鉆孔爆破技術在水利水電工程隧洞施工中的應用

摘要：鉆孔爆破技術作為水利水電隧洞工程的常用開挖應用技術，其應用質量直接關系到水利水電工程的整體建設安全、質量及成本支出。系統分析隧道鉆孔爆破技術，在優化技術的同時，可提高其在隧洞施工的應用水平，對水利水電工程建設意義重大。針對隧洞鉆孔爆破技術展開分析，研究隧洞鉆孔爆破技術實施要點， 進而闡述鉆孔爆破技術在水利水電工程隧洞施工的實際應用狀況。

關鍵詞：鉆孔爆破技術;水利水電工程;隧洞施工;實施要點

0" "引言

鉆孔爆破技術是水利水電工程中土方開挖的主要應用技術，具體施工中，應在充分了解工程實際的基礎上，合理利用鉆孔爆破技術特性，選擇恰當實用的鉆孔爆破技術，提高技術實施方案科學性，并嚴格按照施工工藝規范施工，以提高鉆孔爆破技術的應用效果 [1]。本文針對隧洞鉆孔爆破技術展開分析，研究隧洞鉆孔爆破技術實施要點， 進而闡述了鉆孔爆破技術在水利水電工程隧洞施工的實際應用狀況。

1" "隧洞鉆孔爆破技術概述

隧洞鉆孔爆破技術主要是利用鉆孔洞、填藥、爆破土方挖掘等施工工藝，綜合考慮不同的施工地質、斷面尺寸、工時需求、支護模式、施工機械等實施鉆孔爆破[2]。隧洞鉆孔爆破技術主要包括掏槽鉆孔爆破、輔助鉆孔爆破和周邊鉆孔爆破等，應根據隧洞工程孔洞的尺寸需求，合理選擇鉆孔爆破形式。

應用鉆孔爆破技術進行水利水電工程隧洞施工，應按照設計圖紙、操作規范標準進行施工，加強質量、安全管控，按照爆破孔洞在安全性、數量、質量和布局的規范性，并完善相關安全防護措施及應急處置方案。某水利水電工程隧洞鉆孔爆破施工如圖1所示。

2" "隧洞鉆孔爆破技術實施質量控制要素

2.1" "爆破材料運送控制要素

爆破材料是一類特殊材料，應對其運輸過程加以管控限制。爆破材料在運送過程中，應進行分類保存，加強運送管控，保證材料運送的安全性。專用運輸車輛的行駛速度，需保持在標準安全范圍[3]。

爆破材料應按照材料的存儲特性進行分類保管儲存，運輸時應進行必要隔離，避免與雷管、黑火藥等易爆易燃材料混合運輸，以免發生磕碰，導致危險事故發生。爆破材料運輸路線，應盡量避免選擇車輛擁堵、復雜的路段，并需安排專業技術人員完成運輸及相關操作，以保證爆破材料的運輸安全。

2.2" "鉆孔爆破技術施工控制要素

使用的炸藥量直接影響水利水電工程隧洞爆破的鉆孔效果。在對炸藥使用量進行測算時，應充分考慮隧洞鉆孔布置模式、隧洞縫隙剛性、巖體材質、掘進面炮孔數量等參數，經過以上參數的詳細測算，得出隧洞爆破的炸藥用量控制范圍值。同時參考鉆孔爆破技術設計方案的孔洞數量和間距值，科學應用經驗公式方法和類比分析方法等手段，根據掘進深度和孔洞間距進行藥量調整。再經過一系列試驗驗證，直到測試結果滿足隧洞爆破施工需求及標準規范，才能形成爆破炸藥的最終使用方案[4]。

水利水電隧洞鉆孔爆破掘進施工方面，由于具體工程涵蓋引水洞、交通洞、地方廠房洞及導流洞等不同施工類型，為此針對不同功能隧洞類型的施工，應采取對應的爆破掘進模式。鉆孔爆破掘進設計方案，應根據實際隧洞爆破掘進需求和爆破掘進方式確定。

水利水電隧洞鉆孔爆破循環施工方面，其斷面挖掘的面積應根據巖層結構特征完成微調。如果巖層結構穩固，應選擇多臂鉆車配合短臂挖掘機完成鉆孔，并利用深孔少循環模式遞進循序鉆孔掘進，以減少時間成本，使隧洞鉆孔爆破排障順利。

