水利水電工程隧洞鉆孔爆破技術探索

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【摘要】水利水電工程施工過程中，受施工現場條件的限制，需要運用到隧洞鉆孔爆破技術。隧洞鉆孔爆破技術水平對水利水電工程質量、施工安全、建設成本等有著重大的影響，因此，需要加強隧洞鉆孔爆破技術研究，提高其應用水平。論文針對水利水電工程施工中隧洞鉆孔爆破技術的種類和應用管理流程，提出了相關的應用策略，為水利水電工程施工中隧洞鉆孔爆破技術應用等提供有益借鑒。

【關鍵詞】水利水電工程；隧洞鉆孔；爆破技術

1引言

隨著水利水電工程數量的增加，其面臨的施工環境也日趨復雜，人們對隧洞鉆孔爆破技術的要求也在不斷提升。在實際工程中，應結合工程的實際情況，提升這一技術應用方案設計的合理性，強化其應用過程的規范性，在達到預期效果的基礎之上，保證各施工安全[1]。因此，應加強研究，提升鉆孔爆破技術應用能力，為水利水電工程施工提供強大的技術保障。

2水利水電工程施工中隧洞鉆孔爆破技術

2.1技術介紹

水利水電工程施工中隧洞鉆孔爆破技術根據“孔”的差異而體現一定的差異，具體包括輔助孔爆破技術、掏槽孔爆破技術、周邊孔爆破技術[2]。每個爆破孔作用各有不同，繪制不同炮孔作用效應組合圖，如圖1所示。在采取鉆爆方法挖掘隧洞鉆面時，施工人員必須嚴格按照相關的圖紙、數據、標準等規范化操作，保證爆破孔布局科學、數量合理、便于實施，與此同時，還要做好相關方面的安全保護工作和應急處理措施。總體而言，在有關方面工作開展時，應加強技術設計與應用管理等方面的投入。

2.2技術應用管理流程

在實踐過程中，對于水利水電工程施工中隧洞鉆孔爆破技術的應用管理工作，應做到與時俱進，實現管理的系統化，從而強化相關技術的應用效果，積累經驗[3]。具體操作時，可以設置“事前—事中—事后”的技術應用管理路徑。“事前”是對工程具體情況詳細了解，針對性選擇技術，并制訂相應的方案，在這一環節，應考慮安全、質量、可行性、成本投入等情況，并做好準備工作，包括相應的材料、設備、人員、防護措施等。“事中”則是嚴格按照相關要求進行操作，實施爆破，在這一環節必須加強監督，保證流程、操作等合規，并及時處理一些突發情況。“事后”是對爆破效果進行檢查，分析其是否達標，總結經驗和不足。

3隧洞鉆孔爆破技術的實踐應用策略

在水利水電工程施工中，隧洞鉆孔爆破技術實踐應注重孔位布置、測量與用藥、事故預防及處理措施。其詳細情況如下。

3.1孔位布置

炮孔布置主要包括區域確定和布孔2方面工作。在具體布置過程中，需要考慮對后期施工的影響，盡量減少炮孔移動次數和頻率。與此同時，炮孔放線和巖層的層里應相互垂直，保證布置方式與輪廓圖一致。其中，掏槽孔最后布設，應合理控制其深度，具體應大于崩落孔深度的15%左右。在開展鉆爆工作時，施工人員應詳細了解超前鉆探情況、圍巖完整程度、軟硬度等相關內容，從而合理選擇開挖模式，保證爆破具有可行性和針對性，高效利用炮孔[4]。對于斷面開挖方法選擇時，應準確確定隧洞出口位置的圍巖級別，同時對掏槽眼、輔助眼、周邊眼、底板眼等的數量、位置、深度等應加強管控，并合理進行爆破器材選擇，按照要求準確填裝藥量，保證裝藥結構、起爆的方法和順序合理。例如，Ⅲ級圍巖在全斷面開挖炮孔設計時，周邊孔間距可以設置為40.0cm，外插腳為2°~3°，輔助孔間距最大不超過120.0cm，最小不小于80.0cm，并布置多排楔形掏槽。

