1．前言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市輕軌、地鐵工程施工日益增多。因這類項目大多地處鬧市區(qū)，周邊環(huán)境復(fù)雜，屬于“四減”（即減少地震波、空氣沖擊波、飛石和噪音）控制爆破，用常規(guī)爆破施工方法往往難以達(dá)到保證爆區(qū)周邊結(jié)構(gòu)物、行為安全和不擾民的目的。經(jīng)過爆破專家和工程技術(shù)人員多年的探索，已經(jīng)形成了多種爆破施工技術(shù)，其中采用水壓爆破施工技術(shù)具有操作簡單，經(jīng)濟(jì)效益明顯，加快工程進(jìn)度，改善作業(yè)環(huán)境，減少有害氣體和粉塵排量等優(yōu)點，有較好的推廣價值。

本文所指的“水壓爆破”不同于把炸藥置于充滿水的容器狀建筑物或構(gòu)筑物中爆炸而將其破碎拆除的水壓爆破，而是指將以往僅用鉆屑或粘土堵塞常規(guī)爆破炮孔的方法改為水—炮泥復(fù)合回填堵塞。其原理是利用水的不可壓縮性，使爆破產(chǎn)生的能量充分用于破碎巖石，同時，因炮孔中有水，爆破時由于炸藥產(chǎn)生的熱量使水霧化，水霧具有消塵作用，而“炮泥”是粘土，含水量較大，比常規(guī)的鉆屑的拋擲地的粉塵小，故水壓爆破能提高炸藥的能量利用率和減少有害氣體排量。

2．工程概況及爆區(qū)周邊環(huán)境

2.1 工程概況

我公司施工的重慶輕軌較（場口）新（山村）線一期較場口車站及折返線工程，始于渝中區(qū)中興路凱悅賓館，沿中興路經(jīng)較場口街心花園、民權(quán)路止于磁器街口，全長395m。

2.2 爆區(qū)地質(zhì)情況

該段地形平坦，表層為2~3.5m厚人工雜填土，下部為砂巖，巖體裂隙較發(fā)育~不發(fā)育，完整性好，巖質(zhì)堅硬，無斷層、滑坡等不良地質(zhì)。

2.3 爆區(qū)環(huán)境

該段工程地處重慶市渝中區(qū)較場口商業(yè)鬧市區(qū)，一天24小時均有行人和商業(yè)活動，車流量大，居民密集，房屋間凈距最小處不足2m；居民住宅破舊不堪，部份磚墻已傾斜，隨時都有倒塌的危險；既有民宅、店鋪距爆破區(qū)很近，建筑物基礎(chǔ)距基坑邊壁最近距離僅0.8m，靠線路右側(cè)的小洞天賓館和得意廣場為高層建筑，距深基坑邊壁最近距離僅7m。

建設(shè)業(yè)主及市有關(guān)部門對該工程的爆破提出了五項要求：一是爆破不能影響附近居民的正常生活和商業(yè)企業(yè)的正常營業(yè)；二是爆破絕對不能產(chǎn)生飛石，要保證場外行人、車輛的安全，進(jìn)行交通分流后，不得因施工中斷交通；三是爆破必須確保附近建筑物的結(jié)構(gòu)安全，爆破振動波速在中興路段（高層建筑段）控制在2cm/s以內(nèi)，在民權(quán)路段（高層建筑段）控制在2cm/s以內(nèi)；四是爆破必須保證周邊管網(wǎng)的安全，不能震裂地下排水、給水管；五是爆破所產(chǎn)生的粉塵、有害氣體、噪音要求進(jìn)行有效控制，減少對環(huán)境的污染。為能在如此復(fù)雜的條件下用極短的時間完成大量的石方爆破，經(jīng)過多次試驗，我公司決定采用水壓爆破施工技術(shù)。

3．水壓爆破施工

水壓爆破與常規(guī)爆破相比，只是在裝藥量及裝藥結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了變化，即改傳統(tǒng)用鉆屑或粘土堵塞炮孔為水—炮泥堵塞，其余措施和方法與常規(guī)爆破相同。

3.1 常規(guī)爆破的基本情況

3.1.1 爆破方法

采用分層弱裝藥松動控制爆破，使巖石松動而不飛散，分層厚度2m。在打眼中保證打眼質(zhì)量（間距、深度、角度），分層高度基本一致。

3.1.2 振速監(jiān)測

為保證每次爆破作業(yè)的安全，達(dá)到業(yè)主對振速控制的要求，對爆破作業(yè)產(chǎn)生的震動波進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，調(diào)整鉆爆參數(shù)，使爆破作業(yè)的各項指標(biāo)控制在規(guī)定范圍內(nèi)，保證四周行人（居民）、車輛的安全。振速采用DSV—4C振動測試儀，891-II型拾震器等儀器進(jìn)行監(jiān)測。

