厚层黄土隧道聚能水压爆破施工技术

1、厚层黄土隧道聚能水压爆破施工技术一、工程概况该隧道处于陕北东南部黄土残塬区，上部覆盖厚层黄土，由于受到强烈侵蚀作用，黄土塬已破碎不堪，零星分布，地表沟壑纵横，冲沟发育，地质主要为冲积砂质新黄土，冲洪积砂质老黄土、黏质老黄土及砂类土；下部为水平层状砂岩、泥岩等，最大埋深310m。在施工过程中主要存在滑坡、高地应力、游离态有害气体、浅埋、断层等高风险，隧道结构穿越黄土、土石混合断面、水平岩层。施工难度大、安全风险高等诸多不利因素。二、常规光光面爆破破技术1、技术原原理常规光面爆爆破技术术原理是是炮眼中中的炸药药爆炸后后，在岩岩石中传传播应力力波产生生径向压压应力和和切向拉拉应力, 由于炮炮眼相邻邻

2、互为“空眼”,所以在在炮眼连连线两侧侧产生应应力集中中度很高高的拉应应力,超过岩岩石抗拉拉强度,炮眼之之间的岩岩体形成成的初始始裂缝要要比其他他方向厉厉害的多多,除此之之外,由于炸炸药爆炸炸生成的的高压气气体膨胀胀产生的的静力作作用促使使初始裂裂缝进一一步延伸伸扩大。工艺流程3、装药结结构常规（或普普通、传传统）隧隧道爆破破采用连连续装药药，炮眼眼间距炮炮眼中仅仅装炸药药而无回回填堵塞塞，其装装药结构构如下图图所示。炮眼无回填填堵塞装装药结构构爆破参数常规爆破设设计参数数表周边眼深度度3.55m，进尺2.88m，开挖挖断面面面90.98mm，炸药药单耗0.998kgg/m。5、常规爆爆破存在在

3、的问题题1）炮眼间间距为40-50ccm，布眼眼过密、打打眼过多多、打眼眼作业时时间占用用时间过过长。22）由于于炮孔内内充满了了空气，应应力波部部分能量量因压缩缩空气而而损失，所所以应力力波的强强度因无无回填堵堵塞而降降低，结结果削弱弱了对围围岩的破破碎。3）常常出出现超挖挖，增加加混凝土土衬砌量量提高施施工成本本，隧道道爆破开开挖出现现亏损，超超挖是致致命的“罪魁祸祸首”。4）常规爆爆破后有有害气体体浓度高高，粉尘尘大。再再加上斜斜井通风风困难，放放炮后通通风时间间需要30-40分钟，机机械才能能够到达达掌子面面进行出出碴，对对工序衔衔接造成成了极大大的影响响。三、水压光光面爆破破技术1、

4、技术原原理 水压光面爆爆破原理理为“往炮眼眼中一定定位置注注入一定定量的水水，并用用专用的的炮泥回回填堵塞塞炮眼，利利用在水水中传播播的冲击击波对水水的不可可压缩性性，使爆爆炸能量量经过水水传递到到围岩中中几乎无无损失，同同时，水水在爆炸炸气体膨膨胀作用用下产生生的“水楔”效应，有有利于岩岩石破碎碎，炮眼眼中的水水可以起起到雾化化降尘作作用，大大大降低低粉尘对对环境的的污染，所所以水压压爆破成成为名副副其实“绿色爆爆破”。工艺流程3、装药结结构4、爆破参参数水压爆破设设计参数数表周边眼深度度3.55m，进尺3.00m，开挖挖断面面面90.98mm，炸药药单耗0.888kgg/m。5、水袋制制作

5、水袋采用KKPS-60型水袋袋自动封封装机加加工而成成。这种种专门为为水压爆爆破研制制的封口口机，结结构简单单，操作作方便，每每小时可可制作约约700个水袋袋。具体操作：首先连连接水管管，并用用扎圈锁锁紧为防防进气；打开电电源调节节温度到到2200左右，预预热约十十分钟；试运转转从出水水口排除除气体；然后把把塑料袋袋套在出出水口上上，一按按电钮水水即可冲冲入袋中中，随之之自动封封口，水水袋便加加工成。KPS-660型水袋袋自动封封装机 水袋制作6、炮泥制制作炮泥采用PPNJ-A型炮泥泥机加工工而成。这这种专门门为水压压爆破研研制的炮炮泥机，结结构简单单，操作作方便，两两个人每每小时可可制作约约

