爆破工程技术研究1

水利水电是国家重要的基础工业和基础设施，对推动国民经济和社会发展起到了很大的推动作用。在水利水电建设领域，由于隧洞钻孔爆破工作的特殊性和危险性，其一直是国内学术界关注的热点问题。因此，对隧洞钻孔爆破技术在水利水电建设中的应用进行深入研究，对我国的水利建设工作具有一定的理论指导和借鉴意义。

1工程简况

本标段工程为安徽省港口湾水库灌区工程施工二标段（石壁山干渠1#隧洞），位于安徽省宁国市，引水隧洞及进水口建筑物级别为2级。隧洞全长10.403km，由进口段、洞身段（含移民新村明挖段）和出口段组成，隧洞按工程建设施工需要布设有0#、1#及2#三条施工支洞。引水隧洞为城门洞型，净空断面尺寸为2.4m×2.65m（宽×高）。合同造价13734.455万元，工程于2020年4月8日正式开工，合同工期约41个月（1230日历天），工程质量等级为合格标准。

2隧洞钻孔爆破技术概述

隧洞钻孔爆破技术主要采用钻孔、填药、爆破土方开挖等施工技术，并根据施工地质条件、断面尺寸、工时需求、支护方式、施工机械等因素进行施工。隧洞钻孔爆破工艺主要由掏槽钻孔爆破、辅助钻孔爆破、周边钻孔爆破等组成，钻孔爆破形式的合理选取要符合隧道工程中的孔的大小要求。在水利水电工程中采用钻孔爆破技术进行隧道建设，必须严格按照设计图纸和规范进行，加强质量和安全控制，按照安全、数量、质量和布局规范，制定相应的安全防护措施及应急处置方案。

3施工中隧洞钻孔爆破注意事项

3.1控制炸药的用量炸药的用量直接关系到隧洞爆破工程的成败。爆破施工中，炸药的使用是影响工程成败的关键。因此，必须在合理控制爆炸物的同时，结合具体情况，采取行之有效的控制措施。如裂缝的强度、井眼的布置等，都与炸药的数量有关，因此，在实际生产中，必须综合考虑各种因素，确保药量的合理。在实践中，应根据单位用量、开挖深度、开眼间隔等因素，采用类似的方法和经验公式计算出特定的药量序列，然后在现场进行爆破实验，并对开孔数进行分析，以达到合理的控制间隔。3.2钻孔爆破循环施工在水利水电工程中应用隧洞钻孔爆破技术，必须合理安排施工次序，采取循环型施工方式，以提高施工效率。首先，对各个具体的施工工艺进行优化，包括：合理设置爆破、延长输送线路、铺设管线。采用循环作业法，改善作业品质。其次，在作业循环中，要确保作业次数为整数，作业周期为2倍，开挖断面大小要根据岩层的稳定性来确定。在岩性较好的情况下，可以使用多臂钻机和短臂式挖土机，并采用深孔少回填的方式，既节约了人力，又减少了施工带来的不便。

3.3炮孔的布置布局平洞开挖区要合理设置炮孔，既能保证爆破效果，又能节约炸药。现有的射孔布局大致可以分成掏槽型、崩落型和外围型三种，每种型式都有各自的应用。在开挖断面中部，挖槽孔能有效地改善岩石的临空面，从而保证爆破的有效性。

4隧洞钻孔爆破技术实施要点

4.1钻孔孔位布置要点布置钻孔爆破孔位时，必须确定钻孔面积，并制定相应的孔位设计方案。平洞施工剖面的炮孔一般分为崩落孔、掏槽孔、周边孔3种类型。在开挖段的中部布置掏槽孔，以增大采空面，保证爆破效果；崩落孔主要布置在钻孔的外壁，从而使岩体爆炸，便于周边钻孔的爆破；为了控制开挖的外形，一般采用外围钻孔布置在开挖面周围，尽可能地接近设计的轮廓。在实际施工中，必须降低爆破孔移动的频率，以确保钻孔放线垂直于岩层层里和裂缝。按外形图的要求进行开孔位置布置，避免出现漏气、卡钻等情况。为了控制开挖的外形，在剖面的转角部位设置了炮眼。挖槽位置要在最后一道工序结束后进行，并确保钻孔深度不低于崩落钻孔深度的15%。在钻孔爆破施工之前，必须对围岩的强度、完整性、超前钻井等进行全面的测量，并依据这些参数来确定开挖方法和爆破工具，以确保开凿效果。开挖方法的选择以底板眼、周边眼、辅助眼、对掏槽的点位、孔深、孔数量、孔出口部位的围岩等级为依据。按施工需要进行充填方式的设计，保证起爆方式、程序和装药结构的科学化。对于三级围岩的全剖面钻孔爆破孔位，可以将周边孔的距离设定为400mm，副孔的间距为800~1200mm，并根据多行楔形进行布置。三级围岩全断面掘进炮孔布置示意图如图1所示。