3.1.3 炮孔技術(shù)參數(shù)的選定

通過現(xiàn)場試爆和以前類似環(huán)境的爆破經(jīng)驗。確定的炮孔參數(shù)如下：

（1）分層深度：H=2m

（2）炮孔打眼深度：L=1.15H=2.3m

（3）最小抵抗線W（或排距b）：W=0.5H=1m

（4）炮孔間距離：a=0.6H=1.2m

（5）炮孔布置型式：采用梅花型布眼。

3.1.4 單孔裝藥量

炸藥采用φ32mm，150g卷裝2#巖石炸藥（遇水則用乳化炸藥）。

Q_單=qu=qabh=0.25×1.2×1×2=0.6kg

3.1.5 裝藥結(jié)構(gòu)及堵塞

炮眼裝藥結(jié)構(gòu)為底部裝藥，堵塞采用常規(guī)堵塞方法，即用鉆屑或粘土回填堵塞炮孔，逐層搗實堵滿為止。

3.1.6 起爆網(wǎng)絡(luò)

由于受振速的限制，采用塑料非電毫秒導(dǎo)爆管，進(jìn)行孔內(nèi)、孔外微差延時爆破，相鄰兩炮孔起爆延時間不小于50ms，確保振動波不疊架，這達(dá)到降低的目的，這也是減振的主要措施。

3.1.7 爆破震動速度

V=k（Q^m/R）^a=100（0.6^1/3/7.6）^1.8=1.91cm/s]，達(dá)到業(yè)主要求及《爆破規(guī)程》的要求。

3.1.8 爆破效果

爆破后塊徑大于80cm巖石占總體積的30~45%，機(jī)械挖裝困難，臺班產(chǎn)量400m³，按2400元/臺班單價計算，裝車費為6元/m³，單位巖石炸藥實際消耗量為0.4kg/m³；經(jīng)測試：粉塵增量為8.5mg/m³；噪聲為85~105分貝；振速為0.73cm/s；無飛石。

3.2 水壓爆破的主要施工工藝

3.2.1 炮泥的加工工藝

炮泥可采用鐵科院西南分院研制的PNJ—1型炮泥機(jī)制作。該機(jī)具有操作簡便，炮泥成形好，生產(chǎn)效率高等特點。其主要技術(shù)性能參數(shù)如下：炮泥生產(chǎn)效率每小時600~900個，以每次爆破所需炮泥300~400個計，炮泥的制作準(zhǔn)備僅需半小時。炮泥的直徑為36mm和40mm的兩種規(guī)格，長度200mm，直徑和長度可根據(jù)實際需要做調(diào)整。制作炮泥的材料為一般的粘土，在工地附近很容易取得。為了取得最佳的堵塞效果，制作炮泥的粘土砂率不得超過15%，含水率控制在13%~20%，以免炮泥成形質(zhì)量不高或炮泥太硬，裝填時不能堵塞密實。如果放置時間過長，炮泥會失水變硬，最好在堵塞前2~3小時制作。做好的炮泥以表面光滑，用手略微使勁捏可以變形為宜。

3.2.2 水袋的加工工藝

水袋為在塑料生產(chǎn)廠家定制的長30cm，直徑3.5cm的聚乙烯塑料袋，價格非常便宜。袋中充水后，人工用泥龍繩或麻繩將袋口所緊。為了防止放置時間過長，泄水變軟，也最好在裝填前2~3個小時制作好。水袋有輕微的變軟，不影響裝填及最后的爆破效果。

3.2.3 單孔裝藥量

經(jīng)對比試驗，在常規(guī)爆破炮孔參數(shù)不變的情況下（孔距、排距、孔深），單孔裝藥量降低10%~20%，以降低15%的爆破效果為最佳，故單孔炸藥用量：

Q_水=0.85Q_常=0.85×0.6=0.51kg

3.2.4 炮孔的裝藥結(jié)構(gòu)

炮孔的裝藥結(jié)構(gòu)依次為藥卷、水袋、炮泥。裝藥前，先用尺量出炮孔深度，根據(jù)實測炮孔深度及間距計算出炸藥量及水袋、炮泥的長度后依順序裝入。需要說明的是，僅需在試驗階段準(zhǔn)確測量每個炮孔的濃度，在實際施工時，裝填結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，就不需要再重復(fù)此項工作。

