水压爆破技术在隧道施工中的应用

第44卷第6期
山 西建筑
• 184 • 2 0 1 8 年 2 月
SHANXI ARCHITECTURE
Vol. 44 No. 6 Feb. 2018
文章编号：
1009-6825 (2018) 06-0184-03
水压爆破技术在隧道施工中的应用
梁永玲
(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西晋中030600)
摘要:水压爆破技术是一种先进的开挖隧道洞体的创新技术，具有提高爆破效率，大大降低粉尘的优势。

分析了水压爆破技术
与传统爆破技术的区别，介绍了水压爆破施工中施工工艺及关键点质量控制措施，以期得到大力推广和应用。

关键词：隧道，水压爆破，常规爆破，炮泥中图分类号
:U455
文献标识码
:A
在隧道施工中，水压爆破是一项开挖隧道洞体的创新技术。

通过将炸药置于受约束的有限水域内，利用水的能量传递性和不 可压缩性，将爆炸压力均匀的作用于介质上，能显著提高破碎效 果，加快隧道掘进速度的先进爆破技术。

2012年，在山西中南部铁路铺子山隧道施工中，采用了水压 爆破技术，隧道洞体爆破效果良好。

2015年，山西中部引黄工程 部分标段采用了水压爆破施工技术，有效的发挥了炸药的能量传 递，大大降低粉尘对环境的污染，取得了良好的环境保护效应，得 到了广泛的关注，进行了全系统的推广和应用。

水压爆破技术通过使用炮泥回填堵塞炮眼，有利于充分利用 炸药能量，使得爆破效率显著提高，同时将爆破产生的粉尘大大 降低，有利于保护施工人员身体健康。

水压爆破施工工艺适用于 各类隧道施工，是隧道施工发展的趋势。

1水压爆破与常规爆破的比较
在进行的隧道洞体施工中，常规爆破技术要达到围岩破碎的
目的，主要是依靠炮眼中炸药爆炸产生的应力波及爆破气体膨胀 共同作用来完成。

由于炮眼未进行回填堵塞，炸药爆炸能量因压 缩炮眼中的空气受到一定损失，爆炸生成的膨胀气体会损失掉部 分冲击波。

同时，爆破还会产生大量粉尘，严重污染作业环境。

在水压爆破中，在炮眼中加人水袋，使用炮泥对炮眼进行回 填堵塞，有利于围岩破碎。

冲击波在水中传播时，由于水具有的 不可压缩性，围岩要承受几乎不存在损失的爆炸能量。

再者，水 袋破裂产生水楔效应，能使得围岩破碎率增加;爆炸水雾能将爆 炸产生的灰尘、有害气体等予以吸附，达到降尘效果。

同时，采用 炮泥回填堵塞炮眼，具有抑制膨胀气体逃逸的作用，可有效利用 膨胀气体进行围岩的二次破碎。

与常规爆破相比，水压爆破解决了爆破污染环境和炸药能量 利用不充分两大难题。

与常规爆破进行比较，可以发现水压爆破 未增加工作量，具有相同的炮眼分布、数量和深度，且掏槽形式、
起爆时间顺序及间隔也一样。

仅在于装药结构不同，水压爆破装
药时增添了水袋，炮眼使用炮泥进行了回填堵塞，见图1，图2。

图丨常规爆破效果
图
2
水压爆破效果
进行的测试结果表明:在同样装药量的前提下，水压爆破要 比常规爆破在炮眼底部的切向拉应变增大13%以上，有利于提高 炮眼利用率及提高进尺。

水压爆破比常规爆破在炮眼中部和上 部的切向拉应变增大7% ~33%，可显著提高岩石破碎度、降低大块率。

水压爆破能有效控制爆破振动。

将其应用于城市暗挖隧道 埋深浅、周边管线及建筑物繁多等路段的施工，能有效减少对周 围环境的扰动，有效控制爆破岩石块度，减少爆破粉尘浓度，具有 常规爆破不可替代的作用与效果。

2光面水压爆破施工工艺
水压爆破与常规爆破的区别在于装药结构。

采用水压爆破
时，须在炮眼中一定位置装人水袋，使用成品炮泥将炮眼口部捣 填密实。

本文以某隧道施工为例，介绍光面水压爆破施工工艺。

2.1
水袋制作
须提前加工好炮泥及水袋。

水压爆破所使用的塑料袋，长 200 mm,直径35 mm,厚0.1 mm,有一定的强度。

采用KPS-60型水袋自动封装机加工水袋，结构简单，操作方
便。

先连接水管，用扎圈锁紧为防进气。

将封装机电源打开调节 温度至220丈，并预热10 min 。

试运转从出水口排除气体，把塑料 袋套在出水口上，一按电钮水即可冲人袋中,随之自动封口，水袋
PVC endurance plate lining technology in the application research of concrete bridges
Zhang Han1 Wang Andong2
(1. The Fourth Engineering of China Railway First Group Co . , Ltd , Xianyang 712021, China ；
2, Shaanxi Railway Institute，Weinan 714099，China )
Abstract ： For ripping precast concrete box girders of back rest at the bottom of the side is not flat, concave and convex uneven, template materi­al cost increasing, and many other issues, template matching based on market research and box girder casting in different materials, point out choose PVC sheet endurance as well solve the above problems, the formwork of precast concrete box girders of future construction can be used as a reference.Key words ： bridge construction, precast box girder, PVC endurance plate
收稿日期=2017-12-19
作者简介:梁永玲（1986-)，女，
助理工程师
第44卷第6期
2 0 1 8年2月梁永玲:水压爆破技术在隧道施工中的应用•185 •
便加工成，见图3。

