1工程概况本文以轿顶隧道工程作为背景，该隧道位于云南省昭通市境内，由中交二公局隧道工程公司承建。该隧道为单向双公路，隧道截面呈半圆拱型，单幅隧道净空为（宽×高）10.25m×5.00m。左线总长达m，最大埋深为.33m，右线总长达m，最大埋深为.11m，为典型的深埋特长隧道。结合现场施工条件基于上、下台阶法完成开挖作业。水压爆破技术成熟，在当前的隧道施工中已经取得了广泛的应用，钻进炮眼后向其中置入适量水袋并辅以炮泥封堵措施，具备爆破效果优良、炸药能量利用率高、环保等多重优势。相较于传统技术其进尺能力强，洞渣大块率得到有效控制，是应用效果较好的爆破开挖技术。本文结合上述工程引入了聚能水压光面爆破技术，将其与常规方式下的光面爆破技术对比分析，最终取得了良好的施工效果。2聚能水压光面爆破技术原理聚能水压光面爆破作为一项新型工程技术，在隧道掘进施工中取得广泛应用，在聚能爆破的基础上融入了水压爆破方式，集多种技术优势于一体。聚能水压光面爆破是基于常规爆破技术而衍生出的一种全新形式，即改变了使用药卷和导爆索的方式，转为聚能管装置，形成炮孔后于底部与顶部均增设了水袋，并使用炮泥回填实现对炮孔的填塞。作为常规的光面爆破技术，主要依赖的是炸药爆炸所产生的能量，大量应力波可传递至岩石内形成径向压应力和切向拉应力。从布孔特点来看，炮眼连线两侧将出现极为明显的应力集中现象，伴随有较大拉应力，当该值在岩石抗拉强度之上时则会扩大岩体裂缝。此外，炸药爆破时伴随大规模的气体膨胀现象，其产生的静力作用也起到扩大裂缝的效果。若利用聚能水压光面爆破技术，在具备常规爆破技术优势的基础上还实现了技术层面的优化，最终爆破效果更为良好。聚能槽将释放大量的高温高压射流，由于炮孔内设置了水袋，因此伴随有“水楔”效应，加之应力波的作用，最终岩石初始裂缝较常规方式扩展范围更大。炮孔处使用专用炮泥封堵，内部将汇聚大量膨胀气体，带来的静力作用更为强烈，有助于裂缝的扩大。在上述多重因素的共同作用下最终取得显著的爆破效果，突破了常规光面爆破的局限性。此外，由于水袋的存在，爆破时将产生大量的水雾，可扑灭粉尘，解决了常规方式下污染大的问题，为现场作业人员创造了良好的环境。3施工技术3.1 聚能管装置装药技术3.1.1 聚能管参数聚能管由特殊塑料制成，具备抗静电阻燃的特点，为异形双槽结构。根据本项目的施工条件选择D型聚能管，长度均设置为3m，具备安装效率高的特点。3.1.2 聚能管装置的组装方法聚能管装置的适用性较强，对起爆元件未提出特定的要求，仅使用常规的毫秒管即可。注药阶段要得到专用设备的支持，如长45cm的注药枪、W的空压机等。具体流程如下。（1）切开药卷包装皮，合并两药卷置入注药枪筒内，无误后将盖子旋紧；（2）加压处理，当注药枪达到0.2个大气压时停止；（3）炸药经过枪口后有序进入管槽内；（4）经过注药处理后形成饱满的D型管槽，将其与塑料扣板稳定相扣并配套毫秒管，结束整个聚能管的配置作业；（5）形成聚能管后在其两端分别设置定位块，以提升稳定性。注药效率较高，各环节操作较为简便，每循环的安装时间可控制在1h内；对人员未提出过多的要求，仅需2~3人即可，爆破员便可胜任此项工作。考虑到爆破安全性问题，组装房内并未完成所有组装操作，即保留了起爆毫秒管安装环节，但在管底部安装了半卷炸药，将其转移到待施工的掌子面后，再基于常规方法安装毫秒管，将其插入预先设置的药卷中。爆破所用的水袋制作较为简单，2名杂工即可完成，无任何难度。3.2 周边眼的确定关于炮眼的布置，本项目所用的聚能水压光面爆破技术在此方面并未做出调整，依然采用常规光面爆破的布孔原则，且未调整具体钻孔工艺及配套设备。较特殊的是周边眼的设置，此处间距为90~cm，由于在常规方式的基础上增大了间距，因此每循环减少的周边眼数量可达22个。