32-隧道掘进节能环保水压爆破施工工法.doc

隧道掘进节能环保水压爆破施工工法 1 前言 水压爆破是由我国著名的爆破专家何广沂教授在上世纪九十年代提出来的，结合当前国内隧道工程爆破的现状，他发现绝大部分隧道的掘进都是采取不回填堵塞炮眼的装药结构，或者仅用炸药箱纸壳浸水堵塞，不但违背科学、浪费炸药、而且在放炮时地动山摇，爆破后效果很差，污染洞内环境，对身体造成了很大的伤害。何广沂教授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的两大难题，在1995年提出了“露天深孔水压爆破”课题，在2002年提出了“隧道掘进和城市露天浅孔水压爆破”课题，试验研究了深孔、浅孔和隧道掘进水压爆破的装药结构。隧道掘进水压爆破施工技术在国外已经被广泛地运用到地下工程钻爆施工中，在国内已在技术、设备、施工组织与施工方法等方面总结出了面向全国普遍推广的经验，深受施工单位的青睐。沪昆项目正线长30.474km，隧道数量多，分布密集，12.5 座隧道共计20.741 km，占全线总长68.1 %。施工安全风险高，其中茅坪山隧道(7713m)为全线重点控制性工程，被列为Ⅱ级风险隧道。不良地质有浅埋偏压、岩溶、断层、瓦斯、突泥突水、塌方冒顶、岩爆等高风险源。为解决好不良地质条件下开挖控制，我项目部采用了水压爆破施工技术，目前茅坪山进口水压爆破共施工了40个循环，共掘进了122m，水压爆破在节省炸药、加快进度、提高经济与社会效益、降低粉尘含量对环境的污染、保护施工人员的身体健康的优势尤为凸显。具有良好的推广应用前景。根据具体施工总结整理，编制本工法。 2 工法特点 2.1与常规爆破相比最显著的特点是往炮眼中一定位置注入一定量的水并用专用设备制成的“炮泥”回填堵塞，从而达到提高炸药能量利用率、提高施工效率、提高经济效益和保护作业人员身体健康的目的和作用。 2.2往炮眼中注水，即水袋，还有炮泥的制作已实现了机械化加工，不但保证了制作质量，而且省工、省力、省时，易学易操作，一般施工人员都能胜任，十分有利于普及推广。 3 适用范围 本工法适用于铁路、公路、矿山和水电等建设的隧道、地下巷道库洞和导流洞的爆破掘进。 4 工艺原理 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。同时，水在爆炸气体膨胀作用下产生的“水楔”效应有利于岩石进一步破碎，炮眼中有水可以起到雾化降尘作用，大大降低粉尘对环境的污染。 4.1炸药在爆炸时产生的冲击波，在水中的衰减速度要远远小于在空气中衰减的速度。所以在炮孔底部加入一定量的水袋，使炸药产生的冲击波通过水袋直接作用在岩石上，大大的减少了炸药能量的消耗，提高了炮眼利用率。 4.2炮眼中的水袋，在炸药爆炸的作用下，会产生“水楔”效应，有利于围岩的进一步破碎，减少爆破产生的大块率。堵塞水袋在爆炸的作用下会产生雾化作用，可以吸收粉尘，降低爆破后的粉尘浓度，减少了爆后对环境的污染。 4.3由于采用了炮泥加水袋堵塞，避免了炸药能量的外泄，炸药能量充分利用在爆破岩石上，使得爆破效率提高，减少了炸药的消耗，提高了隧道开挖的经济效益。 5 施工工艺流程及操作要点 图5.1-1 水压爆破工艺流程 5.2施工关键技术 5.2.1水袋制作 (1)工艺流程 水袋制作工艺流程见图5.2.1-1 (2)材料要求 塑料袋为通用的聚乙烯塑料制成，厚0.8mm，直径35mm，长度200mm，塑料袋是由塑料加工厂加工制成，使用自动灌水、自动封口的“封口机”制作水袋，每小时可加工600袋。 (3)操作要点 ①封口机在开动之前，要进行灌水定量调节； ②打开机器后门，松开泵连杆端头螺母，调节移位蝶形螺母即可通过调节泵连杆滑块左右位置得到所需灌装容量。顺时针减少，逆时针增大。 ③调整好后拧紧端头螺母，以防松动移位，影响灌装容量，损坏调整杆。 ④打开电源，指示灯亮，调节温控调节器到适当封口温度，由绿灯变为红灯时，即达到所调节的封口温度(初始温度应设定为130℃为宜，再逐步调节升高)。 ⑤在开始灌注封口前，把主令开关拔上，等机器运转两次，使计量泵内吸满水，将空气排出后，把主令开关拔下，塑料袋由人工用双手拇指和食指夹住套在出料管口上，按启动开关，即完成自动灌注和封口。 5.2.2炮泥制作 （1）炮泥制作工艺流程 炮泥制作工艺流程见图5.2.2-1 图5.2.2-1 炮泥制作工艺流程图 （2）材料要求 炮泥原料的准备：炮泥主要采用黏土、砂和饮用水三种材料。黏土采用干净的普通黏土，含水量控制在8%以下。最大颗粒不超过10mm，不得有草根等杂物，大颗粒要人工破碎。砂采用干净的细砂，最好使用河砂，含水量控制在3%以下。水采用饮用水。黏土和砂掺杂小碎石块时，应过筛处理，不得将石块投入料斗中，以防止小碎块卡叶片或成形器中的转动螺旋发生故障；加工炮泥的前一天