2.2炮泥制作
制作炮泥材料主要是水、黏土和砂。

采用普通黏土即可，最 大颗粒为1〇 mm，要求含水量不超过8%，干燥、洁净。

采用干净 细砂，河砂最好，要求含水量不超过3%。

在进行制备前，对黏土
和砂进行过筛处理，将其中的小石子、草根等杂质予以清除。

加工前一天，按土:砂:水=〇•75:0•1:0.15搅和均匀，第二天
制作成的炮泥比临时拌和的柔軔性更好。

炮泥采用PNJ-A型炮泥机加工而成，结构简单，操作方便，生 产的泡泥规格统一，质地均匀，不断裂。

为提高炮眼封堵质量，将产生的明火有效减少，成品炮泥须 软硬适中，表面光滑。

因此，要求加工完毕的炮泥放置时间不宜 太长,最好在使用前1h~2h制好，以免失水变硬。

放置时间较 长时，可在炮泥外包裹塑料薄膜，或放置在阴凉处，用湿土工布完 全覆盖保存，见图4。

2.3装药
按设计要求，依装药次序分别将一定数量的水袋、炸药装人 炮眼中，再用炮泥将炮眼口堵塞密实。

炮眼定位。

隧道的轴线与圆心使用全站仪测定后，开挖轮廓 线使用红油漆在掌子面上标出，再画出炮眼位置。

须精确定位周 边眼和掏槽眼位置。

隧道出口正洞，每循环设计进尺即垂直打眼均为3. 5 m。

周边眼装药步骤，先将一个水袋装人炮眼最底部，再按一定 间隔装人一定数量的炸药卷，要求离炮眼口最近的半卷药卷应在 1m以内,将炮眼中装填2个水袋后,最后将炮眼口使用炮泥堵塞 密实。

装填结构如图5所示。

•40 H40_^-------70
^1|
装2节袋段
图5装填结构(一）
掏槽眼、辅助眼、底板眼等装药步骤：先往炮眼最底部装一个水袋，须把水袋装填到底，随之装药卷，药卷数量要比常规爆破少一节，最后用炮泥堵塞炮眼口。

装填结构如图6所示。

1节水袋装到底部
图6装填结构(二）
2.4起爆
为确保起爆网络的可靠性和准确性，起爆方式采用孔外簇联、孔内延期微差的方法，使用并联方式联接各引爆雷管,专人对 联接点是否牢靠进行检查，要求不能打结和拉细导爆管。

为确保爆破后的效果，为其他炮孔提供临空面，要求先从掏 槽眼开始起爆，一层一层向外辅助眼进行，最后是周边眼、底板眼。

网络联好后，设置的专人复核无误，且按要求做好各项安全
防护措施后，方准起爆。

2.5爆炸效果
爆破后通风10 min效果见图7。

图7爆炸效果
与常规爆破相比，隧道掘进水压爆破能显著提高炸药能量利
用率，具有提高施工进度，提高经济效益的技术优势。

爆破后的
岩石破碎度提高，缩短爆堆长度，有利于加快清渣进度。

光爆质
量显著提高，半眼痕保留率达90%以上。

粉尘浓度下降了 67% ,
大大改善作业环境，保护施工人员健康。

3应注意的问题
在施工中，为确保施工质量，应采取以下几方面的控制措施：
1) 在使用水压爆破前，要对所有施工人员进行操作安全培训。

2)在清孔过程中，要严格按设计要求仔细的进行炮眼清洗，须清理掉有棱角的碎石，以免划破水袋漏水导致炸药失效。

3) 制备好的成品水袋要坚实挺拔，封口密实，方便装填，不得 出现漏水。

4) 制备好的成品炮泥应软硬适中，用手轻捏出现略微变形即 可。

炮泥太软，在捣固时容易挤压出炮眼口；硬了捣固时不易捣
碎，堵塞不坚实。

5) 须严格控制炮泥回填堵塞长度。

为充分发挥炮泥效果，炮 泥堵塞长度应不小于水袋长度。

6) 装药过程中，使用PVC管向炮眼内送药及水袋,PVC管头 部需用胶布包裹，防止送药过程中将水袋破坏。

7) 装药完毕后，应确保水袋、炸药和炮泥之间应连接紧密，一
定要捣固密实，确保能量被充分利用。

8)为增强爆破效果，一般隔段使用毫秒雷管，以有效确保各 炮眼间的起爆时差。

4结语
在隧道洞体开挖过程中，采取了节能环保的水压光面爆破技
术，具有提高循环进尺、提高光面爆破效果、提高炸药利用率的优
势,还能减少洞碴大块率、减少对周边围岩的扰动、降低粉尘含
量，实现了文明施工，符合绿色施工的要求。

