隧道掘進(jìn)水壓爆破技術(shù)匯報(bào)

隧道掘進(jìn)水壓爆破技術(shù)

在施工中的應(yīng)用中鐵xx客運(yùn)專線xx項(xiàng)目xx部前言

隧道掘進(jìn)水壓爆破技術(shù)是一種新技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)是我國隧道掘進(jìn)技術(shù)從“濕法”鉆孔代替“干法”鉆孔、從非電起爆代替火爆和電爆以來的第三個(gè)質(zhì)的飛躍和變化。按照會(huì)議安排，現(xiàn)就水壓爆破技術(shù)在我指揮部隧道施工中的應(yīng)用情況，向各位領(lǐng)導(dǎo)和專家做一匯報(bào)，不妥之處，敬請(qǐng)批評(píng)指正。概述水壓爆破原理及工藝介紹實(shí)施效果分析下步打算1概述1、工程概況

xx至xx鐵路客運(yùn)專線xxⅦ標(biāo)三分部（DK718+363～DK741+245）位于xx省xx市xx區(qū)xx鄉(xiāng)、xx市xx縣境內(nèi)，線路全長22.882km。主要工程量：隧道占正線總長度的86.8%，共19860m/3座，斜井2570m/3座。橋梁占正線總長度的8.6%，共1966.4m/7座，大橋1344.9m/5座。路基占正線總長度的4.6%，共1056m，涵洞4座。站場(chǎng)1座。截止2012年6月中旬，我項(xiàng)目隧道已掘進(jìn)1060m，剩余9256m。尤其是xx隧道和xx隧道是全線的控制性工程，工期十分緊張，應(yīng)用水壓爆破技術(shù)可以提高工效，緩解工期壓力；提高隧道掘進(jìn)施工的勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)省成本支出。1概述2、水壓爆破技術(shù)的推廣情況為全面推廣水壓爆破技術(shù)，局指揮部成立了“水壓爆破領(lǐng)導(dǎo)小組”，制定了“以點(diǎn)帶面”的推廣模式，選定xx隧道里坑一號(hào)斜井及xx隧道后壟里斜井2個(gè)工點(diǎn)為試點(diǎn)。經(jīng)過一段時(shí)間的使用，水壓爆破技術(shù)的“三提高、一保護(hù)”作用明顯顯現(xiàn)出來，最直觀的感受就是降塵作用明顯，洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境大大改善，工人的思想逐漸轉(zhuǎn)變，從開始的完全抵觸，逐步改變到目前主動(dòng)要求使用的良好局面。 試點(diǎn)成功后，分部及時(shí)邀請(qǐng)被譽(yù)為“爆破大王”的何xx教授，現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)水壓爆破，何教授指導(dǎo)后大家更是信心百倍，在其它工點(diǎn)也進(jìn)行推廣。目前，我分部隧道還有9000多米準(zhǔn)備全部使用水壓爆破，水袋、炮泥以綜合隊(duì)為單位集中加工，工點(diǎn)領(lǐng)用，非常方便。1概述序號(hào)隧道名稱全長(m)中心里程施工組織1xx隧道8657DK737+902.45進(jìn)口段：2412m1號(hào)斜井段：正洞2200m。2號(hào)斜井段：正洞4045m。2xx隧道8185DK726+158.5進(jìn)口段：2748m后壟里斜井：正洞2836m。出口段：2601m。