3.2.5 爆破效果

爆破后塊徑超過80cm的巖石占總體積的15%~20%，機(jī)械挖裝較容易，臺班產(chǎn)量540m³，按2400元/臺班計算，裝車費為4.44元/m³，單位巖石炸藥實際消耗量為0.34kg/m³；經(jīng)測試：粉塵增量為0.67mg/m³，噪聲為40~65分貝，振速為0.56cm/s，無飛石。

4．應(yīng)用效果

采用水壓爆破后，減少了單位巖石用藥量，每立巖石炸藥實際消耗量由常規(guī)爆破的0.4kg/m³減為水壓爆破的0.34kg/m³，節(jié)約炸藥15%。由于炸藥能量利用率的提高使爆碴塊徑均勻，方便了裝碴，塊徑超過80cm的巖石由常規(guī)爆破后的30%~45%下降為水壓爆破后的15%~25%，挖掘機(jī)的裝車臺班產(chǎn)量由常規(guī)爆破的400m³提高到水壓爆破的540m³，機(jī)械效率提高了35%。與采用常規(guī)爆破相比，工程成本降低5%，工期縮短62天。

由于起爆后爆轟波產(chǎn)生的應(yīng)力波在不可壓縮的水柱中傳播，使爆破產(chǎn)生的能量充分用于破碎巖石，減小了對周邊建筑物的沖擊，降低了粉塵增量和噪聲。經(jīng)測試：爆破震速由常規(guī)爆破的0.73cm/s降為水壓爆破的0.56cm/s，降幅為23.3%；粉塵增量由常規(guī)爆破的8.5mg/m³減小為水壓爆破的0.67mg/m³，降幅達(dá)92%；噪聲由常規(guī)爆破的85~105分貝降為水壓爆破的40~65分貝，平均降幅達(dá)45%。通過對比分析，可見采用水壓爆破，其經(jīng)濟(jì)效益和社會效益非常明顯。

5．施工安全防護(hù)措施

為了降低爆破產(chǎn)生的有害效應(yīng)，嚴(yán)格控制爆破地震、沖擊波、飛石、噪聲和粉塵等，我們采取了如下措施進(jìn)行防范。

5.1 采用多段微差起爆，減少爆破震動。

5.2 合理選取微差起爆的間隔時間和起爆方案，保證爆破后的巖石能得到充分松動。

5.3 合理選取爆破參數(shù)和炸藥單耗。

5.4 在設(shè)計藥包位置時，避開軟夾層、裂縫或混凝土接合面等，以免從這些位置沖出飛石。

5.5 保證例題的堵塞長度、堵塞質(zhì)量，并采取覆蓋措施防止飛石。采用水土復(fù)合堵塞，將在一定程度上增大工人的勞動強(qiáng)度，并使裝藥時間增加20~30min，為此我們加強(qiáng)了對工人的培訓(xùn)教育，以保證堵塞的效果。為防止個別飛石對行人、車輛的危害，在每次爆破作業(yè)時，用汽車廢舊外胎加工編制成的柔性炮被覆蓋，此覆蓋材料具有覆蓋方便、費用低廉、經(jīng)久耐用等優(yōu)點。

5.6 裝藥前必須認(rèn)真校核各藥包的最低抵抗線，嚴(yán)禁超裝炸藥量。

6．結(jié)束語

水壓爆破施工，操作簡單，使用方便，在隧道的掘進(jìn)施工中我公司也成功地運用了這項施工技術(shù)，不僅提高了鉆爆效率和光面爆破效果，改善了洞內(nèi)的施工環(huán)境，而且由于爆破效率的提高，使排煙出碴的時間相對縮短，減少了循環(huán)時間，達(dá)到節(jié)約生產(chǎn)成本，使施工進(jìn)度和綜合效益大幅度提高的目的。水壓爆破施工改善了常規(guī)爆破的不足，做到了“三無一小”，即：無飛石、無噪音、無粉塵、振動小，達(dá)到了保護(hù)環(huán)境和不擾民的目的。同時，提高了炸藥的利用率，爆破效果好，提高了單位時間的產(chǎn)量并縮短了工期，平均單位巖石耗藥量下降15%，提高了機(jī)械效率，經(jīng)濟(jì)效益顯著，值得推廣。 (趙東華)