3.2測量與用藥

用藥量設計是隧洞鉆孔爆破技術實踐開展中的重要部分，應在達到相關要求的前提下，盡量節約用藥成本，增加安全性。通常情況下，一些普通隧洞在使用鉆孔爆破技術時，采用類比分析和經驗公式方法進行炮孔數量和間距計算，并基于此準確界定藥量和開挖深度。與此同時，還需要結合施工現場實際情況進行適當調整理論計算結果，增強其合理性。常用的用藥量計算公式如式（1）所示：Q=qV=qLSn（1）式中，Q為施工過程中隧洞鉆孔爆破不同排的炮尺裝藥量；q為施工時使用的藥量；V為巖石爆破時的進尺體積；L為鉆孔深度；S為工程施工斷面開挖總面積；n為炮孔有效使用率。根據式（1）可以計量施工時每排炮進尺裝藥總量，基于此準備炸藥藥量。除此以外，爆破過程中將會產生較大的振動力，改變隧洞巖體結構，使之發生松動的問題。因此，相關人員應計算松動圈半徑，將其作為最小抵抗線，并合理控制藥量和炮孔間距的關系。有關松動圈半徑計算公式如式（2）所示：RP=νρst1-ν1aγb（2）式中，R為松動圈半徑；P為應力波初始徑向應力；a為應力波衰減的數值；ρ為炸藥密度；st為巖體的抗拉強度；γb為炮孔的半徑大小；ν為泊松比。根據式（2）的可以計算得出炮孔間距。但是，對于炮孔方向應與最小抵抗線相分離，不可位于同一方向，具體操作時，可以使炮孔傾斜，與最小抵抗線之間形成45°~75°的夾角。除此以外，為了保證工程隧洞鉆爆時巖體破裂發育較好，盡量減少巖石破碎和拋擲問題，必須合理計算炮孔內部炸藥量，具體公式如式（3）所示：D=etglwnc/1+nc2姨（3）式中，D為施工時炮孔實際使用炸藥的數量；e為換算系數；t為炮孔裝填系數；g為炮孔被堵塞的系數；l為炮孔深度；w為最小抵抗線；nc為炮孔深度對炸藥裝填量影響系數。根據式（3）可以計算每個炮孔實際使用炸藥的數量。

3.3事故預防及處理措施

水利水電工程隧洞鉆爆過程中，因鉆爆引發的塌方事故較為常見，應對其加強預防和處理。詳細措施如下：（1）在施工之前，對于鉆爆可能出現的塌方概率、部位、程度等進行分析和預測，作為預防措施和應急措施制定的依據。具體操作時，可以使用Revit軟件、Project軟件，按照工程的實際情況輸入參數，形成3D模型，模擬分析塌方問題。（2）在施工過程中，施工人員應對炮孔布置時的鉆桿垂度詳細了解，保證鉆頭在孔內升降速度合理，規避因鉆漿沖刷孔壁或者負壓導致的孔壁塌方問題。除此以外，在鉆進成孔作業時，應對地層、孔深的變化情況詳細掌控，及時進行鉆進參數調整，并及時清除雜物、鉆渣。（3）組建事故應急處理小組，能夠及時對突發事故進行處理，避免事態擴大化。事故應急處理小組應包括搶險救災小組、技術專家組、物資供應小組、醫療救護小組、后勤保障組等，做到各司其職，協同開展相關工作。