3赤林隧道3014DK730+147.01進(jìn)口段：1507m出口段：1507m隧道掘進(jìn)水壓爆破施工工點(diǎn)統(tǒng)計(jì)一覽表2水壓爆破原理及工藝介紹水壓爆破是由我國著名的爆破專家何xx教授在上世紀(jì)九十年代提出來的，其爆破設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的隧道光面爆破設(shè)計(jì)方案基本相同，只是在裝藥結(jié)構(gòu)和炮孔堵塞上進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。原理為“往炮眼中一定位置注入一定量的水，并用專用的‘炮泥’回填堵塞炮眼”，利用在水中傳播的沖擊波對(duì)水的不可壓縮性，使爆炸能量經(jīng)過水傳遞到圍巖中幾乎無損失，同時(shí)，水在爆炸氣體膨脹作用下產(chǎn)生的“水楔”效應(yīng)，有利于巖石破碎，炮眼中的水可以起到霧化降塵作用，大大降低粉塵對(duì)環(huán)境的污染。2水壓爆破原理及工藝介紹1、水壓爆破定義及原理

水壓爆破定義所謂“隧道掘進(jìn)水壓爆破”，其定義為往炮眼中一定位置注入一定量的水，最后用專用設(shè)備加工成的炮泥回填堵塞炮眼。裝藥結(jié)構(gòu) 隧道掘進(jìn)水壓爆破在掏槽形式、炮眼布置、數(shù)量、深度、起爆順序和時(shí)間間隔等方面與隧道常規(guī)爆破一模一樣，所不同的是在炮眼裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)方面有所不同。2水壓爆破原理及工藝介紹常規(guī)隧道爆破炮眼中僅裝炸藥而無回填堵塞，其裝藥結(jié)構(gòu)如下圖所示。隧道掘進(jìn)水壓爆破，首先往炮眼最底部裝入水袋，隨之裝藥卷，再裝水袋，最后用炮泥回填堵塞，其裝藥結(jié)構(gòu)見下圖。

技術(shù)原理工程爆破中爆破巖石應(yīng)用最多范圍最廣的是露天與地下爆破兩大類。露天爆破主要分淺眼與深眼爆破。地下爆破主要是采取淺眼進(jìn)行隧道（洞）、巷道和庫房開挖爆破。一言以蔽之，工程爆破主要采取炮眼法爆破，當(dāng)前國內(nèi)外對(duì)露天爆破的炮眼均采取用土或巖屑堵塞炮眼，而對(duì)于地下爆破，除煤礦地下爆破為防瓦斯意外爆炸外，均采取無回填堵塞，存在爆破不能充分利用炸藥能量，污染環(huán)境兩大問題。2水壓爆破原理及工藝介紹技術(shù)原理水壓爆破由于炮炮眼中有水，在在水中傳播的沖沖擊波對(duì)水不可可壓縮，爆炸能能量無損失地經(jīng)經(jīng)過水傳遞到炮炮眼圍巖中，這這種無能量損失失的應(yīng)力波十分分有利于巖石破破碎，此外還會(huì)會(huì)產(chǎn)生“水楔””效應(yīng)，更利于于巖石破碎，水水霧作用有利于于降塵和吸附有有害有毒氣體。。要特別提出的的是，炮眼底部部水袋水擊波反反射作用加強(qiáng)應(yīng)應(yīng)力波強(qiáng)度更有有利于圍巖破碎碎炮眼而不留炮炮根?？偠灾捎谂谘壑兄杏兴?，并用炮炮泥回填堵塞，，能充分利用炸炸藥能量，而且且又大大降低粉粉塵對(duì)環(huán)境的污污染。2水壓爆破原理及工藝介紹技術(shù)原理理從應(yīng)變時(shí)時(shí)程曲線線和同一一測(cè)點(diǎn)應(yīng)應(yīng)變峰值值對(duì)比可可知，在在同是炮炮眼底部部，炮眼眼水壓爆爆破要比比炮眼用用土回填填的切向向拉應(yīng)力力增大13%，，同是炮炮眼中部部和上部部，炮眼眼水壓爆爆破要比比炮眼用用土回填填堵塞的的切向拉拉應(yīng)力分分別增大大7%和和34%。這一一測(cè)定結(jié)結(jié)果證明明了炮眼眼水壓爆爆破確實(shí)實(shí)要比炮炮眼用土土回填能能提高炸炸藥能量量利用率率，要比比炮眼無無回填堵堵塞更能能提高炸炸藥能量量利用率率，因?yàn)闉閴嚎s炮炮眼無回回填中的的空氣要要比壓縮縮炮眼中中的土更更消耗炸炸藥能量量。