2024年3月14日发(作者：)
Vol.47,No.2February,
20216
g
坊Sichuan
Building
Materials隧道聚能水压爆破新技术研究张战友第47卷第2期2021年2月（保利长大工程有限公司，广东
广州512000）摘要:根据聚能水压光面爆破技术原理、聚能装置装药和
2.4爆破参数常规爆破设计参数表见表1。装填技术的要点，并结合隧道掘进工程实践进行现场写实记
录，提高了炸药能量利用率、施工进度及经济效益，通过对聚
表1常规爆破设计参数表能水压光面爆破这一施工方法进行讨论，探讨了其在隧道施
工当中的应用。关键词：隧道开挖；聚能水压;光面爆破中图分类号:TV554
文献标志码:A文章编号：1672-4011（
2021）02-0116-03
DOI：10.
3969/j. issn.
1672
-4011.
2021.
02.
0561工程概况某隧道位于广东省梅州丰顺县汤西镇及五华县郭田镇，
从莲花山山脉八乡山位置通过。该隧道穿过中低山地貌区，
地面标高245
~1
060
m,相对高差约715
m,山体植被发育。
丰顺端洞口段位于低山山体南侧,山体陡峭,分布多条沟谷，
其中K90 +000〜K91
+000段为山体抬升段,地形为陡崖；
K91
+000〜K93
+500为山顶段,地形起伏不大，水系发育，
分布八乡山水库及汤西水库。设计隧道底标高239〜344
m,
隧道最大埋深约739
mo该隧道起止桩号为
K89
+392
-K92 +460（ZK89
+380
~
ZK92
+469）,累计单洞长6
157
mo左线长3
089
m,其中U
级围岩1
460叫皿级围岩1
114
m、IV级围岩420
m、V级围
岩87
m；右线长3
068
m,其中II级围岩1
470叫皿级围岩1
100
m、IV级围岩390
m、V级围岩94
mo2常规光面爆破技术2.1技术原理常规光面爆破技术的原理是通过选取适宜爆破参数钻
孔装药，引爆光爆孔内炸药产生可在岩石中沿设计方向传播
切向拉应力和径向压应力的应力波，使爆破裂隙沿设计方向
发展进而形成连续的光滑壁面。在互相为“空眼”的相邻炮
孔连线两侧产生拉应力,其具有高应力集中度并且超过岩石
抗拉强度，因此，炮孔间岩体形成大量的初始裂缝,在炸药引
爆过程中生成的大量高压气体又沿初始裂缝膨胀扩散产生
静力作用，进一步延伸扩大了初始裂缝。2.2
工艺流程工艺流程:施工准备T台车就位T爆破设计T测量画
弧、炮孔定位-钻孔、清孔-安装炸药-连线、检查、起爆-
通风、排险-出渣一初期支护-下一循环。2.3装药结构一般隧道光面爆破的装药为连续式的，光爆炮孔中只装
炸药，无须堵塞回填。收稿日期：2020-10-27作者简介：张战友（1987—），男，广东梅州人，本科，工程师，主要从事高速公路施工管理工作。・116・炮孔
炮孔深
单孔装
总药
名称度/m个数药量/kg装药结构fi/kg掏槽眼3.8122.6①32
X200X1331.2扩槽眼3.582.2032 x200x1117.6辅助眼3.5361.8032
x200x967.8二圈眼3.5301.6032
x200x848周边眼3.5690.6032
x200x341.4底板眼3.6212.2032
x200x1046.2注:合计炮孔176个,总药量249. 2
kgo周边光爆炮孔深度3.
5皿,进尺2.9
m,开挖断面90.
98
n?,炸药单耗（每洽 岩石爆破所消耗的炸药质量）0.