4水利水電工程施工中隧洞鉆孔爆破技術應用的保障措施

水利水電工程施工中隧洞鉆孔爆破技術應用過程中，為了保證相關技術應用做到優質高效，并減小問題發生率，應設置相應的保障措施。

4.1加強技術應用之前的勘查投入

在鉆孔爆破技術應用之前，應加強勘查投入，為技術方案制訂與實施提供依據，從而盡量減少外界環境對技術應用的影響。具體操作時，應對整個工程項目所在的施工環境進行勘查，包括地質結構、巖層結構、地下水情況、巖層穩定性、抗震能力、組成元素、周圍環境等，獲取相關方案制訂的材料和數據，尤其是孔的位置及附近的勘查工作，必須做到細化，為孔的計算、炸藥充填等工作開展提供支持，將理論與實踐結合在一起，提升其合理性。例如，工程周圍存在其他建筑，且巖體結構穩定性較差，為了防止爆破實施后，導致巖石滑落，而損害周圍建筑，應設置相應的防護網、防護欄。

4.2提高施工人員的專業素質和責任意識

鉆孔爆破技術應用時，相關人員的專業水平和責任意識對整個工作的質量和安全影響較大，應提升施工人員的專業水平和責任感。為了實現這一目標，要選擇有工作經驗的人員，負責針對性的工作。與此同時，還要加強就注意事項、關鍵技術、圖紙講解等專業知識的培訓工作，使每一個工作人員皆能詳細了解工程要求，提升操作能力。此外，還要增強每個工作人員的責任意識，建立針對性的責任管理機制，減小問題發生率。例如，在安全管理方面的責任機制，應加強對施工人員安全自救方面的培訓，使其掌握相關事故發生之后如何逃生，并有效使用相應的安全設備和設施，嚴格按照要求穿戴安全帽、防護衣等。作為施工管理單位，可以有效利用相應的視頻監控技術、自動報警裝置、自動檢測系統等，實時了解隧洞現狀，做到及時發現問題，及時解決問題，避免問題擴大化。

4.3保證相關材料和設備的質量合規

為了保證鉆孔爆破技術應用質量，減小問題發生率，在相關工作開展之前，應對相關材料、設備的質量嚴格管控，做好檢查工作，保證其性能良好符合相關施工要求。例如，在施工之前，對所使用的炸藥進行質量檢測，保證其與設計相符，對于鉆孔使用的設備進行性能測試，保證其狀態良好。除此以外，對于一些安全防護設備和設施，應急設備和設施，皆要進行檢查，保證其能夠有效投入使用。

4.4使用新技術強化設計效果

本文認為，在水利水電工程施工隧洞鉆孔爆破技術應用過程中，應加強新技術的使用，強化方案設計合理性。如BIM技術的應用，通過BIM技術對整個工程進行建模，然后，通過模型分析其在爆破方面的需求，在模型上布置相應的孔位、深度、間距等。與此同時，還可以借助模型對事故影響進行分析，包括影響范圍、影響程度等，從而為相關措施的制定提供依據。在工程實踐中，還要加強新技術的創新研究，建立針對性的應用模型，設計智能化的服務系統，強化應用效果。

5結語

綜上所述，水利水電工程施工中隧洞鉆孔爆破技術應用工作開展時，必須加強對技術方案設計與實施管理，強化技術應用質量和效果，降低施工成本，保證施工安全，減小問題發生率。此外，還要提高施工人員的專業素質和責任意識、保證相關材料和設備的質量合規、使用新技術強化設計效果，保證爆破技術應用優質、安全、可靠。

【參考文獻】

[1]牛瑞祥.水利水電工程施工中隧洞鉆孔爆破技術分析[J].農業科技與信息,2020(8):126-127.

[2]韓曉芬.水利水電工程施工中的新技術應用和環境保護探討[J].百科論壇電子雜志,2019(23):174-175.

[3]劉錦東,王許峰,張文波.復雜條件下隧洞爆破施工技術方案研究[J].水利水電技術,2019(2):11-12.

[4]胡欣,郝超,唐仁兵,等.毗河水利工程特小斷面隧洞爆破施工技術研究[J].四川水力發電,2019(4):23-25.

作者：曾健 單位：中國水利水電第七工程局成都水電建設工程有限公司