内容摘要：随着建筑施工技术的进一步改进和施工工人整体素质的不断提高，什么样的矿山隧道开挖工艺即能提高施工效率又能改善施工环境将成为我们每一位施工技术人员应该考虑的问题，本文主要介绍了新型水压爆破开挖工艺在隧道施工中的应用。
关键字：水压爆破、雾化降尘、冲击波、利用率
一、工程概况
珠三角城际轨道交通广佛环线广州南站至白云机场段GFHD-2标四工区由两站五区段组成，车站是龙洞站和大源站，五区段为三段明挖段加两段暗挖段。其中DSK28+090~ DSK28+500、DSK31+960~ DSK34+230为两段矿山法隧道，隧道均为双洞单线设计，DSK31+960~ DSK34+230段内设置斜井一座，与正线相交于DSK32+800，施工过程中隧道的通风降尘工作压力非常大，为改善隧道内作业环境，提高隧道内空气质量，必须选用合理的爆破开挖方式。本文就水压爆破与传统爆破进行对比分析，总结水压爆破在隧道施工中的优点。
二、施工原理
隧道掘进水压爆破技术是采用在炮眼中先“注水”后用“炮泥”回填堵塞的新技术，来变革隧道掘进爆破的技术。它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原理，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。
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图1 现场炮泥制作 图2 现场水袋制作
三、施工特点
由于水的物理力学性能同空气不一样，与空气不耦合装药相比，水压爆破耦合装药爆破具有以下特点：
1、基于水的不可压缩性和较高的密度、较大的流动粘度，水中爆轰产物的膨胀速度要慢，在耦合水中激起爆炸冲击波的作用强度高和作用时间长；
2、在炮孔周围岩石中产生的爆炸应力波强度高，衰减慢，作用时间较长，即有较高的爆炸压力峰值，因此，对岩石造成的破坏作用强；
3、因为水的不可压缩性和较高的能量传递效率，同时相当于炮泥，水又具有一定的堵塞作用，因此，传递给岩石的爆破能量分布更加均匀、利用率高；
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图3 水压爆破装药方式示意图
4、在爆破破碎质量上，它能使破碎块度更加均匀；在爆破安全方面，它能够有效地控制爆破震动、爆破飞石、空气冲击波和爆破产生的有毒气体的强度和数量、降低爆破粉尘；
5、与耦合装药相比，水耦合装药又能够降低孔壁岩面上的初始冲击压力，利于提高光面爆破、预裂爆破的成型质量。
四、施工流程
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图4 水压爆破施工工艺流程图
首先应根据隧道围岩的实际情况制定相应合理可行的爆破设计并对现场所有施工人员进行交底。施工测量人员按爆破设计图，准确地测量出开挖断面，画出炮眼位置。钻工根据炮眼位置及隧道设计坡度进行炮眼打设。炮眼打设并清空完成后进行装药施工，雷管应安装在最里端的炸药上，装水袋时应由带封口的软质PVC管慢慢送至孔底，先装入一节水袋，再根据围岩及孔深装入若干炸药，再在孔口段装入2～3节水袋，最后用炸药长度30%～50%的炮泥进行堵塞孔口。连线及起爆等工作同传统的爆破方式。
五、施工控制要点
1、炮泥优先选用黏土，土不得含有碎石或杂草等异物，使用前应进行过筛，砂优先选用干净的细砂，含水率不大于3%。
2、炮泥由土、砂、水按一定比例(0.75:0.1:0.15)制成，不软不硬，可取得更好效果。水袋(即装水的塑料袋)须有一定的壁厚，一般以0.8～1.0mm为宜，长为30cm，直径35～37mm，保证塞满钻孔而又不磨破水袋。
3、炮泥制作完成后应避免阳光直晒，防止过度失水硬化，炮泥制作应软硬适中，尽量改善堵塞效果。
4、对制作水袋、炮泥的工人在上岗前要进行专门的技术培训，以保证操作的熟练及加工出合格的产品。
5、加强 “工前、工中、工后”总结，对比分析施工工效及经济指标，在实践中不断优化施工方案，提高工作效率。
六、技术对比分析
1、传统爆破方法在1号斜井开挖II级围岩（断面面积约36m2）过程中，每循环炮眼钻进深度约3m左右，实际爆破进尺2.5m～2.7m；相同的施工环境下采用水压爆破实际爆破进尺2.7ｍ～2.9m,每循环实际爆破进尺增加20cm左右，提高爆破效率6%～8%。
2、传统爆破方法在1号斜井开挖II级围岩（断面面积约36m2）过程中，每循环装药132kg，平均每方消耗炸药：132/（2.6*36）=1.41kg；相同的施工环境下采用水压爆破实际爆破每循环装药122kg，平均每方消耗炸药：122/（2.8*36）=1.21kg，节约炸药约14%。
3、水压爆破装药时间较长，但可以降低粉尘，可以缩短通风时间，每循环开挖时间基本相等。1号斜井小里程总工作量669m，大里程计划总工作量1300m，爆破工期由大里程决定，每天都按2循环算，传统爆破工期（不考虑炸药影响）：1300/(2.6*2)=250d，水压爆破工期（不考虑炸药影响）：1300/(2.8*2)=232d，节约开挖工期约18天。
4、每循环节约炸药费：10kg*12元/kg=120元，1号斜井总体施工进尺按2000m算，采用水压爆破比传统爆破节约炸药费用：2000/2.6*120=92307元。
综上所述，水压爆破在矿山法隧道开挖过程中具有工效高、成本低及能有效改善作业环境等较多的优势，是一种值得推广的爆破施工工法。
参考文献：1、《特种爆破技术》
2、《气瓶水压爆破实验方法》