云桂铁路老格山隧道水压爆破施工技术

云桂铁路（云南段）项目经理部节能、环保水压光面爆破中中铁十局集团有限公司诚实和谐求知创新-1-目录一、概况..........................................................................................-2-二、隧道水压爆破概述..................................................................-2-（一）水压爆破发展与优点.....................................................-2-（二）水压爆破原理.................................................................-6-三、隧道水压爆破施工方法..........................................................-6-（一）隧道水压爆破采用主要设备.........................................-6-（二）隧道掘进水压爆破的钻爆设计.....................................-7-1.隧道掘进水压爆破装药方法...........................................-9-2.隧道掘进水压爆破的炮孔装药结构.............................-9-（三）施工工艺流程图...........................................................-10-（四）具体施工步骤...............................................................-11-1.炮泥制作..........................................................................-11-2.水袋制作..........................................................................-12-3.台车就位和排险..............................................................-13-4.测量布眼及钻孔..............................................................-13-5.安装炸药、水袋及炮泥..................................................-14-6.起爆网络..........................................................................-15-7.爆后检查及盲炮处理......................................................-15-8.炸药退库..........................................................................-16-四、隧道掘进水压爆破成效分析................................................-16-（一）水压爆破粉尘和振动速度的监测...............................-16-1.粉尘监测..........................................................................-16-2.振动速度监测..................................................................-18-（二）技术指标分析...............................................................-19-（三）经济指标分析...............................................................-20-1.使用水压爆破每延米所节省的费用.............................-20-2.剩余隧道开挖完成以后预计节省的费用.....................-23-五、体会........................................................................................-23-云桂铁路（云南段）项目经理部节能、环保水压光面爆破中中铁十局集团有限公司诚实和谐求知创新-2-节能、环保水压光面爆破技术一、概况老格山隧道位于云南省文山州境内，进口里程DK478+860，出口里程DK481+384，全隧道设计为9‰单面下坡，全长2524米，隧道设计时速200km/h，预留250km/h，为双线铁路隧道，围岩以Ⅱ级为主，开挖采用全断面水压光面爆破。项目部首先在老格山隧道使用水压爆破新技术。通过专家指导、人员培训、现场实践，逐步对该技术熟练掌握，在节省炸药、增加掘进进尺和改善隧道内施工环境等方面取得了很好的效果，并已推广到本标段各隧道。二、隧道水压爆破概述（一）水压爆破发展与优点隧道水压爆破是利用在水中传播的爆破应力波对水的不可压缩性，使爆炸能量经过水传递到炮眼围岩中几乎无损失，十分有利于岩石破碎。是我国隧道掘进技术从“湿法”钻孔代替“干法”钻孔、从非电起爆代替火爆和电爆以来的第三个质的飞跃和变化。