4.2确定炸药用量要点在水利水电隧洞钻孔爆破的施工中，炸药的用量设计是一个重要的工作。在施工中，要结合实际情况，着重参照隧洞裂缝的硬度、钻孔布置方案等来确定施工方案。在隧洞钻孔爆破施工中，一般采用经验公式和类比分析方法，计算出开挖工作面上的开孔数量及间距。计算出钻孔爆破线深和炸药用量，并根据现场实际情况进行试验，再进行适当调整，最后得出合理的炸药用量。

4.3事故预防要点钻孔爆破引起的隧洞坍塌是水利水电隧道钻孔爆破施工中较为普遍的现象。在设计施工方案时，要考虑到塌方发生的位置、程度和发生概率，从而制定相应的防治措施。它的具体实施方法是利用Project、Revit等工具，将钻孔爆破项目的实际参数输入到其中，从而构建出一个真实的崩塌实例。在施工中，操作人员要清楚炮孔布置的钻杆垂度，并对钻头在孔内的流速进行控制，防止由于压力和钻浆对孔壁的冲击而发生坍塌。同时，还要掌握钻孔的成孔深度和地层的变化，调整钻井参数，及时清理出剩余钻渣。通过制定紧急事件处理计划和组建应急团队，确保可以及时处理突发坍塌事件，并将事故造成的损失降到最低。

5在水利水电工程隧洞施工中的实际应用

5.1隧洞掘进钻孔爆破工程应用隧洞钻孔爆破的施工重点是引水隧洞、导流隧洞、地下厂房隧道、运输隧道等。爆破是隧洞建设的第一道工序，它的施工效果直接关系到隧道的整体质量。钻孔爆破是隧洞施工中的一个重要环节，它直接关系到隧洞开挖施工的安全、规格和爆破效果。钻孔爆破工程中，主要使用凿岩台车、风钻等高效率的钻机。作业前要清扫作业面，确保作业面干净。在对钻孔进行测量放线时，必须确保钻孔清洁，并及时清除剩余的碎石，提高隧洞施工的效率。按照钻孔爆破工程的设计和规范，完成炸药的填充、堵塞和引信的连接。检查和确认作业，在有关人员及有关设备到达安全起爆区域后，才能进行爆破作业。

5.2钻孔爆破清排及支护工程应用在清理过程中，对废料残渣清排施工时间的控制和钻进速度的控制一样重要。合理选择运输清排设备的种类、型号、数量，精确确定隧洞内外的清排路径和清排场地，并对清排、通风、除尘、排烟、排水、照明等工艺进行详细规划。在不确定的情况下，隧洞很容易发生岩体的滑落和崩塌，因此必须事先对隧洞断面和地层情况进行调查，并采取适当的支护措施。防护方法主要有锚喷支护和框架式支护，而锚喷支护是以永久性与临时相结合的方式为主。同时，要确保孔口的充填密封性和水平，选用软硬性合适的填料，有效地提高井眼的利用率。

6结语

由于隧洞工程的规模越来越大、数量越来越多，施工条件也越来越复杂，对钻孔爆破技术提出了更高的要求。要提高钻孔爆破技术的使用效果，必须全面掌握钻孔爆破技术的特性，科学地选取符合工程实际的钻孔爆破技术类型，制定技术实施计划，严格遵守施工技术规范。

