鑽孔爆破法

鑽孔爆破法指通過鑽孔、裝藥、爆破開挖岩石的方法，簡稱鑽爆法。鑽孔爆破法一直是地下建築物岩石開挖的主要施工方法。這種方法對岩層地質條件適應性強、開挖成本低，尤其適合岩石堅硬的洞室施工。

基本介紹

• 中文名：鑽孔爆破法
• 外文名：Drilling-Blasting Method
• 所屬領域：土木工程
• 用途：隧道挖掘
• 優點：操作靈活
• 缺點：安全係數低

鑽孔爆破法概述

這一方法從早期由人工手把釺、錘擊鑿孔，用火雷管逐個引爆單個藥包，發展到用鑿岩台車或多臂鑽車鑽孔，套用毫秒爆破、預裂爆破及光面爆破等爆破技術。施工前，要根據地質條件、斷面大小、支護方式、工期要求以及施工設備、技術等條件，選定掘進方式。

鑽孔爆破法一直是地下建築物岩石開挖的主要施工方法。這種方法對岩層地質條件適應性強、開挖成本低，尤其適合岩石堅硬的洞室施工。鑽孔爆破法開挖地下建築物，應根據設計要求、地質情況、爆破材料及鑽孔設備等條件作好爆破設計。

鑽爆設計的主要任務是：①確定開挖斷面的炮孔布置，包括各類炮孔的位置、深度及方向；②確定各類炮孔的裝藥量、裝藥結構及堵孔方式；③確定各類炮孔的起爆方法和起爆順序。

露天開挖爆破比較，地下洞室岩石開挖爆破施工有如下主要特點：

(1)因照明、通風、噪聲及滲水等影響，鑽爆作業條件差；鑽爆工作與支護、出渣運輸等工序交叉進行，施工場面受到限制，增加了施工難度。

(2)爆破自由面少，岩石的夾製作用大，增大了破碎岩石的難度，使岩石爆破的單位耗藥量提高。

(3)爆破質量要求高。對洞室斷面的輪廓形成一般均有嚴格的標準，控制超挖、不允許欠挖；必須防止飛石、空氣衝擊波對洞室內有關設施及結構的損壞；應儘量控制爆破對圍岩及附近支護結構的擾動與質量影響，確保洞室的安全穩定。

掘進方式

1、全斷面掘進法，整個開挖斷面一次鑽孔爆破，開挖成型，全面推進。在隧洞高度較大時，也可分為上下兩部分，形成台階，同步爆破，並行掘進。在地質條件和施工條件許可時，優先採用全斷面掘進法。

2、導洞法，先開挖斷面的一部分作為導洞，再逐次擴大開挖隧洞的整個斷面。這是在隧洞斷面較大,由於地質條件或施工條件,採用全斷面開挖有困難時,以中小型機械為主的一種施工方法。導洞斷面不宜過大，以能適應裝碴機械裝碴、出碴車輛運輸、風水管路安裝和施工安全為度。導洞可增加開挖爆破時的自由面，有利於探明隧洞的地質和水文地質情況，並為洞內通風和排水創造條件。根據地質條件、地下水情況、隧洞長度和施工條件，確定採用下導洞、上導洞或中心導洞等。導洞開挖後，擴挖可以在導洞全長挖完之後進行，也可以和導洞開挖平行作業。

3、分部開挖法，在圍岩穩定性較差，一般需要支護的情況下，開挖大斷面的隧洞時，可先開挖一部分斷面，及時做好支護，然後再逐次擴大開挖。用鑽爆法開挖隧洞，通常從第一序鑽孔開始，經過裝藥、爆破、通風散煙、出碴等工序，到開始第二序鑽孔，作為一個隧洞開挖作業循環。儘量設法壓縮作業循環時間，以加快掘進速度。20世紀80年代，一些國家採用鑽爆法在中硬岩中開挖斷面面積為100㎡左右的隧洞,掘進速度平均每月約為200m。中國魯布革水電站工程，開挖直徑8.8m的引水隧洞,單工作面平均月進尺達231m,最高月進尺達373.7m。

運用實例

勘察信息

位於下游幹流上某水電站是一座低水頭徑流式電站，廠房為河床式，設計裝機容量 3×1.8 萬 KW，汛期電站存在大壩溢流問題， 運行表明，廠房尾水位高於設計原尾水位， 嚴重影響機組出力和發電效益，經分析論證，擬進行尾水渠疏挖改造。

