水利水电工程施工中隧洞钻孔爆破技术_陈优挺.pdf

141 2023 年 第 1 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.1.2023 （第 51 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.51）水利水电工程施工中隧洞钻孔爆破技术陈优挺（福建省水利水电工程局有限公司，福建 泉州 362000）摘 要：在多数水利水电工程项目施工过程中，受到施工现场环境因素的限制，为有效提升水利水电工程项目施工质量和效率，往往会应用到隧洞钻孔爆破施工工艺，该工艺质量直接影响后期的水利工程项目施工建设。因此在文中着重针对水利水电工程项目隧洞钻孔爆破施工工艺的类型以及具体应用进行分析和研究，并在此基础上提出对应施工方案。关键词：水利水电工程；隧洞钻孔；爆破技术；保障措施中图分类号：TV554文献标识码：B0 引 言水利水电工程项目属于我国基础建设工程项目之一，我国是一个地质结构比较复杂的国家，复杂的地质条件也加剧了水利水电工程项目的施工难度和复杂性。部分水利水电工程项目施工中会应用到隧洞钻孔爆破施工工艺。因此要求施工人员在具体的过程中需根据工程项目的具体情况制定科学的施工方案，在不影响水利水电工程项目施工质量的条件下达到预期的爆破效果，从而为后期的工程项目施工提供技术支撑。1 水利水电工程施工中隧洞钻孔爆破技术分析1.1 技术简介在水利水电工程项目施工中应用隧洞钻孔爆破施工工艺的过程中，会根据孔洞的实际因素对爆破技术进行优化和调整，举例来说，会在实际的工程项目施工中辅助应用孔爆破施工工艺、周边孔爆破工艺等等。不同的爆破孔产生的作用存在显著差异。鉴于此，在施工中要求施工单位要根据炮孔作用绘制对应的炮孔作用效应组合图，如图 1 所示。图 1 水利水电工程施工中爆破孔效应图施工单位在开展隧洞钻孔爆破作业的过程中，需严格根据施工作业图纸以及对应的工程施工参数进行规范作业，严格控制爆破孔的数量，避免对后期的水利工程项目施工带来不便。同时施工方要同步做好爆破作业区域的安全防护工作，制定对应的应急预案，最大限度减少安全事故发生概率。1.2 技术应用管理流程分析在实际的水利水电工程项目施工隧洞钻孔爆破技术应用管理方面，施工方应秉承实事求是的原则进行科学管理，不断强化爆破作业效率和质量。在实际的操作过程中，施工方需秉承事前、事中以收稿日期 2022-12-23作者简介 陈优挺（1988-），男，福建福清人，工程师。文章编号:1007-7596（2023）01-0141 -04DOI:10.14122/ki.hskj.2023.01.048 142 2023 年 第 1 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.1.2023 （第 51 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.51）及事后的管理方式进行管理。在开展事前管理的过程中一定要充分熟悉和掌握施工现场的实际情况，因地制宜选择合适的施工技术，对施工方案进行优化。在事前管理环节，一定要从水利工程项目施工质量、施工安全性以及施工成本费用等方面入手展开分析，提前做好如施工物料、施工机械设备、人员等准备工作1。在开展事中管理的过程中，则要严格根据工程项目的施工要求进行作业，严格执行爆破作业流程，同步做好工程项目监督管理工作，并针对施工现场可能出现的一些突发状况制定对应的处理方案。事后管理的重点应集中在爆破成果分析以及经验总结方面。2 隧洞钻孔爆破技术的实践应用策略分析该工程项目主要由生态排水以及生态机组构成，其中生态排水通过新建生态放水隧洞与现有发电引水隧洞连接，应用发电技术实现生态放流。新建生态放水隧洞整体长度为 273.75m，桩号DA0+000.00DA0+273.75。新建隧洞的断面结构呈现城门状，整体开挖直径如下：2.6m2.8m（宽 高）和 3.0m3.0m（宽 高)；生态机组设在大坝下游 287m 处，厂房内设 1 台 1350kW 的混流式水轮发电机组，生态放水隧洞需要爆破施工的方量约 0.2 万 m3。在很多水利水电工程项目施工过程中，应用隧洞钻孔爆破施工工艺的过程中，应分别做好以下几方面处理工作：1）爆破孔位置布置：在布置炮孔的过程中，一定要确定爆破孔的数量以及爆破孔布置的区域。在实际的布置过程中，应重点考虑爆破孔布设区域对后期水利水电工程项目施工产生的影响，要最大限度避免爆破施工对后期水利水电工程项目施工产生的影响。此外在针对炮孔进行放线的过程中，应确保其和岩层中间位置呈直角状态，应严格按照施工轮廓图布设爆破孔。在布设掏槽孔的过程中，要求严格控制布设深度，其深度数值至少要为崩落孔深度的 15%。