6、500根炮泥泥。制作炮泥可可就地取取材，节节约成本本，按照照土：砂砂：水=0.75:0.11:0.15的比例例制作。制制作好炮炮泥放置置时间不不宜太长长，最好好在使用用前12小时制制作好，炮炮泥应不不软也不不硬，软软了捣固固时容易易挤压出出炮眼口口，硬了了捣固时时不易把把炮泥捣捣固碎，堵堵塞不坚坚实。PNJ-AA型炮泥泥机制作完成的的炮泥7、写实通过对XXX隧道掘掘进60m的技术术应用，针针对不同同的地质质条件、机机械设备备、气候候条件等等，采取取现场写写实记录录的方法法，对钻钻孔装药药、出碴碴、排险险、支护护、喷浆浆等耗费费时间，进进行记录录，形成成写实记记录结果果。 根据现场写写实记录录的

7、结果果进行分分析，单单个循环环进尺3.00m，作业业时间平平均为10小时12分钟，各各工序平平均作业业时间如如下：1)钻孔、装装药：3小时12分钟。2)排险(排除拱拱部危石石)：18分钟；3)出碴：3小时24分钟；4)打锚杆杆、挂网网片等：1小时48分钟；5）喷射砼砼：1小时30分钟。 水压爆破后后效果图图片8、技术创创新点水压爆破与与常规爆爆破相比比，产生生了较好好的爆破破效果，爆爆破后岩岩面平整整，减少少了对周周边围岩岩的扰动动，保证证安全；岩碴块块度大小小均匀，利利于装碴碴；控制制了超欠欠挖，减减少了支支护混凝凝土用量量，降低低了成本本。具有有显著的的“三提高高一保护护”作用：提高炸炸药

8、利用用率，提提高施工工效率，提提高经济济效益，降降低了粉粉尘等有有害气体体浓度，保保护了作作业人员员安全和和身体健健康。四、聚能水水压光面面爆破新新技术1、技术原原理聚能水压爆爆破原理理：就是是利用聚聚能爆破破原理，在在线性药药型罩上上爆炸产产物产生生聚能作作用，爆爆炸产物物的势能能通过对对称的药药型罩转转化成粒粒子射流流动能，虽虽然PVC塑料射射流没有有金属铜铜射流速速度高、切切割能力力强，PVC射流足足以在岩岩石上切切割出裂裂缝，PVC聚能管管还能多多产生60%以上爆爆破气体体，在炮炮孔内高高压爆破破气体准准应力及及气体气气刃作用用下，在在聚能角角中心线线方向上上的岩石石被撑开开、拉断断，

9、相邻邻炮孔切切线上形形成贯通通缝隙。2、工艺流流程3、装药结结构根据不同钻钻孔深度度选择轴轴向连续续装药，接接着装聚聚能装药药管，聚聚能管上上部用水水袋填塞塞，最后后用20-40ccm炮泥填填塞捣密密实。如如下图所所示：聚能水压爆爆破装药药结构图图钻爆参数聚能水压爆爆破设计计参数表表周边眼深度度3.55m，进尺3.22m，开挖挖断面面面90.98mm，炸药药单耗0.779kgg/m。5、聚能管管聚能管采取取一种抗抗静电阻阻燃的特特种塑料料管，异异形双槽槽聚能管管。管长长2m、2.55m、3m不等。聚聚能管为为炮眼深深度的70%,聚能管管是由两两个相似似半壁管管组成,管壁厚2mmm,半壁管管中央

10、有有一个凹凹进去的的槽,叫做“聚能槽”。聚能能管截面面尺寸:聚能槽槽顶角70,聚能槽槽顶部距距离17.27mmm,半壁管管宽度24.18mmm,两半壁壁管相扣扣成的聚聚能管宽宽度为28.35mmm。为调调节聚能能槽对准准开挖轮轮廓面,两半壁壁管可调调聚能方方向8一10。聚能能管裝置置中的炸炸药为施施工现场场通用炸炸药即乳乳化炸药药。聚能能管内部部尺寸形形成的截截面就是是炸药的的截面。 聚能管截面面尺寸6、聚能管管装置聚能管装置置中的传传爆线和和起爆雷雷管为施施工现场场通用的的起爆器器材，起起爆雷管管段别与与常规光光面爆破破相同。往往半壁管管注药是是组裝聚聚能管装装置主要要工艺。为为往半壁壁管中