2.3" "鉆孔爆破技術輔助控制要素

水利水電隧洞鉆孔爆破時，應對臨時支護進行控制保護。技術操作人員應關注隧洞巖石質地、結構、密實度等參數，以保證施工始終處于安全穩定的狀態[5]。同時應合理控制隧洞施工場地的排水、除塵、排煙、通風等。

應控制孔口的堵塞質量，保證孔口的密封度符合要求，以實現預期的鉆孔爆破效果。在合理利用鉆孔效率、提高孔口使用頻次的同時，嚴格檢測孔口的密封參數值，避免發生堵塞不密實的狀況。控制廢渣的排出效率，保證施工環境整潔，提高水利水電隧洞鉆孔爆破施工效率。通過控制減少廢渣出渣時間，保證出渣時效。合理利用出渣工具，設計出渣路線，建立科學的出渣方案，保證出渣的效率和質量。

3" "隧洞鉆孔爆破技術實施要點

3.1" "鉆孔孔位布施要點

布施鉆孔爆破孔位應確定鉆孔區域，形成孔位設計方案。平洞開挖斷面炮孔通常包括崩落孔、掏槽孔和周邊孔3類。掏槽孔應布施在開挖斷面中間位置，以增加臨空面并確保爆破效果;崩落孔主要布施在掏槽孔外側，以實現巖石爆落，為周邊孔爆破提供便利;周邊孔通常布施在開挖面周邊，盡量靠近設計輪廓線，以實現開挖輪廓的控制。

實際實施過程中，應減少炮孔移動頻次，保證水利水電工程隧洞巖層層里、巖層裂縫與鉆孔放線垂直。根據輪廓圖設計進行口孔位布施，以免造成漏氣和卡鉆現象。在斷面拐角處位置布施炮孔，以實現開挖輪廓線控制。掏槽孔位應安排在末道工序完成后，并保證孔深不小于崩落孔深的15%。鉆孔爆破實施前，應充分勘測圍巖堅固度、完整度及超前鉆探情況等參數數據，根據參數確定挖掘方式和爆破工具，保證炮孔利用效率。

挖掘方式確定主要參考底板眼、周邊眼、輔助眼及對掏槽眼的點位、孔深、數目，隧洞出口位置的圍巖級別等參數。根據施工要求設計填充炸藥形式，確保起爆模式、工序及裝藥結構的科學性。針對三級圍巖全斷面鉆孔爆破孔位方案，可將周邊孔間距設計為400mm，輔助孔間距控制在800～1200mm，掏槽按照多排楔形完成布控。三級圍巖全斷面掘進炮孔布施示意圖如圖2所示。

3.2" "確定炸藥用藥數量實施要點

炸藥用量設計是水利水電工程隧洞鉆孔爆破施工的關鍵環節。應根據工程實際，重點參考隧洞縫隙的硬度和鉆孔的布施方案等進行方案確定。針對隧洞鉆孔爆破施工，主要使用經驗公式法和類比分析法，測算挖掘工作面的炮孔數目和間隔距離。測算后估算鉆孔爆破深度和炸藥用藥量，根據施工現場情況加以實驗驗證，并做適當調整，最終確定科學的炸藥用藥量。

3.3" "鉆孔爆破技術事故預防要點

鉆孔爆破引發的隧洞塌方事故，在水利水電工程隧洞鉆孔爆破施工時較常見。在施工方案設計時，應對可能應鉆孔爆破引發的塌方位置、程度和幾率等加以分析和預測，制定對應防控和應急處置策略。其實現主要通過使用Project 、Revit等工具，輸入鉆孔爆破工程實際參數，建立模擬塌方案例模型。

施工階段，操作技術人員應充分了解炮孔布施的鉆桿垂度，控制鉆頭在孔洞內部的速度升降，避免因負壓或鉆漿沖刷孔壁造成塌方。此外，還應充分掌控鉆進成孔孔深和地層變化，調整鉆進參數，及時清除鉆渣廢料。通過建立應急處置方案和應急小組，保證可以應對突發塌方事故，最大限度減少事故損失。