在具体的钻孔爆破施工过程中，施工作业人员要熟悉掌握钻探孔周围的实际情况以及围岩是否完整等等，选择科学的开挖作业模式，以此来有效提升钻孔爆破的质量和效率，最大限度提升炮孔的利用效率2。在选择断面开挖方法的过程中，施工作业人员首先需分析隧洞出口区域的围岩等级，重点做好掏槽眼、底板眼的等眼孔数量、深度的控制工作。选择合适的爆破器材，严格控制起爆程序。以三级围岩为例，对其进行断面开挖炮孔的过程中，需将其孔间距控制在 40cm 以内，外插角度区间在 3左右。针对三级围岩，要求其辅助孔间距控制在 80120cm，同时还要按比例布设楔形掏槽。2）测量和用药：在水利水电工程项目隧洞钻孔爆破技术应用的过程中，为进一步提升钻孔爆破技术的效果，减少炸药用量，节约爆破费用，提升工程施工安全性。针对一些普通的隧洞应用钻孔爆破技术的过程中，可采用类比分析方法以及相关的公式来确定炮孔的数量以及间距数值，并据此明确炸药用量3。同时，施工单位要根据现场施工环境对各项施工参数进行分析和调整。针对一般隧洞进行爆破计算的公式如下：Q=qV=qLSn在上式中，Q 表示水利水电工程项目施工过程中，隧洞钻孔爆破过程中的不同排的炸药装药量；q 表示钻孔爆破过程中使用到的火药量。V 表示爆破过程中的进尺体积大小，L 表示钻孔深度数值；S 表示工程项目施工断面开挖面积数值，n 表示炮孔的使用效率。根据该公式可直接计算出钻孔爆破施工过程中每排炮进尺装药数量，然后施工方可根据计算结果精确计算需要使用到的炸药数量。具体参数如表 1所示。表 1 爆破装药参数表炮眼名称炮眼类型掏槽炮孔辅助孔周边孔(光爆孔)底孔炮眼数量（个）45133炮眼深度 m1.71.51.51.5每孔装药量（kg)10.80.30.9小计装药量（kg)443.92.7共计装药量14.6kg炮孔总数25 个隧道断面面积6.6m2单耗药量1.64kg/m3在隧道钻孔爆破施工的过程中，爆破产生的冲击力会对岩体结构产生振动，从而导致岩层松动，143 2023 年 第 1 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.1.2023 （第 51 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.51）进而对施工安全产生影响，故可借助该公式计算安全爆破距离：Rfmax=KD式中：Rfmax飞石的散落距离（m）；K安全距离，取 15；D浅孔直径，取 4.2cm。经计算R=154.2=63m。3）事故预防及处理措施：在水利水电工程隧洞钻孔爆破施工过程中，如果采取的爆破方案存在问题，则容易诱发隧洞坍塌事故，鉴于此，可采取以下措施来有效预防隧洞坍塌：首先，在水利水电工程项目还未进入到正式的施工阶段时，施工方要做好坍塌事故预防方案，对于易发钻孔坍塌事故的位置进行科学分析，并据此制定科学的应对措施，具体操作模式如下：例如施工方可利用 Revit软件进行建模，在输入相关的数据后制定塌方 3D 模型，以此来分析出现塌方事故的概率。除此之外，在隧洞钻孔爆破施工的过程中，施工技术人员要提前了解炮孔的布设位置以及钻杆的垂直条件，以此来严格控制钻头的升降速度，避免因钻头升降速度过快对炮孔孔壁质量产生影响，进而诱发孔壁塌方。此外，在针对钻孔进行施工作业的过程中一定要分析地层情况，并严格控制钻孔深度。在施工过程中，应充分对钻孔参数进行优化，同步做好钻孔周围杂物的清理工作4。最后，施工单位应积极构建事故应急处理小组，做好现场突发事故应急处理工作，最大限度减少突发事故对工程项目产生的影响。一般情况下，事故应急处理小组应包含抢险救灾、医疗急救以及物资供应人员，事故应急处理小组应紧密配合施工作业人员工作。3 水利水电工程项目施工过程中隧洞钻孔爆破技术应用保障措施分析在实际的水利水电工程项目施工过程中开展隧洞钻孔爆破施工技术的过程中，为提升施工效率，一定要采取以下措施：3.1 加强施工前的勘察投入在开展钻孔爆破技术的过程中，一定要强化勘察投入工作，结合具体的钻孔爆破技术方案进行勘察，最大限度减少外部因素对钻孔爆破成效的影响。在实际的作业过程中，施工方应组织专人针对水利水电工程项目周围的施工环境展开勘察，重点勘察内容如下：施工作业区域的地质结构条件；岩层结构条件；地下水水位；岩层稳定条件。结合勘察数据对钻孔爆破技术方案加以优化。在针对爆破孔数量以及炸药使用量进行计算时也需要应用到以上数据，这样可显著节约施工成本5。举例来说，如果建筑工程项目施工范围内存在其他建筑且施工区域地质条件复杂，为减少爆破作业后岩体滑落产生的影响，施工单位需要在施工作业区域设置防护网。