水利水電工程施工中隧洞鉆孔爆破技術

陳優挺

（福建省水利水電工程局有限公司，福建 泉州 362000）

0 引言

水利水電工程項目屬于我國基礎建設工程項目之一，我國是一個地質結構比較復雜的國家，復雜的地質條件也加劇了水利水電工程項目的施工難度和復雜性。部分水利水電工程項目施工中會應用到隧洞鉆孔爆破施工工藝。因此要求施工人員在具體的過程中需根據工程項目的具體情況制定科學的施工方案，在不影響水利水電工程項目施工質量的條件下達到預期的爆破效果，從而為后期的工程項目施工提供技術支撐。

1 水利水電工程施工中隧洞鉆孔爆破技術分析

1.1 技術簡介

在水利水電工程項目施工中應用隧洞鉆孔爆破施工工藝的過程中，會根據孔洞的實際因素對爆破技術進行優化和調整，舉例來說，會在實際的工程項目施工中輔助應用孔爆破施工工藝、周邊孔爆破工藝等等。不同的爆破孔產生的作用存在顯著差異。鑒于此，在施工中要求施工單位要根據炮孔作用繪制對應的炮孔作用效應組合圖，如圖1 所示。

圖1 水利水電工程施工中爆破孔效應圖

施工單位在開展隧洞鉆孔爆破作業的過程中，需嚴格根據施工作業圖紙以及對應的工程施工參數進行規范作業，嚴格控制爆破孔的數量，避免對后期的水利工程項目施工帶來不便。同時施工方要同步做好爆破作業區域的安全防護工作，制定對應的應急預案，最大限度減少安全事故發生概率。

1.2 技術應用管理流程分析

在實際的水利水電工程項目施工隧洞鉆孔爆破技術應用管理方面，施工方應秉承實事求是的原則進行科學管理，不斷強化爆破作業效率和質量。在實際的操作過程中，施工方需秉承事前、事中以及事后的管理方式進行管理。在開展事前管理的過程中一定要充分熟悉和掌握施工現場的實際情況，因地制宜選擇合適的施工技術，對施工方案進行優化。在事前管理環節，一定要從水利工程項目施工質量、施工安全性以及施工成本費用等方面入手展開分析，提前做好如施工物料、施工機械設備、人員等準備工作[1]。在開展事中管理的過程中，則要嚴格根據工程項目的施工要求進行作業，嚴格執行爆破作業流程，同步做好工程項目監督管理工作，并針對施工現場可能出現的一些突發狀況制定對應的處理方案。事后管理的重點應集中在爆破成果分析以及經驗總結方面。

2 隧洞鉆孔爆破技術的實踐應用策略分析

該工程項目主要由生態排水以及生態機組構成，其中生態排水通過新建生態放水隧洞與現有發電引水隧洞連接，應用發電技術實現生態放流。新建生態放水隧洞整體長度為273.75m，樁號DA0+000.00～DA0+273.75。新建隧洞的斷面結構呈現城門狀，整體開挖直徑如下：2.6 m×2.8 m（寬×高）和3.0 m×3.0 m（寬×高)；生態機組設在大壩下游287 m 處，廠房內設1 臺1350 kW 的混流式水輪發電機組，生態放水隧洞需要爆破施工的方量約0.2 萬m3。

在很多水利水電工程項目施工過程中，應用隧洞鉆孔爆破施工工藝的過程中，應分別做好以下幾方面處理工作：

1）爆破孔位置布置：

在布置炮孔的過程中，一定要確定爆破孔的數量以及爆破孔布置的區域。在實際的布置過程中，應重點考慮爆破孔布設區域對后期水利水電工程項目施工產生的影響，要最大限度避免爆破施工對后期水利水電工程項目施工產生的影響。此外在針對炮孔進行放線的過程中，應確保其和巖層中間位置呈直角狀態，應嚴格按照施工輪廓圖布設爆破孔。在布設掏槽孔的過程中，要求嚴格控制布設深度，其深度數值至少要為崩落孔深度的15%。在具體的鉆孔爆破施工過程中，施工作業人員要熟悉掌握鉆探孔周圍的實際情況以及圍巖是否完整等等，選擇科學的開挖作業模式，以此來有效提升鉆孔爆破的質量和效率，最大限度提升炮孔的利用效率[2]。在選擇斷面開挖方法的過程中，施工作業人員首先需分析隧洞出口區域的圍巖等級，重點做好掏槽眼、底板眼的等眼孔數量、深度的控制工作。選擇合適的爆破器材，嚴格控制起爆程序。以三級圍巖為例，對其進行斷面開挖炮孔的過程中，需將其孔間距控制在40cm 以內，外插角度區間在3°左右。針對三級圍巖，要求其輔助孔間距控制在80～120cm，同時還要按比例布設楔形掏槽。

2）測量和用藥：

在水利水電工程項目隧洞鉆孔爆破技術應用的過程中，為進一步提升鉆孔爆破技術的效果，減少炸藥用量，節約爆破費用，提升工程施工安全性。針對一些普通的隧洞應用鉆孔爆破技術的過程中，可采用類比分析方法以及相關的公式來確定炮孔的數量以及間距數值，并據此明確炸藥用量[3]。同時，施工單位要根據現場施工環境對各項施工參數進行分析和調整。

針對一般隧洞進行爆破計算的公式如下：

在上式中，Q表示水利水電工程項目施工過程中，隧洞鉆孔爆破過程中的不同排的炸藥裝藥量；q表示鉆孔爆破過程中使用到的火藥量。V表示爆破過程中的進尺體積大小，L表示鉆孔深度數值；S表示工程項目施工斷面開挖面積數值，n表示炮孔的使用效率。