作者:黄勇 刘大军 单位:安徽省宁国市水利局 中水淮河安徽恒信工程咨询有限公司

爆破工程技术研究2

0引言

面对复杂情况下的山体爆破工程,传统的爆破技术在长期的实践中暴露出许多问题,这些问题不仅会影响爆破工程的进度,更重要的是对爆破人员的身体健康产生不良影响。随着科学技术的进步,逐孔爆破技术更适用于进行复杂山体环境的能源开采。

1逐孔爆破技术的特点

1.1逐孔爆破技术逐孔爆破技术指的是完成预爆破水平面的布孔工作后,在纵向排列与横向排列的炮孔中设计不同延期时间,使同一列或同一排中的炮孔延期时间间隔相同的爆破技术。与起爆点二维平面相连的炮孔延期时间、起爆时间可以通过累加计算得出,每个炮孔为独立起爆。

1.2逐孔爆破技术特点逐孔爆破技术与传统的爆破技术相比,拥有许多优点,如震动小、冲击波小、能耗低、大块率低、飞石危害较小等等,由于逐孔爆破技术能够在提高山体开采效率的同时,降低对能源的消耗,将更有利于开采工程。另外,无论进行什么样的山体开采都需要面对各种影响,包括一些威胁开采过程中工人人身安全的影响,而逐孔爆破能够进行应力波相互叠加、增加炮孔爆破自由面及降低震动强度,这样能够在很大程度上减少不稳定及不安全因素的出现[1]。

1.2.1延长爆破时间逐孔爆破技术有一个相比于其他爆破技术更加具有自己独特性的地方,就是逐孔爆破技术能够延长爆破的时间,延迟时间为数十毫秒左右,因此后起爆点可以在先起爆点应力震动未消失时完成起爆,在起爆过程中可受到预应力作用的影响,因此可以相互叠加应力波及增强爆破点的石块破碎效果。1.2.2先爆孔呈漏斗状逐孔爆破时形成的先爆孔呈漏斗状,后爆炮孔可以将爆破漏斗作为自由面,如此一来就可以将自由面增加至2~3个,在爆破自由面增加时就可以将炮孔能量集中于抛掷作用,进而使岩石相互碰撞的次数增加,减小大块率及提升挖掘速度[2]。

1.2.3震动强度降低逐孔爆破技术与传统复杂山体爆破的爆破技术相比,能够在进行山体爆破的过程中更注重工人的生命安全,主要原因是其能够在进行复杂山体爆破的过程中降低震动的强度。因为逐孔爆破技术使用的弹药比传统爆破使用的弹药少,能够减少在爆破的过程中的震动强度,从而使复杂山体爆破更安全。

2逐孔爆破技术的爆破效果

2.1爆堆形态基于逐孔爆破技术在复杂山体的爆破实践,以及长时间的逐孔爆破技术实验和观察,发现逐孔爆破技术的爆破堆高度在2m左右时其爆破堆形态较为规整,呈现在前后5~10m之间的距离,塌陷的深度在1m左右,塌陷堆的形态较为整齐,这样能够为后期进行下一步的能源开采打下良好的基础,有利于后期复杂山体爆破工程的推进和实现合理的经济效益。

2.2矿岩破碎情况逐孔爆破技术的使用能够让复杂山体在爆破之后的岩石破碎的更加整齐,并且使得岩石的大小较为均匀,并不会与其他的爆破技术一样,产生各类大小形态不一的岩石,不利于后期在能源开采之前进行道路和爆破坑的清理。矿岩破碎情况主要影响后期破碎岩石的运送和处理,采用逐孔爆破技术能够在保障能源开采经济效益的前提下,减少能源开采过程中的各项支出,无论是人工方面的还是器械设备使用方面[3]。

2.3爆破降震效果降震是逐孔爆破技术区别于其他爆破技术的一个非常重要的方面,尤其是在人工进行爆破点爆破物的安置时,爆破降震能够在很大程度上减少进行复杂山体爆破对周围的工人以及生态环境造成的影响。由于在进行一些能源的开采时,很多山体离居民的住宅区相隔并不是很远,在选择逐孔爆破技术时,就需要根据逐孔爆破技术能够影响的范围以及在爆破过程中可能造成的污染以及破碎岩石对周围的生态环境和居民生活造成的污染进行考量。由于逐孔爆破技术拥有着较好的爆破降震效果,因此在很大程度上能够降低对周围环境的危害。