3.2 切实提升施工人员的综合素质以及专业素养在水利水电钻孔爆破过程中，参与作业的技术人员专业素养以及综合素质直接影响到爆破作业工作的质量和安全性，鉴于此，施工方应采取各个措施来有效提升施工作业人员的综合素养。举例来说，施工方在挑选参与爆破作业的人员时，要尽量选择具有钻孔施工经验或者参与过爆破作业的人员进行施工。同时，在实际的施工作业过程中，要做好施工人员的培训工作，确保其熟练掌握钻孔爆破作业施工流程以及具体的施工要求，最大限度减少施工作业过程中出现安全事故的概率。除此之外，施工方还要构建对应的安全责任机制，强化施工作业人员的安全培训工作。施工方可充分利用视频监控技术、自动报警设备等系统来分析隧洞的实际情况，及时发现隧洞存在的问题，并针对存在的问题进行及时有效解决。3.3 确保对应施工材料和机械设备的质量在相关工作开始前，必须对相关材料和设备进行质量控制，并进行质量检测，确保其性能达到相关施工规范。比如，在工程开始前，要对所用的炸药进行质量检验，确保其符合设计要求，并对所用的设备进行性能检验，确保其状况良好。除此之外，还有一些必要的安全措施，紧急情况下，也要进行严格的检查，确保这些设备可以正常工作。3.4 在施工过程中引入新技术提出了在水利水电工程隧道钻孔爆破技术应用中，要加强新工艺的运用，强化方案设计的合理性。比如BIM技术，利用BIM技术对整个项目进行建模，再利用BIM 技术对爆破的要求进行分析，并在模型上设置相应的孔位、深度、间距等。同时，通过 144 2023 年 第 1 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.1.2023 （第 51 卷）Heilongjiang Hydraulic Science and Technology （Total No.51）对影响范围、影响程度等因素的分析，为制定相应的对策提供参考。在实际工作中，要加强新技术的创新，要有针对性地开发应用模式，要设计智能化的服务体系，增强应用效果。4 结 语综上所述，相关单位在开展水利水电工程项目隧洞钻孔爆破作业的过程中，一定要充分强化施工技术方案设计工作，结合施工现场的实际进行管理，采取各项措施来降低爆破钻孔作业施工成本，提升施工安全性。同时，加强工程技术人员的职业素养和责任意识，确保相关材料、设备质量符合要求，运用新技术加强设计效果，确保爆破技术应用的质量、安全和可靠。参考文献：1 赵根，吴新霞，周先平，等.深水条件下岩塞钻孔爆破关键技术及应用 J.工程爆破，2016,22(05):13-17.2 陈新，王敏.浅谈核电站取水隧洞硬岩段首构施工地面钻孔爆破预处理技术 J.科技创新与应用，2016(02):181-182.3 唐经华.隧洞钻孔爆破技术在水利水电工程施工中的应用分析 J.四川水泥，2020(11):135-136.4 朱常辉.隧洞钻孔爆破技术的发展及其在工程施工中的应用探讨 J.建材与装饰，2015(46):251-252.5 朱海成，韩新平，冀常鹏等.钻孔岩性识别条件下的数字爆破技术研究J.煤炭科学技术，2018,46(10):184-189.根据水闸设计规范荷载计算及组合，常规水闸计算工况一般取施工完建期、正常蓄水位情况、设计洪水位情况及校核洪水位情况，本次设计为抬水工程，采用卷扬直升钢闸门设计方案，在设计洪水位及校核洪水位运行时，闸门不挡水，仅在正常蓄水位挡水，同时考虑设计洪水位和校核洪水位下上下游水位差较小，非控制工况，本次设计仅计算正常蓄水位时下游水位为河床底高程 76.00m 和施工完建期两种工况5。计算结果见表 4。表 4 闸底板稳定及基底应力计算计算成果表类型工况闸基建基面高程/mKc 值Kcmax/kPamin/kPa/kPa泄水闸正常蓄水位73.103.133.00142.7054.77300施工完建期73.102.50111.5674.37由表 4 计算结果可知，闸坝底板抗滑稳定和基底应力复核计算均满足规范要求。4 结 语万载栈下抬水工程由泄水闸及电站进水口等建筑物组成。文章根据地形条件确定了上、中、下三条坝线，从开挖深度、防渗处理范围、施工条件、水景观效果、电站效益以及工程投资等多角度综合比选，最终确定下坝线为推荐方案；通过对液压底轴驱动钢闸门和卷扬直升钢闸门两种坝型进行比较，根据下坝线现状地形地质条件，考虑行洪安全、闸坝挡水高度条件，从造价、检修、运行等方面综合考虑，推荐采用卷扬直升钢闸门方案；通过对正常蓄水位和施工完建期两种工况的复核计算结果表明，在上述两种工况下，闸坝底板抗滑稳定和基底应力复核计算均满足规范要求，为保障工程的建设质量提供数据支撑。参考文献：1 胡尔买提木拉提.仁苏供水工程闸线布置方案比选分析 J.陕西水利.2020,(02):155-156.2 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