耦合聚能水压爆破在隧道爆破施工中的应用

耦合聚能水压爆破在隧道爆破施工中的应用

范宝林

中铁十七局集团第工程有限公司福建省福州市350000

摘要：为了解决北山隧道出现的隧道超挖问题，在施工过程中采用聚能爆破技术。在试验的过程中，根据聚能管装置的爆破技术原理和装填技术的要点，严格执行每一操作步骤，并结合隧道掘进工程实践进行现场采集爆破数据与常规光面爆破进行技术，经济效果对比分析，效果明显。耦合聚能爆破技术成型效果好，节约爆破材料，降低了施工成本，提高了劳动生产率，该项技术有助于实现隧道开挖“精细化”和“绿色施工”，对类似工程具有一定的参考价值。

关键词：聚能爆破隧道掘进成本分析施工质量精细化绿色施工

1工程概况

长乐前塘至福清庄前高速公路A3合同段北山隧道出口位于福建省福清市境内，本标段北山隧道0.5座，为分离式双洞隧道，隧道全长1386.47m，为长隧道，左洞长1382.939m，右洞长1390m。洞身岩石为中风化熔结凝灰岩，为较坚硬岩，岩体破碎较完整，除断层，节理密集划为VI~V围岩外，其余围岩为II~III及围岩，对隧道总体围岩的稳定较有利。根据现场及配置条件，我们采用了耦合聚能爆破进行爆破，现对北山隧道出口耦合爆破工法具体做法。

2聚能爆破技术简介

21聚能装置装药技术

聚能管采用一种抗静电阻燃的特种塑料管，形状为异形双槽，管长2m，2.5m，3m不等。聚能管根据炮孔深度可长可短，是由两个相似半壁管组成，管壁厚2mm，半壁管中央有一个凹进去的槽，叫做“聚能槽”聚能管截面尺寸；聚能槽顶角70°，聚能槽顶部距离17.27mm，半壁管宽度24.18mm，两半壁管相扣成的聚能管宽度为28.35mm。为调节聚能槽对准开挖轮廓面，两半壁管可调聚能方向8°?10°，聚能管裝置中的炸药为乳化炸药。聚能管内部尺寸形成的截面就是炸药的截面。

2.2聚能管截面尺寸

聚能管装置中的传爆线和起爆雷管为施工现场通用的起爆器材，起爆雷管段别与常规光面爆破相同。往半壁管注药需要注药枪和空压机等设备，注药枪长45cm，重0.8kg；小型空压机功率800W，重23kg。往半壁管注药步骤：第一步把药卷一端和沿药卷纵向把包装皮切开，然后两药卷沿纵向切开面合并并装入注药枪筒中，最后拧紧旋转盖；第二步给注药枪加压，其压力为0～2个大气压；第三步手握注药枪沿半壁管从头至尾移动，炸药就从枪口连续不断流入半壁管中。注好炸药的两个半壁管相扣之前在其中一片半壁管中放置一根传爆线，然后合并装在一起，装上起爆雷管，聚能管基本组装好。

为保障聚能管装置中的聚能槽对准隧道轮廓面以防止转动，要在聚能管装置的两端套上塑料套圈，这样聚能管才完全组装好。要特别指出的是，为了安全，在聚能管装置组装房内最好不要安装起爆雷管，待运到掌子面时再安装。整个注药过程操作简便快捷，一个循环光爆炮眼所需要聚能管装置数量可在1h左右组装完毕。

3聚能爆破试验过程

为提高北山隧道出口端光面爆破效果，我项目与聚能管厂家进行了沟通，采用聚能管爆破进行开挖爆破试验。

3.1试验时间地点

2018年7月15日至17日，在北山隧道出口右洞进行了三个循环的耦合聚能爆破试验（周边眼釆用耦合聚能管爆破）

3.2试验过程

2018年7月14日下午，对北山隧道出口右洞开挖班组进行了耦合聚能管爆破现场交底，要求开挖班钻孔过程中周边眼间距控制在40cm，比普通爆破方式周边眼间距增大。周边眼个数为55~56个。