2水壓爆破原理及工藝介紹2水壓爆破原理及工藝介紹水壓爆破破工藝流流程與普普通爆破破基本相相同，不不同之處處在于要要事先加加工好爆爆破所需需的炮泥泥及水袋袋，并在在裝藥時(shí)時(shí)按照設(shè)設(shè)計(jì)的裝裝藥結(jié)構(gòu)構(gòu)分次序序裝入水水袋、炸炸藥、水水袋后，，用炮泥泥堵塞。炮泥制作及水袋加工清孔安裝炸藥水袋炮泥鉆孔炮泥水袋及火工品就位連線測(cè)畫斷面炮眼定位起爆施工準(zhǔn)備出碴鉆孔臺(tái)車就位逐孔檢查裝藥情況排險(xiǎn)下一循環(huán)初期支護(hù)2、水壓爆爆破工藝藝流程2水壓爆破原理及工藝介紹3、水壓爆爆破設(shè)備備特點(diǎn)炮泥具有有規(guī)格統(tǒng)統(tǒng)一、質(zhì)質(zhì)地均勻勻、軟硬硬適中、、表面光光滑等特特點(diǎn)，提提高了炮炮眼封堵堵質(zhì)量，，減少明明火產(chǎn)生生；炮泥泥制作速速度快，，減少了了勞動(dòng)人人員，提提高了工工作效率率；制作作炮泥方方便，操操作簡單單。PNJ-A型炮泥機(jī)機(jī)炮泥生產(chǎn)產(chǎn)效率：：500～600個(gè)/h2水壓爆破原理及工藝介紹特點(diǎn)水袋具有有規(guī)格統(tǒng)統(tǒng)一、質(zhì)質(zhì)地均勻勻、自動(dòng)動(dòng)灌水封封口等特特點(diǎn)，提提高了環(huán)環(huán)境保護(hù)護(hù)和作業(yè)業(yè)人員的的身體健健康，減減少粉塵塵和炸藥藥等異味味；制作作速度快快，減少少了勞動(dòng)動(dòng)人員，，提高了了工作效效率；制制作水袋袋方便，，操作簡簡單。KPS-60塑袋灌裝裝封口機(jī)機(jī)生產(chǎn)效率率：700只/h2水壓爆破原理及工藝介紹4、炮泥加加工工藝藝原材料炮泥主要要采用黏黏土、砂砂和水三三種材料料。黏土土采用干干凈的普普通黏土土，含水水量控制制在8%以下。。最大顆顆粒不超超過10mm，，不得有有草根等等雜物，，大顆粒粒要人工工破碎。。砂采用用干凈的的細(xì)砂，，最好使使用河砂砂，含水水量控制制在3%以下。。黏土和和砂摻雜雜小碎石石塊時(shí)，，應(yīng)過篩篩處理，，不得將將石塊投投入料斗斗中，以以防止小小碎塊卡卡葉片或或成形器器中的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋旋發(fā)生故故障；加加工炮泥泥的前一一天，應(yīng)應(yīng)把已篩篩好的泥泥(土)﹑砂和和水按重重量配比比人工拌拌和好，，這樣第第二天制制作成的的炮泥比比臨時(shí)拌拌和的柔柔韌性更更好。2水壓爆破原理及工藝介紹炮泥制作作開機(jī)前，，在料斗斗中加入入已預(yù)拌拌和的泥泥砂料約約20kg，然然后打開開電源，，在轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)螺旋的的推壓下下，泥料料邊向前前輸送邊邊擠壓密密實(shí)，最最后在臥臥式螺旋旋輸送成成形器端端頭源源源不斷地地?cái)D壓出出來；炮炮泥是由由黏土、、細(xì)砂、、水三種種成分組組成，三三種成分分的重量量比例為為黏土：：砂：水水=0.75:0.09:0.16，按照照配合比比例人工工拌勻材材料后，，裝入炮炮泥機(jī)的的進(jìn)料倉倉，開動(dòng)動(dòng)電鈕開開始生產(chǎn)產(chǎn)，生產(chǎn)產(chǎn)出的炮炮泥按照照20cm～30cm的長度度切割。。制作好好的炮泥泥放置時(shí)時(shí)間不要要太長，，最好在在使用前前1～2小時(shí)制制作好，，不然會(huì)會(huì)失水變變硬，堵堵塞后影影響降塵塵效果，，如放置置時(shí)間較較長，可可在加工工好的炮炮泥外包包裹塑料料薄膜，，或放置置在陰涼涼處，用用濕土工工布完全全覆蓋保保存。