99
kg/m3o2.5常规爆破存在的问题1）
钻孔作业时间长。炮孔之间的间距小（仅40〜50
cm）使得打眼数量过多、布眼过于密集，同时炮孔准确性要
求也较高。2）
降低爆破强度。无回填堵塞使得炮孔内充满大量空
气,应力波传播中会消耗部分能量压缩该空气，降低应力波
强度，减少了应力波对周边围岩的破碎作用。3）
爆破产生大量有毒气体及粉尘不利于工序快速衔接。
且有毒气体及粉尘在通风本就困难的隧道中需通风30
min
以上才能排除，之后工程机械进入掌子面进行清渣工作，增
加了每一循环耗时量，降低了施工效率。4）
施工成本较高。超挖是隧道开挖亏损的主要因素，常
规光面爆破中超挖现象较普遍,使得二次衬砌中混凝土工程
量加大，增加了隧道的施工成本。3水压光面爆破技术3.1技术原理水压光面爆破在炮孔布置、数量、起爆顺序等参数上与
常规光面爆破基本相同,但须在炮孔中的一定位置注入水并
使用特制炮泥对炮孔进行堵塞回填，利用水的不可压缩性和
较高能量传递特性，使爆破能量更加均匀且耗损少的作用于
围岩，提高爆破能量对围岩的破坏作用，使围岩破碎更加均
匀。此外,在爆炸气体作用下水会产生使岩石初始裂隙延伸
扩大的“水楔”效应,有利于岩石破碎。炮孔中的水在爆破过
程中还生成了水雾，降低了有毒气体、粉尘的强度和含量，有
利于改善工程作业环境、保障施工安全和效率。3.2
工艺流程工艺流程:施工准备-台车就位一爆破设计-测量画
弧、炮孔定位-钻孔、清孔-安装炮泥、水袋及炸药-连线、
检查、起爆—通风、排险T出渣—初期支护—下一循环。
第47卷第2期
2021
年
2
月
6胡g坊Sichuan
Building
MaterialsVol.47,No.2February
,20213.3装药结构炮孔
名称表3聚能水压爆破设计参数表炮孔深
个数度/m3.83.53.53.512单孔装
药量/kg2.62.2装药结构①32
x200x13总药
fi/kg31.2掏槽眼扩槽眼辅助眼二圈眼8032
X200X11032
x200x9032
x200x817.664.84836301.81.63.4爆破参数常规爆破设计参数表见表2。表2水压爆破设计参数表炮孔
炮孔
个数单孔装
总药
名称深度/m药量/kg装药结构fi/kg掏槽孔3.8122.6032
x200x1331.2扩槽孔3.582.2032 x200x1117.6辅助孔3.5361.8032
X200X964.8二圈孔3.5301.6032
x200x848周边孔3.5550.6032
x200x333底板孔3.6212.2032
x200x1046.2注:合计炮孔161个,总药量240.
8
kgo周边孔深度3.
5
m,进尺3.0
m,开挖断面面90.98
m3,
炸药单耗0.88
kg/m3o3.5写实将该爆破技术应用于鸿图嶂隧道90
m的开挖长度，通
过在机械设备、围岩地质、气候等不同条件下对各工序（钻
孔、装药、出渣、排险、支护、喷浆）所耗时间进行记录,形成较
符合生产实际的写实记录结果。经过对记录结果的分析有:每循环可进尺3.0m,每循环
总耗时10
h
10
mino其中钻孔和装药需3
h
12
min；排险需
19
min；出渣需3
h
25
min；支护（挂锚杆及钢筋网）需1
h
44
min；喷射混凝土需1
h
30
mino4聚能水压光面爆破新技术4.1技术原理聚能水压光面爆破是利用聚能爆破的原理，通过聚能管
对爆炸产生的势能进行聚能并形成可切割岩石的高压射流。
爆炸后产生具拉应力和压应力的应力波使围岩生成光面裂
隙,之后聚能管中产生高压射流、爆炸产生的高温高压气体
及水袋的“水楔”效应共同作用于围岩,使初始裂隙扩大贯通
达到光面爆破效果⑴。4.2工艺流程工艺流程:施工准备—台车就位—爆破设计—测量画
弧、炮孔定位T钻孔、清孔T安装水袋、聚能管、炸药及炮泥
-连线、检查、起爆-通风、排险-出渣-初期支护-下一
循环。4.3装药结构聚能水压光面爆破新技术的装药结构与水压光面爆破
类似,均需水袋和炮泥进行堵塞,不同的是炸药需单独制备
入特制PVC管中形成聚能管。4.4钻爆参数聚能水压爆破设计参数见表3。周边眼深度3.