3逐孔爆破技术的爆破安全防护措施

3.1爆破振动安全防护措施(1)合理安排爆破施工顺序,使得邻近台阶爆破施工交替进行,爆出的新的坡面有一定的稳定时间。(2)采用压渣爆破。(3)在爆破区域与周围较近工业园区之间开挖减震沟。

3.2爆破飞石安全防护措施(1)严格控制最小抵抗线方向,合理确定临空面,使得被保护对象避开飞石主方向。(2)深孔爆破装药结束后,检查并确保堵塞质量,并在每个炮孔上压一个沙袋。(3)采取覆盖防护措施,即孔口盖一层沙包,沙包之上铺一层铁丝网,最后在铁丝网上重要部位压上沙包[4]。(4)对于需要重点保护的建筑物,采取保护性防护,使用防护材料和设备及工艺(如木板、竹帘、草袋)覆盖起来或搭建防护排架等措施,防止飞石危害。

3.3爆破人员的安全培训复杂山体爆破施工整体过程中,不可避免地存在着各类安全问题与安全隐患,为了减少安全问题的发生概率,采用逐孔爆破技术的施工团队在展开建设工作时,要结合整体施工过程,对参与人员进行安全意识与专业技能培训。当施工参与人员自身具备完善的专业能力与专业素养时,才能够有效规避逐孔爆破技术使用过程中所容易出现的安全隐患。因此,为了顺利开展复杂山体爆破工程,工程管理人员不得安排没有进行过培训的工作人员参与工程建设。许多参与建设的工人自身文化程度相对较低,学习能力相对较差,在针对这一群体进行培训工作时,需要根据目前施工团队的整体知识水平安排符合工人需求的授课内容,以此来更好地提升工人整体安全意识与专业能力。为避免施工参与人员在工作过程中出现专业知识遗忘等问题,建筑团队管理者可以编撰施工手册,以此来为施工工人提供对应的帮助。另外,复杂山体爆破施工管理人员还要对施工内容进行检查,在发现问题时及时解决,以此来提高工程的整体安全性[5]。

3.4爆破材料和设备的质量管理复杂山体爆破建设施工过程中,要保障最终的建设质量能够达到国家标准,就必须要重视所采用的建设材料和设备的质量,展开切实有效的质量管理工作。在进行这一管理工作的过程中,首先要对当前质量管理工作进行补充以及完善。在施工材料和设备及工艺的筛选过程中,应当优先选择正规厂家生产的材料和设备。完成选材工作之后,下一步要考虑的便是材料和设备的运输与存储问题。在进行建筑耗材运输工作时,尤其是在面对山体情况较为复杂的情况时,需要全方位地对材料和设备运输环境与运输方式进行考量,规避容易对建筑材料和设备造成破坏或者质量损害的运输方式,充分发挥现代化运输的优势,利用科学完善的方式来对施工材料和设备展开运输工作和存储工作。

4结语

综上所述,逐孔爆破技术是在相关能源开采的过程中发展出来的一种新兴的爆破技术,逐孔爆破技术的出现以及在能源开采过程中的实施能够在很大程度上减少在爆破过程中出现的人员伤亡以及生态环境污染等问题,尤其是在面对一些情况较为复杂的山体时,逐孔爆破技术能够发挥更加重要的作用,并且能实现能源开采的经济效益和生态效益的“双赢”。

作者:雷霆 单位:中国安能集团第一工程局有限公司

爆破工程技术研究3

水利水电工程项目的土石方爆破从一定程度上影响着国民经济增长速度,为了确保整个施工项目可以平稳进行,施工企业的管理人员应采用多元管控措施,对水利工程围堰结构、水工金属结构及混凝土施工环节统筹规划,运用各种防渗施工处理技术,保证施工建设效果达到预设工作要求。