11、注注药需要要空压机机和注药药枪等两两种设备备。注药药枪长45ccm，重0.88kg。小型型空压机机功率8000W，重23kkg。7、聚能管管制作工工具 小型空压机机 注药枪枪聚能管制作作步骤1）把半壁壁管摆放放在工作作平台上上。2）把药卷卷一端和和沿药卷卷纵向切切开包装装皮，然然后两药药卷沿纵纵向切开开面合并并装入注注药枪中中，最后后拧紧旋旋转盖。3）注药枪枪尾部软软管与空空压机连连接，压压力到0.22MPaa时，手手握注药药枪沿半半壁管从从头至尾尾移动，炸炸药就从从枪咀连连续不断断注入半半壁管中中。4）在注好好炸药的的一片半半壁管中中放置一一根传爆爆线（俗俗称红线线，比半半壁管长长10ccm

12、）,然后与与另一片片注好炸炸药的半半壁管合合并、相相扣在一一起，用用电工胶胶带缠绕绕固定。5）在聚能能管装置置两端套套上定位位圈，前前端为圆圆形，后后端为方方形。 切割药卷 聚能管管装药 安装传爆线线 安装定定位圈9、周边眼眼装填步步骤1）最底部部填装一一个水袋袋。必须须装到炮炮眼最底底部，不不能留有有空隙。2）安装聚聚能管装装置。紧紧挨着底底部水袋袋，聚能能槽要与与轮廓线线方向一一致，特特别注意意不能装装错。 3）装填两两个水袋袋。4）堵塞炮炮泥。炮炮泥填塞塞至炮眼眼口，用用木质炮炮棍捣实实。10、注意意事项 1）操作人人员需经经培训后后上岗。2）操作间间应选在在偏僻位位置，单单独设置置，专

13、人人使用，并并配有防防静电措措施 。 3）药卷包包装皮须须集中收收集、处处理。4）聚能管管制作完完成后，起起爆雷管管不得在在操作间间安装，应应运送至至作业面面进行装装填时再再安装。5）聚能管管随做随随用，保保证单循循环需要要即可。11、写实实通过对XXXXX隧隧道聚能能水压光光面爆破破掘进技技术的应应用，针针对不同同的地质质条件、机机械设备备、气候候条件等等，采取取现场写写实记录录的方法法，对钻钻孔装药药、出碴碴、排险险、支护护、喷浆浆等耗费费时间，进进行记录录，形成成写实记记录结果果。 根据现场写写实记录录的结果果进行分分析，单单个循环环进尺3.22m，作业业时间平平均为9小时42分钟，各各

14、工序平平均作业业时间如如下：1）钻孔、装装药：2小时42分钟。2）排险(排除拱拱部危石石)：18分钟；3）出碴：3小时24分钟；4）打锚杆杆、挂网网片等：1小时48分钟；5）喷射砼砼：1小时30分钟。12、现场场装填图图片 13、现场场观摩 标段推推广为了进一步步推进项项目整体体的聚能能水压光光面爆破破工作，起起到一个个工点带带动一个个工区，一一个工区区带动整整个项目目的作用用。项目目部通过过树立亮亮点方式式，及时时召开现现场爆破破交流会会。14、聚能能水压光光面爆破破效果 聚能水压光光面爆破破后效果果图片五、技术经经济效果果分析对对比 1、技术术效果对对比通过对常规规光面爆爆破、水水压光面面

15、爆破和和聚能水水压光面面爆破的的爆破参参数及效效果对比比分析，聚聚能水压压光面爆爆破新技技术无论论是在技技术效果果上还是是经济效效益上都都具有明明显的优优势。技术效果对对比表2、聚能水水压光面面爆破具具有以下下优点:1）成型效效果好。开开挖轮廓廓线平顺顺整齐，围围岩扰动动减少，超超欠挖明明显改善善，有利利于支护护工序施施工，同同时混凝凝土回填填成本大大为降低低。2）造孔率率减少50%，大大大降低了了爆破作作业工班班的劳动动量,钻孔缩缩短30分钟。少少打眼、出出碴量减减少，节节约炸药药、雷管管、钢钎钎等，降降低了材材料成本本，减少少工时消消耗，劳劳动效率率明显提提高。3）（光面面）爆破破成本降降