2018年7月15日，右洞钻孔过程中，提前去领炸药，炸药到场后开始进行炸药的二次加工。炸药的二次加工主要包括以下几点：

（1）乳化炸药拆开，注药枪装置将炸药注入到聚能管中。

（2）聚能管放在孔底的一端放置导爆索(红线)，长度100cm，外部预留30cm，其余部分放置在炸药内，之后聚能管封盖。

（3）将单节炸药划出一个小口，将聚能管端头预留的导爆索插入炸药中，保证聚能管内炸药以及单节炸药连接好，釆用专用夹片及电工胶带将炸药及导爆管固定牢固。

4成本对比分析

4.1单循环增加成本

聚能管每延米单价8元，按照周边眼56个孔计算，每个孔聚能管长度3m，总计长度（m），总计金额（元）。

水砂袋大概使用120个，1元一个，总计120元。夹片使用（个），2元一个，总计224元。

总计增加成本（元）。

4.2单循环节约成本

6.2.1导爆索

周边孔56个，每个孔用lm导爆索，总计56m;之前采用导爆索每个孔大约4m，加外部连线30m，总计长度为（m）;单循环节约导爆索（m），导爆索每延米单价5.74元，节约成本（元）。

4.2.2炸药

周边孔之前单孔装药3节，采用聚能管后3m聚能管装药同样也为3节，但是周边眼孔数减少10个，总计节省炸药（节），单节炸药中0.2kg，（kg），一吨炸药13600元，总结节省（元）。

4.2.3雷管

周边眼雷管个数减少10个（7#雷管），单价6.5元，总计节省（元）。

4.2.4喷射混凝土

7月15日，爆破一次，断面扫描长度3.7m，总计超挖量为11.9m3（平均每班超挖量3.2m3）；7月17日，爆破一次，断面扫描长度3.75m，总计超挖量为13.1m3（平均班超挖量3.5m3）；7月17日，爆破一次，断面扫描长度3.8m，总计超挖量为14.51m3（平均班超挖量3.81m3）。三次爆破平均每班超挖量为3.5m3。

相比之前右洞超挖数据每延米4.55m3（根据右洞之前两个月爆破超挖数据统计），每延米节约混凝土（m3）。

每循环进尺按照3.7m计算，节约（m3）混凝土。C25喷射混凝土平均单价按照500元计算，节s约消耗（元）。

总计节约成本（元）。

由上述计算可知，爆破进尺按照单循环3.7m计算，采用聚能爆破后，每循环节约成本等于（元）。

5优化建议

（1）炮眼布置过多，可邀请爆破专家对钻爆设计进行优化，优化后可再减少炮孔数量，节省炸药成本。

（2）建议炮眼深度加深，根据掏槽眼最深进尺计算，周边眼深度最好达到4.5m，同时聚能管长度加到3.5m，有效爆破进尺能达到4m以上，增加单循环爆破进尺，加快施工进度。

（3）建议全部炮孔采用水砂袋进行封堵，保证爆破效果的同时节约部分炸药用量，进一步降低施工成本。

6结论

（1）耦合聚能水压光面爆破技术集聚能爆破光面爆破两者的优点于一身，充分利用了炸药聚能爆破产生集中爆破能的原理，较好控制聚能射流面与光爆面吻合，因此显著增大预裂光面爆破的孔距，即减少造孔工作量；聚能光爆还减少了围岩扰动，提高保留岩体的完整性和稳定性，保证开挖轮廓线的圆顺、整齐，残孔保留率高，超挖减少，支护砼成本降低。

（2）施工进度快，且施工质量明显提高，降低生产成本显著，有效地提高了经济效益和社会效益。操作时严格按照施工方案布设周边孔、严格控制聚能管的开口方向，并使用水袋、炮泥填塞，达到了“定向断裂”的理想效果。

参考献文

[1]蔡福广，光面爆破新技术[M].北京：中国铁道出版社，1994

[2]龙维祺，爆破工程[M].北京：冶金工业出版社，1992。