水利水电工程隧洞钻孔爆破技术探索

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【摘要】水利水电工程施工过程中，受施工现场条件的限制，需要运用到隧洞钻孔爆破技术。隧洞钻孔爆破技术水平对水利水电工程质量、施工安全、建设成本等有着重大的影响，因此，需要加强隧洞钻孔爆破技术研究，提高其应用水平。论文针对水利水电工程施工中隧洞钻孔爆破技术的种类和应用管理流程，提出了相关的应用策略，为水利水电工程施工中隧洞钻孔爆破技术应用等提供有益借鉴。

【关键词】水利水电工程；隧洞钻孔；爆破技术

1引言

随着水利水电工程数量的增加，其面临的施工环境也日趋复杂，人们对隧洞钻孔爆破技术的要求也在不断提升。在实际工程中，应结合工程的实际情况，提升这一技术应用方案设计的合理性，强化其应用过程的规范性，在达到预期效果的基础之上，保证各施工安全[1]。因此，应加强研究，提升钻孔爆破技术应用能力，为水利水电工程施工提供强大的技术保障。

2水利水电工程施工中隧洞钻孔爆破技术

2.1技术介绍

水利水电工程施工中隧洞钻孔爆破技术根据“孔”的差异而体现一定的差异，具体包括辅助孔爆破技术、掏槽孔爆破技术、周边孔爆破技术[2]。每个爆破孔作用各有不同，绘制不同炮孔作用效应组合图，如图1所示。在采取钻爆方法挖掘隧洞钻面时，施工人员必须严格按照相关的图纸、数据、标准等规范化操作，保证爆破孔布局科学、数量合理、便于实施，与此同时，还要做好相关方面的安全保护工作和应急处理措施。总体而言，在有关方面工作开展时，应加强技术设计与应用管理等方面的投入。

2.2技术应用管理流程

在实践过程中，对于水利水电工程施工中隧洞钻孔爆破技术的应用管理工作，应做到与时俱进，实现管理的系统化，从而强化相关技术的应用效果，积累经验[3]。具体操作时，可以设置“事前—事中—事后”的技术应用管理路径。“事前”是对工程具体情况详细了解，针对性选择技术，并制订相应的方案，在这一环节，应考虑安全、质量、可行性、成本投入等情况，并做好准备工作，包括相应的材料、设备、人员、防护措施等。“事中”则是严格按照相关要求进行操作，实施爆破，在这一环节必须加强监督，保证流程、操作等合规，并及时处理一些突发情况。“事后”是对爆破效果进行检查，分析其是否达标，总结经验和不足。

3隧洞钻孔爆破技术的实践应用策略

在水利水电工程施工中，隧洞钻孔爆破技术实践应注重孔位布置、测量与用药、事故预防及处理措施。其详细情况如下。

3.1孔位布置

炮孔布置主要包括区域确定和布孔2方面工作。在具体布置过程中，需要考虑对后期施工的影响，尽量减少炮孔移动次数和频率。与此同时，炮孔放线和岩层的层里应相互垂直，保证布置方式与轮廓图一致。其中，掏槽孔最后布设，应合理控制其深度，具体应大于崩落孔深度的15%左右。在开展钻爆工作时，施工人员应详细了解超前钻探情况、围岩完整程度、软硬度等相关内容，从而合理选择开挖模式，保证爆破具有可行性和针对性，高效利用炮孔[4]。对于断面开挖方法选择时，应准确确定隧洞出口位置的围岩级别，同时对掏槽眼、辅助眼、周边眼、底板眼等的数量、位置、深度等应加强管控，并合理进行爆破器材选择，按照要求准确填装药量，保证装药结构、起爆的方法和顺序合理。例如，Ⅲ级围岩在全断面开挖炮孔设计时，周边孔间距可以设置为40.0cm，外插脚为2°~3°，辅助孔间距最大不超过120.0cm，最小不小于80.0cm，并布置多排楔形掏槽。

3.2测量与用药

用药量设计是隧洞钻孔爆破技术实践开展中的重要部分，应在达到相关要求的前提下，尽量节约用药成本，增加安全性。通常情况下，一些普通隧洞在使用钻孔爆破技术时，采用类比分析和经验公式方法进行炮孔数量和间距计算，并基于此准确界定药量和开挖深度。与此同时，还需要结合施工现场实际情况进行适当调整理论计算结果，增强其合理性。常用的用药量计算公式如式（1）所示：Q=qV=qLSn（1）式中，Q为施工过程中隧洞钻孔爆破不同排的炮尺装药量；q为施工时使用的药量；V为岩石爆破时的进尺体积；L为钻孔深度；S为工程施工断面开挖总面积；n为炮孔有效使用率。根据式（1）可以计量施工时每排炮进尺装药总量，基于此准备炸药药量。除此以外，爆破过程中将会产生较大的振动力，改变隧洞岩体结构，使之发生松动的问题。因此，相关人员应计算松动圈半径，将其作为最小抵抗线，并合理控制药量和炮孔间距的关系。有关松动圈半径计算公式如式（2）所示：RP=νρst1-ν1aγb（2）式中，R为松动圈半径；P为应力波初始径向应力；a为应力波衰减的数值；ρ为炸药密度；st为岩体的抗拉强度；γb为炮孔的半径大小；ν为泊松比。根据式（2）的可以计算得出炮孔间距。但是，对于炮孔方向应与最小抵抗线相分离，不可位于同一方向，具体操作时，可以使炮孔倾斜，与最小抵抗线之间形成45°~75°的夹角。除此以外，为了保证工程隧洞钻爆时岩体破裂发育较好，尽量减少岩石破碎和抛掷问题，必须合理计算炮孔内部炸药量，具体公式如式（3）所示：D=etglwnc/1+nc2姨（3）式中，D为施工时炮孔实际使用炸药的数量；e为换算系数；t为炮孔装填系数；g为炮孔被堵塞的系数；l为炮孔深度；w为最小抵抗线；nc为炮孔深度对炸药装填量影响系数。根据式（3）可以计算每个炮孔实际使用炸药的数量。