根據該公式可直接計算出鉆孔爆破施工過程中每排炮進尺裝藥數量，然后施工方可根據計算結果精確計算需要使用到的炸藥數量。具體參數如表1所示。

表1 爆破裝藥參數表

在隧道鉆孔爆破施工的過程中，爆破產生的沖擊力會對巖體結構產生振動，從而導致巖層松動，進而對施工安全產生影響，故可借助該公式計算安全爆破距離：

式中：Rfmax—飛石的散落距離（m）；KΦ—安全距離，取15；D—淺孔直徑，取4.2cm。經計算R=15×4.2=63m。

3）事故預防及處理措施：

在水利水電工程隧洞鉆孔爆破施工過程中，如果采取的爆破方案存在問題，則容易誘發隧洞坍塌事故，鑒于此，可采取以下措施來有效預防隧洞坍塌：

首先，在水利水電工程項目還未進入到正式的施工階段時，施工方要做好坍塌事故預防方案，對于易發鉆孔坍塌事故的位置進行科學分析，并據此制定科學的應對措施，具體操作模式如下：

例如施工方可利用Revit 軟件進行建模，在輸入相關的數據后制定塌方3D 模型，以此來分析出現塌方事故的概率。除此之外，在隧洞鉆孔爆破施工的過程中，施工技術人員要提前了解炮孔的布設位置以及鉆桿的垂直條件，以此來嚴格控制鉆頭的升降速度，避免因鉆頭升降速度過快對炮孔孔壁質量產生影響，進而誘發孔壁塌方。此外，在針對鉆孔進行施工作業的過程中一定要分析地層情況，并嚴格控制鉆孔深度。在施工過程中，應充分對鉆孔參數進行優化，同步做好鉆孔周圍雜物的清理工作[4]。最后，施工單位應積極構建事故應急處理小組，做好現場突發事故應急處理工作，最大限度減少突發事故對工程項目產生的影響。一般情況下，事故應急處理小組應包含搶險救災、醫療急救以及物資供應人員，事故應急處理小組應緊密配合施工作業人員工作。

3 水利水電工程項目施工過程中隧洞鉆孔爆破技術應用保障措施分析

在實際的水利水電工程項目施工過程中開展隧洞鉆孔爆破施工技術的過程中，為提升施工效率，一定要采取以下措施：

3.1 加強施工前的勘察投入

在開展鉆孔爆破技術的過程中，一定要強化勘察投入工作，結合具體的鉆孔爆破技術方案進行勘察，最大限度減少外部因素對鉆孔爆破成效的影響。在實際的作業過程中，施工方應組織專人針對水利水電工程項目周圍的施工環境展開勘察，重點勘察內容如下：①施工作業區域的地質結構條件；②巖層結構條件；③地下水水位；④巖層穩定條件。結合勘察數據對鉆孔爆破技術方案加以優化。在針對爆破孔數量以及炸藥使用量進行計算時也需要應用到以上數據，這樣可顯著節約施工成本[5]。舉例來說，如果建筑工程項目施工范圍內存在其他建筑且施工區域地質條件復雜，為減少爆破作業后巖體滑落產生的影響，施工單位需要在施工作業區域設置防護網。

3.2 切實提升施工人員的綜合素質以及專業素養

在水利水電鉆孔爆破過程中，參與作業的技術人員專業素養以及綜合素質直接影響到爆破作業工作的質量和安全性，鑒于此，施工方應采取各個措施來有效提升施工作業人員的綜合素養。舉例來說，施工方在挑選參與爆破作業的人員時，要盡量選擇具有鉆孔施工經驗或者參與過爆破作業的人員進行施工。同時，在實際的施工作業過程中，要做好施工人員的培訓工作，確保其熟練掌握鉆孔爆破作業施工流程以及具體的施工要求，最大限度減少施工作業過程中出現安全事故的概率。除此之外，施工方還要構建對應的安全責任機制，強化施工作業人員的安全培訓工作。施工方可充分利用視頻監控技術、自動報警設備等系統來分析隧洞的實際情況，及時發現隧洞存在的問題，并針對存在的問題進行及時有效解決。

3.3 確保對應施工材料和機械設備的質量

在相關工作開始前，必須對相關材料和設備進行質量控制，并進行質量檢測，確保其性能達到相關施工規范。比如，在工程開始前，要對所用的炸藥進行質量檢驗，確保其符合設計要求，并對所用的設備進行性能檢驗，確保其狀況良好。除此之外，還有一些必要的安全措施，緊急情況下，也要進行嚴格的檢查，確保這些設備可以正常工作。

3.4 在施工過程中引入新技術

提出了在水利水電工程隧道鉆孔爆破技術應用中，要加強新工藝的運用，強化方案設計的合理性。比如 BIM技術，利用 BIM技術對整個項目進行建模，再利用 BIM 技術對爆破的要求進行分析，并在模型上設置相應的孔位、深度、間距等。同時，通過對影響范圍、影響程度等因素的分析，為制定相應的對策提供參考。在實際工作中，要加強新技術的創新，要有針對性地開發應用模式，要設計智能化的服務體系，增強應用效果。

4 結語

綜上所述，相關單位在開展水利水電工程項目隧洞鉆孔爆破作業的過程中，一定要充分強化施工技術方案設計工作，結合施工現場的實際進行管理，采取各項措施來降低爆破鉆孔作業施工成本，提升施工安全性。同時，加強工程技術人員的職業素養和責任意識，確保相關材料、設備質量符合要求，運用新技術加強設計效果，確保爆破技術應用的質量、安全和可靠。