3.3 钻孔以炮眼布置图为基准确定合适的孔位；掏槽眼适当加深20cm，严格控制对孔误差，本孔≤3cm；设置辅助眼，要求其对孔误差≤10cm；选取断面轮廓并于该处设置适量周边眼，确保环向误差≤cm；若开挖面平整度欠佳则结合实际情况，在原炮眼深度的基础上适当调整，最终目标在于令各炮眼眼底共处相同的垂面上；依次设置钻眼后再全面核对。3.4 装药处理孔内残留的岩粉，在高压风的作用下将其清理干净；使用炮棍检查以明确孔内是否存在堵塞现象；遵循分片分组的原则完成装药作业，各孔装药量要满足参数要求；连接爆破网路并全面检查。3.5 堵塞通过对炮孔的堵塞处理有助于改善炸药能量利用率偏低的情况，并缓解爆破振动效应。结束装药作业后及时堵塞炮孔，本次施工中要求孔口堵塞长度至少达到20cm。由于掏槽孔内并未完全装满炸药，因此该部分要得到有效的填堵。炮泥是重要的堵塞材料，采取2/3砂和1/3黄土的配比经充分混合后形成水炮泥。3.6 起爆网路选择电雷管起爆的方式，连线时要注重对导爆管的保护，不可出现打结或是拉细等问题；每簇雷管数量要得到有效控制，应大体相同且原则上不允许超过20个；利用黑胶布紧密缠绕好传爆雷管。形成爆破网络后交给专员验收，各处细节都无误后即可起爆。4聚能水压光面爆破技术在轿顶隧道应用研究根据轿顶隧道的施工要求，最初将聚能水压光面爆破技术应用于进口左线处，将各项施工信息记录完整，如各工序的耗时、开挖进尺等。根据工程经验选择与该段围岩性质相同的施工地段，对两项技术的应用效果进行对比分析，主要体现在技术可行性、安全性、成本控制等方面。常规爆破与聚能水压光面爆破技术钻爆参数的对比如表1所示。表1 常规爆破与聚能水压光面爆破技术钻爆参数对比注：数据为常规爆破和聚能水压爆破采取样本数量的平均值。经对比分析后得知在地质条件相同的前提下，若开挖断面规格、钻孔深度等各项基础工艺参数保持一致，聚能水压光面爆破更具优势，较常规方法开挖能力更强，单个循环可增加0.4m，所用炸药减少36kg；在通风降尘上耗费的时间节省了15min；诸如钻爆、出渣等环节的效率较高，在此方面每循环节省的时间可达2h。5效益分析对比主要从技术效果和经济效益两个方面进行对比和分析，具体如下所述。5.1 技术效果分析对比（1）若为光面爆破的方式在设置炮眼时间距为40~50cm。本项目选择聚能水压光面爆破的方式后可在该基础上扩大间距，达到80~cm，每个循环所需的炮眼量有所减少，打眼效率高。（2）由于聚能水压光面爆破技术水楔效应进一步提升，切割石块也更均匀，爆破后渣堆碎石块度下降20%~30%，更有利于装车。（3）水袋的雾化作用将通风时间压缩33%，从原来的30min缩短至20min，节约施工成本，同时空气质量更好、粉尘含量更低，大大改善了施工环境。5.2 经济效益分析对比本次施工从实际情况出发，该技术在经过现场的应用试验后，为探明其在经济效益方面的应用效果，将其与常规光面爆破对比分析，如表2所示。表2 爆破对比注：数据为常规爆破和聚能水压爆破采取样本数量的平均值。若为聚能水压光面爆破的方式，相较于常规方法进尺增加达到11.1%，在改善爆破效果的同时单位用药量得到有效控制，节省约15%，爆破现场的粉尘也得到了控制，通风时间缩短了15min。相比于常规方法周边眼数量减少1/2，因此在成本控制上效果良好，每米较常规方法可节省33.3%，综合成本减少10.77%。6结语基于对效率、安全性、成本、环保效益等方面的综合对比后，证实了聚能水压光面爆破具有优良的应用效果，可有效控制超欠挖现象且各环节施工效率较高、对周边的扰动性较小。总体来说，聚能水压光面爆破在隧道工程中具有优良的应用效果。撰稿：拜晓亮（-），男，陕西渭南人，中交第二公路工程局有限公司工程师，研究方向：隧道施工管理。（转自《中国高新科技》杂志年第12期）
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