3.3事故预防及处理措施

水利水电工程隧洞钻爆过程中，因钻爆引发的塌方事故较为常见，应对其加强预防和处理。详细措施如下：（1）在施工之前，对于钻爆可能出现的塌方概率、部位、程度等进行分析和预测，作为预防措施和应急措施制定的依据。具体操作时，可以使用Revit软件、Project软件，按照工程的实际情况输入参数，形成3D模型，模拟分析塌方问题。（2）在施工过程中，施工人员应对炮孔布置时的钻杆垂度详细了解，保证钻头在孔内升降速度合理，规避因钻浆冲刷孔壁或者负压导致的孔壁塌方问题。除此以外，在钻进成孔作业时，应对地层、孔深的变化情况详细掌控，及时进行钻进参数调整，并及时清除杂物、钻渣。（3）组建事故应急处理小组，能够及时对突发事故进行处理，避免事态扩大化。事故应急处理小组应包括抢险救灾小组、技术专家组、物资供应小组、医疗救护小组、后勤保障组等，做到各司其职，协同开展相关工作。

4水利水电工程施工中隧洞钻孔爆破技术应用的保障措施

水利水电工程施工中隧洞钻孔爆破技术应用过程中，为了保证相关技术应用做到优质高效，并减小问题发生率，应设置相应的保障措施。

4.1加强技术应用之前的勘查投入

在钻孔爆破技术应用之前，应加强勘查投入，为技术方案制订与实施提供依据，从而尽量减少外界环境对技术应用的影响。具体操作时，应对整个工程项目所在的施工环境进行勘查，包括地质结构、岩层结构、地下水情况、岩层稳定性、抗震能力、组成元素、周围环境等，获取相关方案制订的材料和数据，尤其是孔的位置及附近的勘查工作，必须做到细化，为孔的计算、炸药充填等工作开展提供支持，将理论与实践结合在一起，提升其合理性。例如，工程周围存在其他建筑，且岩体结构稳定性较差，为了防止爆破实施后，导致岩石滑落，而损害周围建筑，应设置相应的防护网、防护栏。

4.2提高施工人员的专业素质和责任意识

钻孔爆破技术应用时，相关人员的专业水平和责任意识对整个工作的质量和安全影响较大，应提升施工人员的专业水平和责任感。为了实现这一目标，要选择有工作经验的人员，负责针对性的工作。与此同时，还要加强就注意事项、关键技术、图纸讲解等专业知识的培训工作，使每一个工作人员皆能详细了解工程要求，提升操作能力。此外，还要增强每个工作人员的责任意识，建立针对性的责任管理机制，减小问题发生率。例如，在安全管理方面的责任机制，应加强对施工人员安全自救方面的培训，使其掌握相关事故发生之后如何逃生，并有效使用相应的安全设备和设施，严格按照要求穿戴安全帽、防护衣等。作为施工管理单位，可以有效利用相应的视频监控技术、自动报警装置、自动检测系统等，实时了解隧洞现状，做到及时发现问题，及时解决问题，避免问题扩大化。

4.3保证相关材料和设备的质量合规

为了保证钻孔爆破技术应用质量，减小问题发生率，在相关工作开展之前，应对相关材料、设备的质量严格管控，做好检查工作，保证其性能良好符合相关施工要求。例如，在施工之前，对所使用的炸药进行质量检测，保证其与设计相符，对于钻孔使用的设备进行性能测试，保证其状态良好。除此以外，对于一些安全防护设备和设施，应急设备和设施，皆要进行检查，保证其能够有效投入使用。

4.4使用新技术强化设计效果

本文认为，在水利水电工程施工隧洞钻孔爆破技术应用过程中，应加强新技术的使用，强化方案设计合理性。如BIM技术的应用，通过BIM技术对整个工程进行建模，然后，通过模型分析其在爆破方面的需求，在模型上布置相应的孔位、深度、间距等。与此同时，还可以借助模型对事故影响进行分析，包括影响范围、影响程度等，从而为相关措施的制定提供依据。在工程实践中，还要加强新技术的创新研究，建立针对性的应用模型，设计智能化的服务系统，强化应用效果。

5结语

综上所述，水利水电工程施工中隧洞钻孔爆破技术应用工作开展时，必须加强对技术方案设计与实施管理，强化技术应用质量和效果，降低施工成本，保证施工安全，减小问题发生率。此外，还要提高施工人员的专业素质和责任意识、保证相关材料和设备的质量合规、使用新技术强化设计效果，保证爆破技术应用优质、安全、可靠。

【参考文献】

[1]牛瑞祥.水利水电工程施工中隧洞钻孔爆破技术分析[J].农业科技与信息,2020(8):126-127.

[2]韩晓芬.水利水电工程施工中的新技术应用和环境保护探讨[J].百科论坛电子杂志,2019(23):174-175.

[3]刘锦东,王许峰,张文波.复杂条件下隧洞爆破施工技术方案研究[J].水利水电技术,2019(2):11-12.

[4]胡欣,郝超,唐仁兵,等.毗河水利工程特小断面隧洞爆破施工技术研究[J].四川水力发电,2019(4):23-25.

作者：曾健 单位：中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司