制制好的炮炮泥以表表面光滑滑、不斷斷裂，用用手略微微捏一捏捏可以變變形為宜宜。2水壓爆破原理及工藝介紹成品炮泥泥2水壓爆破原理及工藝介紹5、水袋加加工工藝藝原材料準(zhǔn)準(zhǔn)備水袋的原原材料即即水和塑塑料袋。。塑料袋袋為常用用的聚乙乙烯塑料料，水袋袋長200mm，直徑徑為35mm，，袋厚約約為0.8mm，水袋袋為廠制制品直接接購買使使用。2水壓爆破原理及工藝介紹水袋制作作機(jī)器開動(dòng)動(dòng)之前，，進(jìn)行定定量調(diào)節(jié)節(jié)；打開開機(jī)器后后門，松松開泵連連桿端頭頭螺母，，調(diào)節(jié)移移位蝶形形螺母即即可通過過調(diào)節(jié)泵泵連桿滑滑塊左右右位置得得到所需需灌裝容容量。順順時(shí)針減減少，反反之增大大。調(diào)整整好后擰擰緊端頭頭螺母，，以防松松動(dòng)移位位，影響響灌裝容容量，損損壞調(diào)整整桿。封封口機(jī)定定量調(diào)節(jié)節(jié)好了之之后，打打開電源源，指示示燈亮，，調(diào)節(jié)溫溫控調(diào)節(jié)節(jié)器到適適當(dāng)封口口溫度由由綠燈變變?yōu)榧t燈燈時(shí)，即即達(dá)到所所調(diào)解封封口溫度度(初始始溫度應(yīng)應(yīng)設(shè)定為為130℃為宜宜，再逐逐步調(diào)節(jié)節(jié)升高)。在開開始灌注注封口前前，把主主開關(guān)拔拔上，等等機(jī)器運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)兩次次，使計(jì)計(jì)量泵內(nèi)內(nèi)吸滿水水，將空空氣排出出后，把把主開關(guān)關(guān)拔下，，塑料袋袋由人工工用雙手手拇指和和食指夾夾住套在在出水管管口上，，按啟動(dòng)動(dòng)開關(guān)，，即完成成自動(dòng)灌灌注和封封口。2水壓爆破原理及工藝介紹成品水袋袋2水壓爆破原理及工藝介紹6、水壓爆爆破設(shè)計(jì)計(jì)實(shí)例xx隧道里坑坑一號(hào)斜斜井段主主要以凝凝灰熔巖巖、花崗崗巖為主主，次堅(jiān)堅(jiān)石，圍圍巖為II級(jí)圍圍巖，施施工全斷斷面開挖挖，全斷斷面為125m2，常規(guī)鉆鉆爆設(shè)計(jì)計(jì)采用垂垂直楔形形掏槽，，總的炮炮孔數(shù)為為144個(gè)，炮眼眼設(shè)計(jì)深深度為3.8m。常規(guī)爆破破全斷面面總計(jì)裝裝藥量為為240kg，炮眼無無回填堵堵塞。采采用水壓壓爆破時(shí)時(shí)在掏槽槽形式、、炮眼布布置、數(shù)數(shù)量、深深度、起起爆順序序和時(shí)間間間隔等等的設(shè)計(jì)計(jì)與隧道道常規(guī)爆爆破一模模一樣，，所不同同的是在在每個(gè)炮炮眼中增增加了水水袋和炮炮泥，裝裝藥量和和裝藥結(jié)結(jié)構(gòu)有所所不同。。2水壓爆破原理及工藝介紹何xx教授現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)指導(dǎo)裝裝藥2水壓爆破原理及工藝介紹水壓爆破破炮眼分分布示意意圖2水壓爆破原理及工藝介紹xx隧道里坑坑一號(hào)斜斜井Ⅱ級(jí)圍巖常常規(guī)/水壓爆破破參數(shù)表表炮眼分類炮眼個(gè)數(shù)炮眼深度(cm)炮眼角度(0)單孔裝藥量(kg)小計(jì)裝藥量(kg)備注水平垂直掏槽眼1648053902.4/2.238.4/35.2輔助眼6843090901.83/1.63124.4/110.8底板眼1338090902.2/2.028.6/26周邊眼4738090900.55/0.4525.9/21.2炮眼共計(jì)144個(gè)，總耗藥量常規(guī)爆破217.3kg，水壓爆破193.2kg。