5
m,进
尺3.2
m,开挖断面面90.98
n?,炸药单耗0.79
kg/m3o周边眼3.5370.6032
x200x322.2底板眼3.6212.2032
x200x1046.2注:合计炮孔1个,总药量230
kgo4.5聚能管聚能管采用的是异性双槽抗静电阻燃的特种PVC聚能
管，其管长有2、2. 5、3
m三种,聚能管长度须达到炮孔深度
的70%,聚能管由两个相似半壁管组成,管壁厚2
mm,半壁
管中央凹槽即为聚能槽。聚能管中的炸药采用现场使用的
乳化炸药。4.6聚能管装置聚能管装置由炸药、聚能管、起爆雷管、传爆线等构成,
传爆线和起爆雷管是施工中常用的通用起爆器材，炸药使用
乳化炸药。在聚能管装置制备中最重要的工艺是往聚能管
中注入乳化炸药,该工艺需空压机和注药枪等设备并配置防
静电措施，操作间应设置在偏僻处，起爆雷管必须运至开挖
面装填时再安装。4.7写实将该爆破技术应用于鸿图嶂隧道60
m的开挖长度，通
过在机械设备、围岩地质、气候等不同条件下对各工序（钻
孔、装药、出渣、排险、支护、喷浆）所耗时间进行写实记录，形
成较符合生产实际的写实记录结果。经过对记录结果的分析有:每循环可进尺3.2m,每循环
总耗时9
h
29
mino其中钻孔和装药需2
h
45
min；排险需18
min；出渣需3
h
19
min；支护（挂锚杆及钢筋网）需1
h
40
min；喷射混凝土需1
h
27
mino爆破后效果图见图2。图2聚能水压光面爆破后效果图片5技术经济效果分析5.1技术效果对比将常规光面爆破、水压光面爆破和聚能水压光面爆破的
爆破参数及爆破效果统计如表4所示,综合对比可知聚能水
压光面爆破新技术在经济效益和爆破效果上都具有明显的
优势。5.2聚能水压光面爆破的优点1）洞身成形良好。爆破后洞身平顺光滑，基本无超欠挖
现象有利于减少混凝土回填成本，围岩稳定无掉块脱落现象
有利于后序工序的紧密衔接和保障施工安全,形成的洞渣较
碎细便于迅速装车出渣。・117・
Vol.47,No.2
February,
2021
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送坊
第47卷第2期2021
年
2
月Sichuan
Building
Materials
2)钻孔数降低，提高施工效率。钻孔数量降低，减少了
3)爆破成本降低，炮痕残留率可达85%,开挖用时减作业班组的劳动量、缩短钻孔耗时,同时节省了乳化炸药、雷
管等器材损耗。少，保证了工程进度。表4技术效果对比表爆破方式常规爆破水压爆破延米断
面/m?90.9890.9890.98炮孔深
度/m3.53.53.5开挖轮
廓线/m242424炮孔个
数/个175161周边眼
个薮/个69装药
fi/kg进尺/m炮痕残
留率/%60排烟时
间/min502020249.2240.82.855373.03.28085聚能水压爆破1432306认识与体会6.1超挖严重、浪费惊人，在爆破技术上寻求突破开挖初期，隧道开挖施工中采用了传统的简单的常规光
因不熟练造成聚能管易堵塞进而浪费炸药、低效，现场施工
人员聚能管角度不规范安装、周边孔间距控制不足造成洞身
光爆效果不好等现象，导致聚能管的优点未得到体现。在项
目部管理人员发现问题后立刻对聚能管制备人员、现场施工