水压爆破是由我国著名的爆破专家何广沂教授提出，利用水可以增强爆破的效果，提高炸药利用率，有效地控制冲击波、飞石，减弱爆破振动。根据当前国内隧道工程爆破的现状，为解决工程爆破中存在多年已久的不能充分利用炸药能量和严重污染环境两大难题，结合炮眼堵塞技术，总结了一整套完善的水压爆破施工工法。相对于常规爆破，水压爆破起到了“三提高、两减少、一保护”的作用，主要表现在：1、提高单循环进尺0.3～0.5m；2、提云桂铁路（云南段）项目经理部节能、环保水压光面爆破中中铁十局集团有限公司诚实和谐求知创新-3-老格山隧道纵断面图图1老格山隧道纵断面图云桂铁路（云南段）项目经理部节能、环保水压光面爆破中中铁十局集团有限公司诚实和谐求知创新-4-图2隧道水压爆破理论培训图3隧道水压爆破现场培训云桂铁路（云南段）项目经理部节能、环保水压光面爆破中中铁十局集团有限公司诚实和谐求知创新-5-图4水压爆破专家讲座图5现场指导水袋、炮泥制作云桂铁路（云南段）项目经理部节能、环保水压光面爆破中中铁十局集团有限公司诚实和谐求知创新-6-高光面爆破效果，常规爆破的炮眼利用率为80%左右，而水压爆破的炮眼利用率可以达到98%以上，隧道线性超挖由原来的10cm～15cm降低到现在的7cm～11cm；3、提高炸药利用率，每米进尺可节省炸药16.338kg，炸药节省率达到15.9%；4、减少洞碴大块率；5、降低振动速度，比常规爆破振动速度降低50%左右，减少了对周边围岩扰动；6、粉尘含量降低，比常规爆破粉尘浓度降低55％左右，通风排烟时间可以减少30分钟，保护了作业人员身体健康。（二）水压爆破原理隧道水压爆破是往炮眼中的一定位置注入一定量的水，然后用专门的炮泥机生产炮泥回填堵塞。由于炮眼中有水，因水具有压缩性极小、变形能低、热能损失小等特性，在水中传播的水激波能够按照水的“液压”作用，较均匀的、几乎无损失地把能量传递到围岩中。另外，在水激波做功的同时，被爆炸气体冲击压缩的高压水挤入爆生裂隙中，形成“水楔”，这种“水楔”的尖劈作用加剧了裂隙的延伸和扩展，使破碎块度更均匀；同时，炮眼中的水在高温高压下被雾化，充分吸收了有毒、有害爆生气体及粉尘，起到了雾化降尘的作用，大大降低了粉尘对环境的污染，改善了洞内空气质量。三、隧道水压爆破施工方法老格山隧道自2013年3月18日进行首次水压爆破施工以来，经过数次试验确定装填参数，目前水压爆破技术已走向成熟。（一）隧道水压爆破采用主要设备云桂铁路（云南段）项目经理部节能、环保水压光面爆破中中铁十局集团有限公司诚实和谐求知创新-7-表1水压爆破主要设备设备名称单位数量设备名称单位数量气腿钻机台18通风机台4装载机台2KPS-60水袋机台1挖机台1PNJ-A炮泥机台1出碴车台4皮卡车台1空压机台6（二）隧道掘进水压爆破的钻爆设计在老格山隧道Ⅱ级围岩开挖施工中通过现场光爆（非水压）试验选定的各光爆参数如下:详见图7炮眼布置图、表2非水压爆破装药参数。采用水压爆破时在掏槽形式、炮眼布置、数量、深度、起爆顺序和时间间隔等的设计与常规爆破一模一样，所不同的是在每个炮眼中增加了水袋和炮泥，装药量和装药结构也有所不同。表2非水压爆破装药参数眼深炸药类型单孔条数单孔药量单段药量装药长度装药系数m(kg/条)(条)(kg)(kg)(m)%1掏槽眼15140.215342360.002扩槽眼33.7270.215381381.08353.7130.2142.836.42.875.68473.7130.2142.836.42.875.685内圈眼113.7360.210272254.056周边眼133.7570.230.634.20.616.227底板眼153.7120.2112.226.42.259.46172328.41357911116.7328.44236.48136.4/2172装药箱数13.680.8081最大单段药量(kg)钻孔数量(个）炸药单耗(kg/m3)炮眼密度（个/m2)设计爆破进尺（m)雷管单耗(个/m3)654.61.470.423.5钻孔延米(m)眼数炮眼名称段号爆破断面（m2)总装药量(kg)前几段各段装药量(kg)序号合计辅助眼表3水压爆破装药参数云桂铁路（云南段）项目经理部节能、环保水压光面爆破中中铁十局集团有限公司诚实和谐求知创新-8-眼深炸药类型单孔条数单孔药量单段药量装药长度装药系数m(kg/条)(条)(kg)(kg)(m)%1掏槽眼15140.2142.839.22.856.002扩槽眼33.7270.2142.875.62.875.68353.7130.2132.633.82.670.27473.7130.2132.633.82.670.275内圈眼113.7360.291.864.81.848.656周边眼133.7570.230.634.20.616.227底板眼153.7120.210224254.05172305.41357911116.7305.439.233.875.633.8/1.8172装药箱数12.73眼数炮眼名称段号爆破断面（m2)总装药量(kg)前几段各段装药量(kg)序号合计辅助眼炮眼密度（个/m2)设计爆破进尺（m)雷管单耗(个/m3)654.61.470.423.5钻孔延米(m)0.7575.6最大单段药量(kg)钻孔数量(个）炸药单耗(kg/m3)图7炮眼布置图经过试验确定，老格山隧道水压爆破的装药结构与常规爆破相比，掏槽眼、扩槽眼、辅助眼、内圈眼和底板眼每孔减少装药0.2kg；每循环总共节省炸药23kg（不含多进尺节省炸药）。详见云桂铁路（云南段）项目经理部节能、环保水压光面爆破中中铁十局集团有限公司诚实和谐求知创新-9-表3水压爆破装药参数。1.隧道掘进水压爆破装药方法采用人工用木制炮棍装药，由施工人员将药卷逐个装入炮孔，并用炮棍轻轻捣实，避免药卷之间间隔较大，影响传爆。在装药过程中严禁大力用炮棍捣实炸药，防止用力过猛后使水袋破裂或使装药密度过大，造成炸药压死拒爆。2.隧道掘进水压爆破的炮孔装药结构（1）周边眼采用空气间隔