据对比，在相同开挖断面面积、炮眼布置和钻孔深度的前提下，水压爆破比普通爆破每个循环多开挖0.336m，每循环节省炸药23kg，每爆破一立方岩石节省炸药0.14kg，最为显著的是通风降尘时间缩短了20～30分钟，经济指标分析如下。
使用水压爆破每延米所节省的费用如下：
①火工品节省的费用：
那槐隧道开挖面积是116.7m2，每爆破一立方岩石节省炸药0.14kg，节约炸药约15.9％，炸药的单价是每公斤14.5元，所以隧道每开挖每立方米节省1.456元，每延米节省169.92元；
如果按照Ⅲ级围岩目前的每月正常进度150m计算，常规爆破施工每循环进尺3.2m需要开挖47个循环，水压爆破施工每循环进尺是3.5m，需要43个循环，这样一个月节省4个循环。每循环使用雷管总计是178发(含连接网路的雷管是6发)，雷管单价是5.6元。由此计算下来，采用水压爆破每一延米节省雷管26.6元。
导爆索每循环使用200m，单价3.07元/m，由此计算下来，采用水压爆破每一延米节省导爆索16.37元。
合计下来开挖每延米节省火工品212.89元。
②人工费和机械费的节省情况：
按照常规爆破每月个47个循环，每循环比水压爆破要少掘进0.336m，每月就少15.792m；实际人工费是按照循环计算的，开挖人员24人，杂工3人，工费平均250元/天，每一循环6750元，因此常规爆破的单价就是6750/3.2＝2109.4元。每月少掘进15.792m合计就是33312元，按照水压爆破每月进度164.5m考虑，每延米水压爆破就要比常规爆破节省人工费202.5元。
机械计费按照开挖工程量计算，不节省费用。
③通风时间缩短节省的电费：
由于水压爆破通风时间约15分钟，常规爆破通风时间约40分钟，每循环节省25分钟，风机的功率是2×75kw，每度电1元，水压爆破每延米节省电费20.53元。
④制作炮泥、水袋的支出费用：
制作炮泥、水袋需要两人，每工天按100元计算，每天支出人工费200元，每天进尺5米，每延米分摊40元。
水袋每循环使用645个，每个0.12元，共77.4元，每延米分摊22.11元。
水袋机、炮泥机功率都考虑为4kw，每天使用四小时，用电费用为32元，每天进尺5米，每延米分摊6.4元。
合计以后，制作炮泥、水袋支出每延米多支出费用68.51元。
把以上节省的火工品费用、人工费用、电费以及节约混凝土费用合计，并除去水袋、炮泥的支出费用后，水压爆破每延米节省费用：367.41元。
表10隧道掘进常规/水压爆破每立方经济指标对比
2.剩余隧道开挖完成以后预计节省的费用
那槐隧道目前开挖剩余995米，按照水压爆破掘进每延米节省367.41元，贯通后可以节省费用36.56万元；目前3座隧道进度，截至2018年4月20日剩余4900米，可以节省费用180.031万元；经理部目前隧道开挖剩余4315米，可以节省费用767.3万元。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。
Claims (6)
1.隧道开挖水压爆破施工方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)台车就位和排险；
(2)测量布眼及钻孔；(3)安装炸药、水袋及炮泥；(4)起爆网络；(5)爆后检查及盲炮处理；(6)炸药退库；
其中，步骤(3)安装炸药、水袋及炮泥方法如下：
安装炸药前采用PVC管通孔，确认孔深满足要求；
周边眼挖设隧道掌子面圆弧周边，周边眼采用如下方法安装炸药、水袋及炮泥：装药前先在炮眼孔底装入一节水袋，再采用木杆安装炸药，周边眼采用空气间隔、不耦合装药，眼底部分药量高于其他部分药量；装药结束后距孔口80cm再装入2节水袋，再采用炮泥堵塞孔眼；
掏槽眼挖设于掌子面中心，所述掏槽眼采用如下方法安装炸药、水袋及炮泥：掏槽眼采用斜眼掏槽，与开挖面间的夹角为65°～75°；采用连续耦合装药，雷管埋入孔底药卷，聚能穴朝孔口方向；在装药前先在炮眼孔底装入一节水袋，并在装药结束后再装入4节水袋，再采用炮泥堵塞孔眼；
底板眼位于掌子面底边，扩槽眼位于掏槽眼四周，辅助眼位于扩槽眼四周，内圈眼位于辅助眼与周边眼之间；所述扩槽眼、辅助眼、内圈眼、底板眼均采用如下方法安装炸药、水袋及炮泥：所述扩槽眼、辅助眼、内圈眼、底板眼均采用连续耦合装药，雷管埋入孔底药卷，聚能穴朝孔口方向；在装药前先在炮眼孔底装入一节水袋，并在装药结束后再装入3节水袋，再采用炮泥堵塞孔眼；
上述周边眼、掏槽眼、扩槽眼、辅助眼、内圈眼、底板眼均采用人工用木制炮棍装药，由施工人员将药卷逐个装入炮孔，并用炮棍轻轻捣实；装药时，导爆索插入炮孔孔底药卷内连接炸药并向孔口方向延长穿过水袋和炮泥；装药后所述炮泥堵塞长度≥20cm；所述水袋长度为18～22cm；
其中，步骤(4)起爆网络连接方法如下：
起爆网络采用簇连法，将起爆网络连接好后，等待其他施工人员撤离到警戒线以外后，由爆破员用起爆器在安全避炮点起爆。
2.根据权利要求1所述的隧道开挖水压爆破施工方法，其特征在于，所述炮泥采用炮泥机按如下方法制作而成：将黏土、砂、粉煤灰、水按照配合比人工拌匀，软化1～2小时后，装入炮泥机的进料仓，开动电钮开始生产，将其制作成直径32mm，长20～30cm的炮泥节装箱，所述炮泥使用前1～2小时制作好，若放置时间超过2小时采用塑料膜覆盖；所述炮泥中，黏土：砂：粉煤灰：水的质量之比为100：3～6：4～7：10～15。
3.根据权利要求1所述的隧道开挖水压爆破施工方法，其特征在于，所述水袋是由水袋自动封装机生产而成，接通电源启动水袋自动封装机、预热封口机待温度上升后试封2～3次，达到密封效果后进行正常生产；将水袋充满后自动封口，而后将水袋装箱；所述水袋直径32mm，长200m。
4.根据权利要求1所述的隧道开挖水压爆破施工方法，其特征在于，所述隧道开挖水压爆破施工方法中个炮孔孔眼装药量为：周边眼单孔装药量为0.5～0.6kg、掏槽眼单孔装药量为0.5～0.6kg、辅助眼单孔装药量为2.5～2.8kg、底板眼单孔装药量为2.0～2.2kg、扩槽眼单孔装药量为2.2～3.0kg、内圈眼单孔装药量为1.6～2.0kg。
5.根据权利要求1所述的隧道开挖水压爆破施工方法，其特征在于，所述掌子面孔眼中，掏槽眼数量为14，毫秒雷管短别为1；扩槽眼眼数为27，毫秒雷管短别为3；辅助眼眼数26，毫秒雷管短别为5和7；内圈眼眼数36，毫秒雷管短别为11；周边眼眼数为57，毫秒雷管短别为13；底板眼眼数为12，毫秒雷管短别为15。
6.根据权利要求1所述的隧道开挖水压爆破施工方法，其特征在于，所述起爆网络采用簇连法，由起爆线连接一个电雷管后，再由电雷管通过起爆线连接5个电雷管；所述5个电雷管连接不同段号的炮眼。
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