人员进行技术指导、过程监督控制。面爆破，由于工艺的粗糙和管理人员对其重视程度不够等原
因使得爆破后洞身成型不好,超欠挖现象较多,使得施工成
本加大、工程进度缓慢。6.4
技术先进、成效显著，在爆破技术上全面推广聚能水压光面爆破技术有着超欠挖易控制、对周边围岩
为解决该问题，项目部领导研究决定从爆破技术这个源
头上解决问题，邀请了国内著名专家对施工人员进行水压光
面爆破和聚能水压光面爆破的培训、指导。扰动少、洞身平顺光滑、钻孔少、炮痕残留率高、岩体完整稳
定性高、耗时低、耗材少、经济效益明显等优势。但在施工中
须按照施工方案严格布设周边孔和聚能管的角度。试点试
6.2培训教育、选点试验，在降低成本上尝到甜头项目部在2018年4月邀请了国内著名专家通过技术讲
座、现场指导的方式对施工人员培训了水压光面爆破技术和
聚能水压光面爆破技术,对现场存在的技术问题进行定期培
验成功后,项目部组织了各方观摩学习会来在标段对该技术
进行推广,对易错、易发问题进行详细讲解。7结束语聚能水压爆破技术在隧道开挖中的应用,减少了对周边 训和现场指导。通过该方式提升现场施工人员和各级管理
人员的业务水平。在培训中,对目标、标准、操作流程和注意
围岩的扰动,提高了岩体完整性和稳定性，保障了隧道工程
的安全性。本文通过对三种爆破技术的对比总结，得出了在
当下适宜隧道开挖的爆破方法，取得了良好的技术效益、经
事项都明确指出,力求培训效果最优。项目部选择了
120
m隧道掘进长度进行试点试验，通过
对多次试验下的现场写实记录对比总结，得出聚能水压光面
济效益。
参考文献：[ID：010931]爆破技术相比常规光面爆破优势明显,既能在技术上保障施
工安全、质量和进度，又能在经济上节约成本、使经济效益最
大化。[1]刘运泽•聚能水压爆破在水平薄层围岩隧道中的应用[J]
•施
6.3
发现问题、研究解决，在聚能装置上不断完善前期在聚能水压光面爆破试验中,部分聚能管制备人员
(上接第115页)工技术,2020,50(8)
：110-113.高的施工人员加入地砖铺贴施工中，极大地加剧了地砖质量
风险,新型布料器的研究在加快地砖铺贴进度的同时也对铺
贴质量的控制起到了积极作用。[ID：010909]其中,10
000
指地砖铺贴面积；20
~30
n?/天・人指
工效;30天指工期；20
%/m2
•人指工价。经计算，每平方米
减少费用250
~
156元，降低成本75.
1%〜70.
3%。3.3质量效果对比采用传统铺贴工艺时，在使用过程中往往极易在地砖的
边角处岀现局部空鼓。出现这种空鼓主要是粘结时粘结砂
参考文献：[1]
中华人民共和国住房和城乡建设部•室内外陶瓷墙地砖通用
技术要求：JG/T
484—2015
[S].北京：中国建筑工业出版
浆铺设厚度不够、砂浆不到位，墙地砖贴上后四周挤不出砂
浆⑶。而采用新型布料器施工，浆料铺设厚度均匀、到位，可
极大减少地砖空鼓率，降低修补量与维修成本。[2]
[3]
社,2015.中华人民共和国建设部•住宅装饰装修工程施工规范：GB
50327—2001
[S].北京:中国建筑工业出版社,2001.4结束语传统地砖铺贴工艺对施工人员的技术水平要求较高,而
由于建筑行业的快速发展,很多未经充分培训、技术水平不
李兴全•浅析地砖空鼓现象成因及预防措施[J]•防护工程,
2019,18(12)
：77
-78.・118・