1工程概况

施工企业管理人员按照水利工程建设标准,将黄石盘水库的建设工程场地确定在四川省巴河支流及恩阳河中游地带,在后期施工建设过程中,应确保水库总库容量在1.15亿m3左右,防洪库容能够达到7972万m3,水库内部设立的电站内单个装机设备运行功率为7000kW,经过专业人士的不断摸索,相关设备的全年平均发电量为2207kW·h。整个装机利用小时为3153h[1]。具体施工条件如下：首先,方案设计人员通过实地勘察等多种方式,对整个水库工程的数据信息进行全面收集汇总,通过了解后发现,整个施工项目的场地均位于低山丘陵地带,整个施工现场呈现南低北高的特点,经过数十年的演变,地面逐渐产生了出露基岩,对工程设计方案全面解读后可以看出,水库施工项目的坝址河流流向在S23°~25°E之间,经过专业人员实地测量,“U”形是河谷的主要轮廓,整个枯水期的河床宽在92m~102m左右；其次,由于巴河内部的恩阳河是其最大的分支,流经旺苍县水磨乡云雾山南麓与和平、正直、凤仪后,在石城、恩阳地带汇集,最终在三江镇流入南江,整个河流的流域面积为3113km2,整个河道全长为143m,在河床比降为1.6‰、整体落差为241m的地形地貌条件下,可以产生1756km2的控制集水面积,为水库工程项目的实施创设诸多有利条；最后,因巴河流域为亚热带湿润季风气候,一年四季呈现出“春旱、夏热、秋雨、冬暖”的气候特点,且全年日照量较少,霜期较短,在最大风速为16.7m/s的基础上,整个河流流域的相对湿度可达72.5%。值得重点说明的是,巴河作为当地相对较大的山区性河流,全年最大流量在5月~10月之间,以7月居多[2],加上大巴山经常会遭受暴雨洪水侵袭,后期洪水突发期间的过程尖瘦、存在周期相对较短且峰高量较大,在连续3天~4天的洪水暴发期间,整个巴河一天的洪量可以达到平时洪量的59.26%。

2水利水电工程土石方施工技术分析

2.1爆破技术据有关资料显示,科研人员在对火药等原材料进行升级后,系统提升了整体的爆破技术管理水平,在现行的工程爆破开挖处理中,相关人员合理的使用潜风钻等设备,使得爆破施工人员的生命财产得到全面保障,另一方面,潜风钻可以有效杜绝施工人员使用手工钻造成爆破效果出现偏差,同时由于潜风钻等设备的自动化程度相对较高,可以普遍应用于建筑范围较大的施工项目,大钻孔直径也确保整个爆破工程项目能够达到现代化水利工程建设标准。另外,在实际的工程爆破期间,运用混装爆炸车,也进一步提高了爆破施工过程中的精确性,相关人员将反井钻机设备和液压钻机设备[3]有机结合,逐步提升施工人员组织效率后,使得爆破效果满足现实施工需求。

2.2明挖技术截止到20世纪60年代,科研人员将相关斗容挖掘机、自卸汽车等土方施工机械设备用于水利水电施工项目中,然而,此类设备不能在大规模的工程项目中推广,一旦操作不当,就会延长施工进度,此时施工企业管理人员将只能学习国内外先进的土石方施工方法。首先,科研人员对相关机械运输设备进行优化升级后,促使整个施工建设系统更加专业化,从一定程度上为土石方明挖技术的形成创设诸多有利条件。例如,针对水利水电工程的高陡边坡结构,高坡高度可能达到几百米,将先进的高边坡开挖技术融入施工建设环节,不但可以确保开挖精度有所提升,而且也使得土石方明挖效率得到明显改善,施工人员通过中间保留岩石的建筑模式,确保工程结构的质量水平能够得到保证；其次,控制爆破技术也是一种常见的施工方法,例如,在传统的基岩保护层施工作业期间,施工作业人员使用水平预裂、光面欲裂爆破方法可能难以达到预设的爆破效果,经过相关人员的创新探索,将孔底上方铺设柔性垫层,极大地减少了爆破之后产生的工程质量问题；最后,值得重点说明的是,在大型水利水电工程施工项目中,企业管理人员采用先进的土石方平衡技术达到了平衡效果。