4" "在水利水電工程隧洞施工的實際應用

4.1" "在鉆孔爆破循環工程應用

針對地下建筑掘進操作，主要施工工序為鉆孔前準備、鉆孔實施、確定炸藥用量并填裝、爆破實施、排煙通風、安全質檢、廢料清排、增加電水風管線及運裝路線等。每次掘進施工進行循環操作，并保證24h施工循環次數為整數次。根據圍巖硬度及廢料清排能力，確定斷面開挖大小。通常將掘進時間設置為可被24整除的時間點。

如果圍巖硬度較高，應選擇多臂鉆車或鉆架臺車實施鉆孔，并利用深孔少循環的操作模式。選擇裝載機配自卸汽車或短尾挖掘機進行廢料清排，以節省鉆孔爆破輔助工作時長，提高效率。如果圍巖硬度較低，應使用封孔實施鉆孔，利用淺孔多循環的操作模式。選擇礦車或斗車完成廢料清排，以保證鉆孔爆破操作不影響圍巖的堅固性。

針對面積較小的斷面隧洞掘進施工，通常利用多臂鉆車或鉆架臺完成循環掘進，并控制單次掘進深度小于35m，每個施工隊完成一次循環。掘進循環施工的依據主要是圍巖狀況和廢料清排施工能力，其具體施工工序如下：先分析計算掘進深度;再測算鉆孔、裝藥爆破、廢料清排、支護保護的工時，根據爆破循環工程整數循環編排次數原則編排施工方案;最后調整掘進隧洞深度，直到滿足實際作業施工需求。

4.2" "在隧洞掘進鉆孔爆破工程應用

隧洞鉆孔爆破施工主要針對引水隧洞、導流隧洞、地下廠房隧洞和交通隧洞實施掘進鉆孔爆破。爆破開挖作為隧道施工的首道環節，其掘進開挖的實施效果，將影響整個隧道工程質量。鉆孔爆破作為平隧洞掘進的關鍵工序，影響著隧洞挖掘施工安全、規格和爆破的效果，引水隧洞鉆孔爆破如圖3所示。

鉆孔爆破施工主要采用鑿巖臺車、風鉆等高效鉆孔機械。操作施工前應對操作面進行清理，保證操作面的清潔。進行勘測放線孔洞布施時，應保證孔洞的清潔度，同時及時清理殘留巖石廢料，以提升隧洞掘進效率。根據鉆孔爆破施工設計方案及施工標準，完成炸藥填充、堵塞和引爆線連接等操作。對操作進行檢測驗證，待相關人員和相應設備進入到安全引爆區后方可實施爆破操作。

4.3" "在鉆孔爆破清排及支護保護工程應用

廢料殘渣清排施工的時長控制與鉆孔作業速度控制同樣重要。應科學選配裝運清排設備種類、型號和數量，準確計算隧洞內外清運路線和清排安置場所，設計完整的清排、通風、除塵、排煙、排水和照明等工序的施工方案。

在隧洞穩定性不確定情形下，極易引起巖石脫落或坍塌事故，所以應事前勘察隧洞斷面及地層狀況，選擇合理方式，實施必要的支護保護。保護措施主要包括錨噴支護和構架式支護技術，錨噴支護技術主要通過永久和臨時相結合的模式，此模式通常優先考慮使用。保證孔口的填蓋密封度及水平度，選擇軟硬適中的填塞材料，同樣有利于提高鉆孔利用率。

5" "結語

隨著水利水電工程隧洞工程建設規模增大和數量的增加，以及施工環境越發復雜，人們對鉆孔爆破技術也出了新的要求。只有充分了解鉆孔爆破技術特征，科學選擇適合工程實際的鉆孔爆破技術類型，制定技術實施方案，控制施工工藝規范，才能切實提高鉆孔爆破技術的實際應用效果。

參考文獻

[1] 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.

[2] 曾平南.淺析水利水電工程施工中的隧洞鉆孔爆破技術[J].城市建筑，2014（8）：110-110.

[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] 馬昕.水利水電工程施工中隧洞鉆孔爆破技術研究[J].黑龍江科技信息，2015（24）：238-238.

[5] 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.