在我国的隧道掘进
施工中，进行水压爆破技术的大力推广和应用，对提高隧道施工
安全，保护施工人员安全具有重要意义。

参考文献：
[1]马加存.关于隧道水压爆破的应用与研究[J].工程技术（全
文版），2016(12) :72-73.
[2]穆俊红.隧道掘进中水压爆破技术的应用研究[J].工程技
术（全文版），2015(12) :66-67.
[3]陈士海.深孔水压爆破装药结构与应用研究[J].煤炭学报，
2000(z l)：
99-100,
第44卷第6期 山 西建筑
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SHANXI ARCHITECTURE
Vol. 44 No. 6Feb. 2018
文章编号：1009-6825 (2018) 06-0186-02
不同联长对大跨径连续刚构桥成桥预拱度设置影响
孙龙华
(山西省交通科学研究院，山
西太原
030006)
摘要:以某连续刚构桥为依托工程，分析不同联长对大跨径连续刚构桥成桥预拱度设置的影响，并得出一些有意义的结论，为大
跨径连续刚构桥的线形控制提供参考。

关键词:连续刚构桥，成桥预拱度，主梁 中图分类号:U
448.23
为了消除桥梁在施工及运营过程中主梁变形对桥梁的不利 影响，桥梁施工过程中需要设置预拱度，桥梁预拱度包含两方面 内容:施工预拱度和成桥预拱度，分别为抵消桥梁在施工过程中 及成桥运营过程中的主梁变形而设置的预拱度。

合理的设置预拱度的前提是对主梁变形的准确把握。

影响 主梁变形的因素很多，混凝土自重、日照、温度变化、墩柱压缩、挂 篮变形、预应力钢束张拉、混凝土收缩徐变等不确定因素均会对 主梁产生挠度，影响桥梁各阶段预拱度的设置。

这些因素可以依 据现场测量结果，采用数学方法予以识别，并在计算模型中进行 调整，以达到理论和实际结果的一致性。

而桥梁的成桥预拱度除 了受上述因素影响外，还与桥梁结构本身的特征有关。

本文以实 际桥梁为依托，分析不同联长对连续刚构桥成桥预拱度的影响。

1依托工程简介
某大桥为高速公路桥梁，分左右幅，主桥为（80 + 4 x 150 +
80)m 预应力混凝土连续刚构桥，主梁为直腹板变截面单箱单室 箱梁，三向预应力混凝土结构。

箱梁顶宽13 m ,底宽7.0 m ,悬臂 长3 m ;合龙段梁高3. 5 m ,顶、底板厚0. 3 m ,0号块中心高度 9.0 m ,底板厚1.5 m ,从悬臂端到0号块梁高按A =3. 5 +5. 5 x 〇/69)1_8变化，底板厚按/1=0.3+0.7<(：»：/69)1_8变化。

主墩采 用薄壁空心墩，基础采用钻孔灌注桩。

桥梁总体布置见图1。

2不同联长的影响分析
以依托工程主桥为研究对象，在保持其他条件不变，将桥梁 的主跨数在原桥6个主跨的基础上依次减少1跨，即分别建立 4座连续刚构桥梁的仿真计算分析模型，其跨数依次为3 ~ 6，4座
文献标识码:A
连续刚构桥的联长分别为:310 m ，460 m ，610 m ，760 m ，各桥主跨 均为150 m ，边跨为80 m 。

不考虑自然环境及桥梁自身预应力损失、刚度下降的影响，桥 梁后期变形主要和混凝土收缩、徐变及车辆荷载的作用有关系。

下 面分别对不同联长的桥梁在混凝土收缩、混凝土徐变及车辆活载作 用下的变形进行计算(混凝土收缩及徐变均考虑1〇年的时间）。

主梁变形结果见图2 ~图13,主梁关键断面挠度见表1 ~表4。

图2混凝土收缩作用下三跨一联图3混凝土徐变作用下三跨一联
图4
车辆荷载作用下三跨一联图5混凝土收缩作用下四跨一联
图6混凝土徐变作用下四跨一联图7车辆荷载作用下四跨一联
图8混凝土收缩作用下五跨一联图9混凝土徐变作用下五跨一联
On application of hydraulic blasting technique in tunnel construction
Liang Yongling
(Shanxi Jinzhong Road and Bridge Construction Group Corporate , Jinzhong 030600, China )
Abstract ： The paper introduces the hydraulic blasting technique is the advanced innovative technique in the excavation of tunnels with the advan­tages of improving the blasting efficiency and lowering the dust, analyzes the differences between the hydraulic blasting technique with the tradi- tional ones，and indicates the construction craft and key points for the quality control measures in its construction，so as to further its application. Key words ： tunnel, hydraulic blasting, regular blasting, stemming
收稿日期=2017-12-14
作者简介:孙龙华（1982-),男，
工程师。