2.3土石坝施工技术一般情况下,钢筋材料和沥青混凝土面板是土石坝的重要组成部分,土石坝的建立可以有效抵挡外来洪水侵袭,随着施工技术水平的提高,管理人员相继研究出了混凝土面板堆石坝、心墙土石坝和沥青混凝土面板土石坝等多种结构,此种石坝的建设成本相对较低,企业投入较少的人力物力即可确保石坝的稳定性。为了确保土石坝施工技术水平有所提升,施工企业应积极引进先进的机械化处理设备,对施工操作过程中的辅料设计、洒水处理、质检和压实环节进行统一安排,并采用有效的管控措施对坝体周围的地基及对岸加固管理,使得整个土石坝结构的安全性和稳定性符合国家规定的建设要求。

3水利水电工程土石方施工技术应用存在的主要问题

3.1对施工地周围环境造成影响水利水电施工项目的平稳运行需要合理应用大量水源,经过相关部门调查后被发现,相关水源地的存在从一定程度上也会对施工作业顺利进行产生诸多不利影响。例如,基础的爆破处理会直接破坏水源地附近生长的植物,且施工队伍在日常建设过程中可能会将污水肆意排放,在水源遭受大面积污染的同时,附近居民一旦饮用将会无法正常生产和生活,生命财产将会受到极大威胁。因此,在土方工程项目应用期间,应科学地运用相关施工技术,减少对外界生态环境的破坏和污染。

3.2爆破工程非常危险施工人员如果没有按照统一爆破流程进行土石方建设,就会导致相关施工项目存在的安全隐患加剧。对此,施工企业管理人员应在全面了解爆破技术的应用特点后,对爆破现场进行实地考察,在做好全面的爆破准备工作后,会同多个技术部门,对爆破过程中的使用技术予以高度关注,确保爆破操作能够达到设计要求。

3.3施工技术较为落后与西方发达国家相比,我国的水利水电工程建设水平还存在一定的差距,施工作业人员依旧延袭落后的建筑结构施工方法,采用传统的操作技术,导致水利水电工程结构存在诸多安全隐患,最后有可能出现二次返工现象。

4水利水电工程土石方施工质量控制措施

首先,在土石方工程准备期间,企业管理人员应结合工程项目实际情况制定合理的施工设计方案,在实际的施工建设过程中,各个部门应加强沟通和配合,相互提供一定的技术支持,确保施工建设可以顺利进行；其次,应确保施工作业人员取得一定的建筑资质证书方可上岗,当地的政府部门以及建筑企业管理人员应投入适当的建设资金,定期集中举行一些技能培训,统一规范施工建设的方法和具体流程,进而提高相关人员的施工能力,并邀请一些建筑知识较多、实际工作经验丰富的专家举办相应的知识讲座,对基层施工人员提出的一些实际问题进行专业的解答,给予相应的解决方案,在各个部门全面交流的基础上,解决现实生活中的相关施工作业问题,在对过程项目主体结构参数统一规划后,保证施工人员完全了解各个施工环节的建设内容；最后,企业应制定合理的施工管理机制,通过合理方式确保安全管理意识深入人心,在全体员工遵守各项施工制度的基础上,提升水利工程主体结构质量。除此之外,应构建完整的监督管理体系,在实际的水利水电工程建设期间,明确各个施工部门的责任和义务,一旦出现施工意外事故,避免出现各部门相互推诿责任的情况[5],与此同时,当地的质检部门应严格履行工作职责,不定期集中对各个建筑结构进行质量检测,一旦发现问题立即责令整改,提升土石方施工工程的质量,最后确保为施工企业创设更多的经济效益和社会效益。

5结语

水利水电工程土石方爆破施工技术的实施会受到外界各种环境因素的影响,建筑企业的管理部门首先应做到统筹规划,设计出切实可行的施工图纸,在统一建设方法后,合理运用相关爆破方式,避免各种施工风险事件的发生,其次,应投入适当的建设资金,采购质量较高的生产建筑材料,同时聘请优秀的建筑设计人员,科学完整地将爆破工程主要操作技巧和方法应用到工程项目中；最后,还要定期积极学习国内外先进的土石方工程施工处理技术,在因地制宜、具体问题具体分析后,提高施工人员的工作效率,促进建筑行业的可持续发展。

作者:钟鸣 单位:广东省水利水电第三工程局有限公司