水压爆破在城市地铁中的应用

水压爆破在城市地铁中的应用

李淑强

（中国铁建十六局集团有限公司，北京，朝阳，100018）

【摘要】我国人口众多，城市化进程很快，城市轨道交通建设正处于快速发展时期，具有减震、降尘等效果的水压爆破技术有推广应用空间。本次交流活动得到了广州地铁公司领导的高度重视，得到了各单位的大力支持，达到了预期效果。相信本次活动将有力推动水压爆破技术在城市地铁隧道、特别是轨道交通工程的应用，有利于提升中国铁建在地铁板块的竞争力。

【关键词】水压爆破；节能环保；案例分析；

1．水压爆破的特性及原理

1.1这首先要介绍下水的一些特性

一是水的近似不可压缩的性能；二是水密度要比空气大得多，所以爆炸产物在水中膨胀的比较慢，冲击波变弱的速度也较慢。水压爆破就是利用炸药在水中爆炸以后，通过水传达爆炸的威力，使压力较平缓而均匀的作用在周围的物体上，使爆破后的块度均匀，也降低了爆破的有害效应，如飞石、烟尘等等。例如：混凝土水池爆破时，就可以充满水，然后将炸药包放在水中，利用爆炸后水压的作用炸掉水池。

1.2传统的隧道光面爆破，污染环境两大问题

水压爆破是由我国著名的爆破专家何广沂提出的，原理为往炮眼中适当位置注入适量的水，用专用的“炮泥”回填堵塞炮眼，利用炸药爆炸后在水中传播的冲击波对水的不可压缩性，使爆炸能量经过水传递到围岩中，几乎无损失，同时，水在爆炸气体膨胀作用下产生的“水楔”效应，有利于岩石破碎。同时炮眼中的水可以起到雾化降尘作用，大大降低粉尘对环境的污染。

1.3水压爆破技术

具体讲，水压爆破具有“三提高一保护”的作用与效果：第一个“提高”即提高炸药有效能量利用率，节省炸药；第二个“提高”即提高施工效率，加快施工进度；第三个“提高”即提高经济效益，降低成本；一“保护”即降低粉尘浓度，改善作业环境，保护施工人员身体健康。除此之外，针对城市暗挖隧道埋深浅、周边管线及建筑物繁多等特征，水压爆破对有效控制爆破振动，有效控制爆破粉尘浓度，有效控制掌子面前的温度和有效控制爆破岩石块度等方面起到了常规爆破无可替代的作用与效果。

2．水压爆破新技术的优点

实践表明，水压爆破新技术具有显著的节能环保作用，能降低爆破的粉尘浓度、保护环境，减少粉尘对施工人员身体健康的影响。同时，能确保隧道在同等开挖进尺的情况下，减少炸药的使用量，避免了多余部分炸药在爆破时对围岩的扰动，有效地提高了施工效率、改善了作业环境、降低了施工成本，达到了“提高炸药的能量利用率、提高掘进功效、提高经济效益、降低粉尘改善作业环境”的效果。

3．水压爆破技术受业主高度重视并在全行业推广

广州地铁公司建设事业总部推广水压爆破施工工艺，并限定工期务必将爆破工艺改为水压爆破。水压爆破是将炮眼无回填堵塞部位改为用水袋与炮泥回填堵塞。这样爆炸能量无损失地经过水传递围岩中，且水在炸药爆炸作用下产生的水楔效应，有利于进一步破碎围岩，炮眼中有水还可以起到雾化降尘的作用。水压爆破技术在铁路施工现场得到成功应用。

经实践表明，该爆破工法：1）节省炸药13%以上；2）炮眼利用率达92%以上；3）岩石破碎度明显提高，边长大于50cm的大块下降65%以上；4）粉尘浓度降低55%左右；5）爆堆距离缩短20%以上。真正起到了“三提高一保护”的显著作用。提高了炸药能量利用率，提高了施工效率，提高了经济效益，保护了环境。是一种节能环保的工程爆破技术。