2水壓爆破原理及工藝介紹經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)確定，，xx隧道里坑坑一號(hào)斜斜井水壓壓爆破的的裝藥結(jié)結(jié)構(gòu)與常常規(guī)爆破破相比，，掏槽眼眼1組和和2組每每孔減少少裝藥0.2kg；輔助眼眼每孔減減少裝藥藥0.2kg,底板眼每每孔少裝裝0.2kg；周邊眼眼每孔減減少裝藥藥0.1kg；；每循環(huán)環(huán)總共節(jié)省炸藥藥24.1kg。2水壓爆破原理及工藝介紹7、裝藥和和起爆裝藥作業(yè)業(yè)所有炮眼眼先在眼眼底裝入入水袋，，再按爆爆破設(shè)計(jì)計(jì)少裝入入一個(gè)藥藥卷，剩剩余炮孔孔依次裝裝入3個(gè)水袋和和全部用用炮泥堵堵塞。2水壓爆破原理及工藝介紹起爆作業(yè)業(yè)起爆網(wǎng)絡(luò)絡(luò)采取孔孔內(nèi)延期期微差、、孔外簇簇聯(lián)的起起爆方式式，各引引爆雷管管之間采采取并聯(lián)聯(lián)的方式式，以保保證起爆爆網(wǎng)絡(luò)的的可靠性性和準(zhǔn)確確性。聯(lián)聯(lián)結(jié)時(shí)要要注意：：導(dǎo)爆索索的連接接方向和和連接點(diǎn)點(diǎn)的牢固固性；導(dǎo)導(dǎo)爆管不不能打結(jié)結(jié)和拉細(xì)細(xì)；引爆爆雷管用用黑膠布布緊緊包包扎在離離一簇導(dǎo)導(dǎo)爆管自自由端10cm以上處處，網(wǎng)絡(luò)絡(luò)聯(lián)好后后，要有有專人負(fù)負(fù)責(zé)檢查查，確認(rèn)認(rèn)無誤后后，方準(zhǔn)準(zhǔn)起爆。。起爆順序序：從掏掏槽眼開開始，一一層一層層向外進(jìn)進(jìn)行，最最后是周周邊眼、、底板眼眼。起爆爆前應(yīng)按按要求做做好各項(xiàng)項(xiàng)安全防防護(hù)措施施。3實(shí)施效果分析1、技術(shù)指指標(biāo)分析析目前xx隧道里坑坑一號(hào)斜斜井自使使用水壓壓爆破以以來，共共施工了了60個(gè)循環(huán)，，總共掘掘進(jìn)了216m，為了比比較兩個(gè)個(gè)方法的的效果，，常規(guī)爆爆破也間間隔施工工了60個(gè)循環(huán)，，掘進(jìn)204m，圍巖級(jí)級(jí)別相同同，都是是Ⅱ級(jí)凝灰熔熔巖、花花崗巖。。常規(guī)爆爆破每循循環(huán)實(shí)際際平均進(jìn)進(jìn)尺為3.35~3.45m，平均進(jìn)進(jìn)尺3.4m；水壓爆爆破平均均進(jìn)尺為為3.55~3.65m，平均進(jìn)進(jìn)尺3.6m。平均每每循環(huán)提提高進(jìn)尺尺0.2米。常規(guī)爆破破的炮眼眼利用率率為89%，而水壓壓爆破的的利用率率達(dá)到了了95%，單位位耗藥量量降低了了16%，通風(fēng)排排煙由過過去60分鐘縮短短為30分鐘。由由此可見見，水壓壓爆破在在節(jié)省炸炸藥、加加快進(jìn)度度、縮短短通風(fēng)時(shí)時(shí)間、改改善洞內(nèi)內(nèi)施工環(huán)環(huán)境方面面的優(yōu)勢(shì)勢(shì)是十分分明顯的的。