1．前言

隨著社會經濟的發展，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，周邊環境復雜，屬于“四減”（即減少地震波、空氣沖擊波、飛石和噪音）控制爆破，用常規爆破施工方法往往難以達到保證爆區周邊結構物、行為安全和不擾民的目的。經過爆破專家和工程技術人員多年的探索，已經形成了多種爆破施工技術，其中采用水壓爆破施工技術具有操作簡單，經濟效益明顯，加快工程進度，改善作業環境，減少有害氣體和粉塵排量等優點，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爆破炮孔的方法改為水—炮泥復合回填堵塞。其原理是利用水的不可壓縮性，使爆破產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．工程概況及爆區周邊環境

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，始于渝中區中興路凱悅賓館，沿中興路經較場口街心花園、民權路止于磁器街口，全長395m。

2.2 爆區地質情況

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

2.3 爆區環境

該段工程地處重慶市渝中區較場口商業鬧市區，一天24小時均有行人和商業活動，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、店鋪距爆破區很近，建筑物基礎距基坑邊壁最近距離僅0.8m，靠線路右側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。

建設業主及市有關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企業的正常營業；二是爆破絕對不能產生飛石，要保證場外行人、車輛的安全，進行交通分流后，不得因施工中斷交通；三是爆破必須確保附近建筑物的結構安全，爆破振動波速在中興路段（高層建筑段）控制在2cm/s以內，在民權路段（高層建筑段）控制在2cm/s以內；四是爆破必須保證周邊管網的安全，不能震裂地下排水、給水管；五是爆破所產生的粉塵、有害氣體、噪音要求進行有效控制，減少對環境的污染。為能在如此復雜的條件下用極短的時間完成大量的石方爆破，經過多次試驗，我公司決定采用水壓爆破施工技術。

3．水壓爆破施工

水壓爆破與常規爆破相比，只是在裝藥量及裝藥結構上進行了變化，即改傳統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爆破相同。

3.1 常規爆破的基本情況

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量（間距、深度、角度），分層高度基本一致。

3.1.2 振速監測

為保證每次爆破作業的安全，達到業主對振速控制的要求，對爆破作業產生的震動波進行監測，根據監測結果，調整鉆爆參數，使爆破作業的各項指標控制在規定范圍內，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型拾震器等儀器進行監測。

3.1.3 炮孔技術參數的選定

通過現場試爆和以前類似環境的爆破經驗。確定的炮孔參數如下：

（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 裝藥結構及堵塞

炮眼裝藥結構為底部裝藥，堵塞采用常規堵塞方法，即用鉆屑或粘土回填堵塞炮孔，逐層搗實堵滿為止。

3.1.6 起爆網絡

由于受振速的限制，采用塑料非電毫秒導爆管，進行孔內、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]，達到業主要求及《爆破規程》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%，機械挖裝困難，臺班產量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型炮泥機制作。該機具有操作簡便，炮泥成形好，生產效率高等特點。其主要技術性能參數如下：炮泥生產效率每小時600~900個，以每次爆破所需炮泥300~400個計，炮泥的制作準備僅需半小時。炮泥的直徑為36mm和40mm的兩種規格，長度200mm，直徑和長度可根據實際需要做調整。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

經對比試驗，在常規爆破炮孔參數不變的情況下（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 炮孔的裝藥結構

炮孔的裝藥結構依次為藥卷、水袋、炮泥。裝藥前，先用尺量出炮孔深度，根據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，僅需在試驗階段準確測量每個炮孔的濃度，在實際施工時，裝填結構參數確定后，就不需要再重復此項工作。

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%，機械挖裝較容易，臺班產量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爆破的0.4kg/m³減為水壓爆破的0.34kg/m³，節約炸藥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的巖石由常規爆破后的30%~45%下降為水壓爆破后的15%~25%，挖掘機的裝車臺班產量由常規爆破的400m³提高到水壓爆破的540m³，機械效率提高了35%。與采用常規爆破相比，工程成本降低5%，工期縮短62天。

由于起爆后爆轟波產生的應力波在不可壓縮的水柱中傳播，使爆破產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。經測試：爆破震速由常規爆破的0.73cm/s降為水壓爆破的0.56cm/s，降幅為23.3%；粉塵增量由常規爆破的8.5mg/m³減小為水壓爆破的0.67mg/m³，降幅達92%；噪聲由常規爆破的85~105分貝降為水壓爆破的40~65分貝，平均降幅達45%。通過對比分析，可見采用水壓爆破，其經濟效益和社會效益非常明顯。

5．施工安全防護措施

為了降低爆破產生的有害效應，嚴格控制爆破地震、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 合理選取爆破參數和炸藥單耗。

5.4 在設計藥包位置時，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、堵塞質量，并采取覆蓋措施防止飛石。采用水土復合堵塞，將在一定程度上增大工人的勞動強度，并使裝藥時間增加20~30min，為此我們加強了對工人的培訓教育，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、經久耐用等優點。

5.6 裝藥前必須認真校核各藥包的最低抵抗線，嚴禁超裝炸藥量。

6．結束語

水壓爆破施工，操作簡單，使用方便，在隧道的掘進施工中我公司也成功地運用了這項施工技術，不僅提高了鉆爆效率和光面爆破效果，改善了洞內的施工環境，而且由于爆破效率的提高，使排煙出碴的時間相對縮短，減少了循環時間，達到節約生產成本，使施工進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，達到了保護環境和不擾民的目的。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量并縮短了工期，平均單位巖石耗藥量下降15%，提高了機械效率，經濟效益顯著，值得推廣。 (趙東華)