16、低30%以上。4）半眼痕痕保留率率达到85%以上。 3、经经济效果果对比以隧道每延延米为单单位，在在相同条条件下，通通过对常常规光面面爆破、聚聚能水压压光面爆爆破技术术应用取取得的数数据进行行对比分分析，聚聚能水压压光面爆爆破经济济效果显显著。经济效果对对比表根据常规爆爆破和聚聚能水压压爆破的的现场统统计数据据对比，在在相同开开挖断面面面积、炮炮眼布置置和钻孔孔深度的的前提下下，聚能能水压爆爆破比常常规爆破破每个循循环多开开挖0.44 m ，每循循环节省省炸药19.2 kkg ，每爆爆破一立立方岩石石节省炸炸药0.119 kkg ，最为为显著的的是通风风降尘时时间缩短短了30 minn 。结合

17、合这些数数据，采采用聚能能水压爆爆破每延延米火工工品节省省1488.133元，人人工费节节省2222.6元，节节省电费费25.82元，制制作炮泥泥、水袋袋每延米米需另外外支出的的费用60.38元。通通过计算算分析，应应用水压压爆破每每延米可可节省费费用3966.555-600.388=3336.117元。聚聚能水压压爆破每每掘进20 m 可少钻钻爆1个循环环，XXXXX隧隧道采用用聚能水水压光面面爆破约约40000m,可减少少钻爆循循环200个，缩缩短工期期100天，节节省费用用约134万元， 为项目目提质增增效，减减亏治亏亏做出重重大贡献献。六、认识与与体会隧道掘进施施工中，先先后采用用常规

18、光光面爆破破、水压压光面爆爆破和聚聚能水压压光面爆爆破三种种爆破技技术，爆爆破技术术的一步步步提升升，经历历了艰难难的心路路历程，最最终我们们取得了了较好的的成效，主主要认识识和体会会有以下下几点：1、超挖严严重、浪浪费惊人人，在爆爆破技术术上寻求求突破上场伊始，我我们在隧隧道掘进进施工中中全部采采用常规规光面爆爆破，由由于工装装简单、工工艺粗糙糙以及管管理人员员思想不不重视等等原因造造成隧道道开挖成成型不好好，超欠欠挖较大大，产生生了极大大的施工工浪费。为解决这种种情况，项项目部领领导研究究决定要要在爆破破技术上上入手，寻寻求突破破。目前在爆破破新技术术上，水水压光面面爆破及及聚能水水压光面

19、面爆破占占有绝对对的优势势，于是是项目部部领导联联系到国国内著名名爆破专专家何广广沂教授授，邀请请何广沂沂教授到到我项目目部对水水压光面面爆破及及聚能水水压光面面爆破新新技术进进行培训训、指导导。2、培训教教育、选选点试验验，在降降低成本本上尝到到甜头项目部于220166年4月邀请请国内著著名爆破破专家教教授对水水压爆破破施工技技术进行行培训、指指导，对对最新研研发的聚聚能水压压爆破新新技术进进行技术术讲座。项项目部重重视提升升各级管管理人员员，尤其其是一线线作业人人员的业业务水平平，根据据现场存存在的不不足，通通过定期期培训和和现场指指导，开开展爆破破工班人人员业务务技能培培训，明明确培训训

20、目标、标标准、操操作流程程及注意意事项，保保证培训训效果。项目部选取取学习隧道1#斜井作作为试点点进行试试验，经经过多次次聚能水水压爆破破试验，直直至试验验成功，通通过对比比分析，聚聚能水压压光面爆爆破无论论是在技技术上还还是经济济效益上上都要优优于常规规光面爆爆破，在在降低施施工成本本方面作作用明显显。3、发现问问题、研研究解决决，在聚聚能装置置上不断断完善聚能水压光光面爆破破试验阶阶段聚能能管制作作人员加加工聚能能管时不不熟练，效效率低，设设备容易易堵塞，浪浪费炸药药，现场场施工人人员安装装不规范范，聚能能管安装装角度不不符合设设计要求求，周边边眼间距距控制在在80-1000cm，导致致光