4．水压爆破技术与传统爆破技术的优势

水压爆破技术与传统的常规爆破相比，药量的减少可以有效降低对围岩的扰动，减少塌方现象的出现，同时降低隧道超挖量，节约施工成本；水压爆破还能使围岩破碎均匀，减少大块率，方便机械化施工，炮眼中的水可以起到雾化降尘的作用，大大降低粉尘对环境的污染，有利于隧道清洁和人体健康，加快施工进度。

5．案例

5.1广州十三号线五标夏园-南岗区间

位于广州市黄埔区，沿黄埔东路铺设，全长2.5km，为双线隧道，其中矿山法隧道长约1335m。

在隧道的施工过程中不断优化技术方案，采用了水压爆破新技术。常规的爆破技术是在装药时将炸药与雷管连接后直接填塞到炮眼底部，而水压爆破是装药前在炮孔底部放置1～2个水袋后在进行装药，炸药连接方法与常规的连接方法一致，在炸药装设结束后装入水袋，最后用炮泥将炮眼塞满，并用木棒轻轻将炮泥捣实。

本隧道执行水压爆破现已接近三个月的时间，经过这三个月的数据统计，跟常规的爆破技术相对比，增加了炮泥制作，水袋加工工序，增加约半个小时的装药时间。在水压爆破后，经统计在进尺方面，平均每排炮比常规爆破方法增加进尺18cm左右；在通风方面，由于装入水袋，炸药爆炸后，水空间被压缩，进行雾化，大大降低了粉尘的浓度，每次通风时间减少约40分钟左右；在药量方面，由于炮孔用炮泥堵塞，炸药能量散失少，单位用药量相应的减少；在出渣方面，炸药的能量利用率提高，爆破出来的洞渣碎块小，机械出渣时间也相应减少。

通过水压爆破技术，达到了“三提高一保护”的效果。即提高了施工进度，提高了炸药的能量利用率，提高了经济效益，降低了粉尘，保护了环境。下步会将水压爆破技术在广州地铁全面推广，也会时时刻刻关注国内外的新技术，并及时的应用到实际施工中来。

6．意义

药是含在综合单价内的从经济技术角度来说，水压爆破最直观的意义是节约炸药，但是我们标段炸，节约炸药对我们项目部成本并没有多大影响。我们推行水压爆破，目的在于增进出渣效率、提高爆破进尺、控制超挖、尽量减少爆破声响和粉尘扰民。

另一方面，水压爆破为传统爆破工艺打开了一扇门，在一些封闭地区，爆破技术发展只能依托极少数人的自觉来发展，虽然可能这种情况对安全管理和区域经营有所裨益，但还是在一定程度上制约了爆破技术的发展，火药首创于中国，但无论是工程爆破还是国防科技，中国的爆破技术都落后于国际先进水平，我们希望通过推广水压爆破能让空气介质、水介质或者柔性材料介质等爆破手段都能够大放异彩，让所有爆破参与者都能够为中国爆破技术的发展添砖加瓦。

7．水压爆破设计

7.1水袋制作

水压爆破与常规爆破相比，仅是水压爆破炮眼中增添了水袋和炮泥。水袋和炮泥采用封口机和炮泥机工厂化制作。水压爆破所使用的塑料袋，长200mm，直径35mm，厚0.1mm,有一定的强度。

7.2炮泥制作

往炮孔中回填堵塞的炮泥，是使用配套特制的“炮泥机”加工制成的。重190kg，长1.47m，宽0.44m，高0.54m，电源380V，功率4KW。

8．总结：

坚持以科技创新为先导，积极探索推广应用铁路水压爆破施工技术。采用这一技术与与传统常规爆破技术相比，有明显的“三提高，一保护”的效果，不仅提高了经济效益，也极大改善了隧道爆破作业环境，为我国地铁建设做出巨大贡献。

参考文献：

[1]何晓光;周传波;裂隙岩体爆破理论研究进展[J];辽宁科技学院学报;2005年04期.

[2]何广沂;李义;露天深孔水压爆破模拟试验应变测试[J];工程爆破;2003年02期.[3]李存国;郭建波;张云鹏;工程爆破环境污染的系统分析与综合治理[J];湖北农业科学;2010年07期