3實(shí)施效果分析xx隧道里坑一號(hào)斜井井常規(guī)/水壓爆破主要技術(shù)術(shù)參數(shù)對(duì)比表爆破類型單位巖石炸藥實(shí)際消耗量(kg/m3)平均炮眼利用率（%）實(shí)際進(jìn)尺(m)爆碴塊度(cm)拋距(m)通風(fēng)時(shí)間（min）常規(guī)/水壓爆破0.51/0.4388/953.4/3.690/5028/2160/30數(shù)據(jù)比較節(jié)省0.08kg降低16%提高8%增加20cm減小44%縮短25%減少30min3實(shí)施效果分析常規(guī)爆破放炮后水壓爆破放炮后3實(shí)施效果分析2、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析根據(jù)常規(guī)爆破和水水壓爆破的現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)比，在在相同開挖斷面面面積、炮眼布置和和鉆孔深度的前提提下，水壓爆破比比普通爆破每個(gè)循循環(huán)多開挖0.2m，每循環(huán)節(jié)省炸藥藥24.1kg，每爆破一立方巖巖石節(jié)省炸藥0.08kg，最為顯著的是通通風(fēng)降塵時(shí)間縮短短了30分鐘。3實(shí)施效果分析使用水壓爆破每延延米所節(jié)省的費(fèi)用用一是火工品節(jié)省的的費(fèi)用xx隧道里坑一號(hào)斜井井開挖面積是125.47m2，炸藥的單價(jià)是每每公斤12元，每每發(fā)雷管單價(jià)6元元。隧道每開挖一米節(jié)節(jié)省炸藥：（217.3/3.4——193.2/3.6）×12=122.94元隧道每開挖一米節(jié)節(jié)省雷管(一循環(huán)環(huán)用200發(fā))（200/3.4——200/3.6）×6=19.6元合計(jì)每延米節(jié)省火火工品費(fèi)用122.94+19.6=142.54元。3實(shí)施效果分析使用水壓爆破每延延米所節(jié)省的費(fèi)用用二是人工費(fèi)節(jié)省費(fèi)費(fèi)用一個(gè)循環(huán)提高進(jìn)尺尺0.2m，開挖斷面是125.47m2,一個(gè)循環(huán)進(jìn)尺3.6m,每開挖1m3班組組工資為20元0.2×125.47×20/3.6=139.4元三是節(jié)約電費(fèi)隧道每開挖一米節(jié)節(jié)省電費(fèi)75Kw×2臺(tái)××1.0元/度××0.5h/3.6=20.8元合計(jì)節(jié)省費(fèi)用為142.5+139.4＋20.8=302.7元3實(shí)施效果分析使用水壓爆破每延延米需另外支出的的費(fèi)用一是制作炮泥、水水袋的人工費(fèi)制作炮泥、水袋需需要兩人，每工天天按100元計(jì)算算，2個(gè)人，按每每天1.5個(gè)循環(huán)環(huán)計(jì)算，折合每延延米支出費(fèi)用：100×2/3.6/1.5=37.0元二是水袋費(fèi)用水袋每循環(huán)使用580個(gè)，每個(gè)0.1元元，每延米費(fèi)用：：580×0.1/3.6=16.1元3實(shí)施效果分析使用水壓爆破每延延米需另外支出的的費(fèi)用三是制作炮泥的土土砂費(fèi)用每方40元，1方方可做1000米米，5000根，，可做10個(gè)循環(huán)環(huán)，每延米費(fèi)用40/10/3.6=1.1元四是電費(fèi)（4+0.68））kw×1h/3.6×1.0元/度=1.3元使用水壓爆破每延延米需另外支出的的費(fèi)用合計(jì)為：37+16.1+1.1+1.3=55.5元3實(shí)施效果分析經(jīng)濟(jì)效益分析把以上每延米節(jié)省省的火工品費(fèi)用、、人工費(fèi)用和電費(fèi)費(fèi)合計(jì)，再除去水水袋、炮泥加工人人工費(fèi)，材料費(fèi)、、電費(fèi)的支出費(fèi)用用后，