21、爆效效果差，没没有能很很好的体体现聚能能管的优优势。项目部管理理人员发发现问题题后，立立即组织织开展对对聚能管管制作人人员重新新培训并并进行现现场指导导，并指指派专业业技术人人员对聚聚能管现现场安装装进行指指导及监监控，经经过分析析研究决决定，将将周边眼眼间距调调整至60-80ccm后，重重新进行行聚能水水压光面面爆破，聚聚能管的的优势显显现充分分。4、技术先先进、成成效显著著，在爆爆破技术术上全面面推广聚能水压光光面爆破破新技术术既减少少了围岩岩扰动，又又提高保保留岩体体的完整整性和稳稳定性,保证开开挖轮廓廓线的圆圆顺、整整齐,残眼保保留率高高，超挖挖减少，支支护混凝凝土成本本降低。施施工进

22、度度快、施施工质量量明显提提高、降降低生产产成本显显著，经经济效益益和社会会效益比比较明显显。操作作时严格格按照施施工方案案布设周周边眼、严严格控制制聚能管管的开口口方向，并并使用水水袋、炮炮泥堵塞塞，能达达到“定向断断裂”的理想想效果。聚能水压光光面爆破破新技术术在XXXXX隧隧道1#斜井试试验成功功后，项项目部及及时组织织了现场场观摩会会，针对对施工过过程中容容易出现现的问题题进行现现场讲解解，并在在全标段段各个工工作面进进行推广广。分工明确、责责任到人人，在过过程控制制上严格格执行成立以项目目经理为为组长、项项目总工工为副组组长，项项目部各各部室负负责人及及工程技技术人员员为组员员的聚能

23、能水压光光面爆破破领导小小组，实实行目标标责任制制，及时时把各项项任务分分解落实实到班组组，依据据技术参参数合理理、制度度完善管管控到位位、现场场管控严严密多管管齐下的的思路，进进行爆破破管理。6、制度护护航、奖奖罚分明明，在考考核兑现现上及时时到位为能使施工工作业人人员思想想上重视视聚能水水压光面面爆破的的必要性性和重要要性，充充分发挥挥施工过过程中的的执行力力度，项项目部制制订了隧隧道聚能能水压爆爆破实施施指导意意见、聚聚能水压压爆破考考核实施施细则及及奖惩办办法，严严格把控控爆破施施工中周周边眼间间距、超超欠挖、循循环进尺尺等各项项考核指指标执行行。各架子队责责任管理理人员与与施工班班组

24、同奖奖同罚，真真正实现现全员参参与，杜杜绝施工工作业人人员“事不关关己”的心态态。严肃考核制制度的执执行力度度，项目目部按月月实现对对各项制制度的奖奖罚兑现现，充分分调动操操作工人人的积极极性，提提升思想想意识，并并将聚能能水压光光面爆破破纳入工工序管理理。7、锻炼队队伍、培培养人才才，在项项目管理理上提升升水平项目部管理理人员经经过不断断深化技技术交底底、培训训及现场场实际管管理工作作的磨练练，并在在各项管管理办法法和管理理制度的的严格管管控下，逐逐步适应应了管理理模式，熟熟悉了作作业程序序、管理理要点，作作业标准准。提高高了自己己的管理理能力，为为企业培培养了隧隧道钻爆爆施工的的管理人人才

25、。项目技术人人员，在在爆破控控制原理理、爆破破参数选选择、爆爆破控制制设计、测测量放样样，现场场炮孔布布设、爆爆破设计计的优化化，爆破破控制技技能上，提提高了认认识，熟熟练了业业务，提提升了技技术管控控能力。劳务工班通通过项目目部组织织的交底底培训，制制度综合合管理，提提升了作作业技能能，提高高了工作作自律性性，确保保了工作作质量。七、问题和和思考在隧道开挖挖施工过过程中，不不断寻求求爆破技技术新突突破，通通过超挖挖管控考考核评比比、喷射射混凝土土成品系系数对比比，及时时兑现奖奖罚，提提高了工工区、作作业队的的自我管管控意识识，减少少了超挖挖，节约约了成本本，同时时在隧道道施工过过程中对对于开挖挖轮廓尺尺寸的确确定、预预留变形形的调整整、过程程控制等等方面的的思考和和做法，希希望与各各位共