工程項目和工作範圍：本次疏挖工程由兩部分組成：拆除尾水渠右側部分砼導牆，該 導牆長約 45m，牆頂高程▽52.0 m，厚 1.5 m，分上下兩段，每段長約 22.5m，拆除伸縮縫 下游側的一段，拆至高程▽45.0m；疏挖導牆內渠底和導牆下游約 100 m 範圍內的河床，從 上至下疏挖寬度為 45～70 m，疏挖後底高程約為▽43.0～▽42.5 m，但不高於▽43.0 m。該 段疏挖河床大部為板岩，部分為砂卵石。

爆破和疏挖工程施工要求：本工程施工過程中，由於正直電廠 2#機組大修，機組流道 中沒有充水，因此，設計中應考慮水下爆破施工可能對機組檢修閘門造成的影響。施工中提 高爆破效率，降低爆破震動和飛石對附近建築物的破壞影響，是影響工程施工進度和安全的關鍵所在。

水下爆破施工

根據資訊理論的觀點，根據以往類似工程經驗和投入工程水下鑽爆機械設備力量綜合考 慮，對水下爆破選用鑽孔爆破法施工。其施工工藝流程如下：爆破設計→錨定鑽孔作業平台→移機就位→確定孔深→套管護孔→鑽孔→成孔沖洗→ 測量驗孔→裝藥→連線→平台撤離→起爆信號→起爆、震動監測→爆破效果檢查→解除警戒。

施工中的幾項主要技術措施分述如下： 鑽孔作業平台設計製作浮箱式簡易起升鑽爆作業平台船(16 m×6 m)。作業平台採用鋼體浮箱結構，兩浮 箱間距 5 m。浮箱內徑 Φ1 100 mm，單長 12 m，扣除浮箱、平台鋼結構自重，浮力約為15t。通過槽鋼、工字鋼將兩浮箱焊接為承載鑽機及附屬設備的船體[2]。潛孔鑽鑽機由腳手 架鋼管鉸接固定在平台上，組成鑽機作業平台。浮箱兩側各向外伸出 0.5 m，另外焊接兩個 小平台，可供 4 台 KQ-100 型潛孔鑽機工作之用。為加快鑽機就位速度，鑽機平台可沿槽鋼軌道滑動移位。測量定位後，採用 8 只鐵錨及 100 m以上的錨繩，由機動小駁船牽引到達爆破區域後，依靠船上人工收縮錨繩配合準確就位。利用 5t手拉葫蘆人工控制將 4 根立柱(Φ240mm)沉入河底，使鑽孔平台升起基本脫離 水面，此時整個鑽孔平台上的荷載完全支承在 4 根鋼管立柱上。鑽孔施工時，不會受到波浪 起伏的影響，保證成孔質量。鑽孔平台移位時，先收回立柱，使鑽孔平台浮在水面上，此時 通過拉動錨繩將平台移到下一鑽孔位置施工。

鑽孔設備及爆破器材的選擇

（1）鑽孔設備的選型

由於水下鑽孔爆破，加之水面上的限制，選用 KQ-100 潛孔鑽機鑽孔，孔徑 Φ90 mm。

（2）鑽孔附屬機構

水下爆破條件採用垂直鑽孔作業。鑽孔機具選用 KQ -100 型潛孔鑽，，藥卷為 Φ70 mm， 炸藥選用抗水性能良好的乳化炸藥。為保證鑽孔後的裝藥和清孔，在鑽孔之前，先將 1 根下 端帶有環形(鑽徑 Φ117 mm)的中空套管鑽透覆蓋層(淤泥層)，並鑽入基岩一定深度，然後 在套管中下鑽桿，在基岩中進行鑽孔。為確保開挖達到設計深度，鑽孔應有一定的超鑽深度， 超鑽深度取 1. 0～1.5 m，即實際鑽孔深度為 1.5 m～4.5 m。

（3）爆破器材的品種選取。

選用具有防水性能良好的乳化炸藥，裝入 Φ80mmPVC 管中。非電雷管用“雙高”雷管。 起爆網路採用孔內高段位、孔外低段位毫秒微差複式起爆網路，以確保傳爆的準確性。為確 保全全，用粗砂將炮孔堵滿，防止沖炮。在每隻爆孔孔口用砂袋封口覆蓋，砂袋系一浮球露 出水面，其作用:①作為爆破孔位標記，便於集中裝藥；②裝藥後便於連線導爆管腳線沒， 形成起爆網路。

（4）導爆管的放置。 在水中放置浮胎，使其固定地飄浮在水面上，將“每船同排”的導爆管按綁在一隻輪胎上，按照“從後到前的順序”將輪胎上的導爆管用“同段”非電雷管連線起來，為了不使傳爆雷管將 其他導爆管炸斷造成拒爆現象，連線時應將雷管置於浮胎上面，並用泡沫盒包住紮緊，不能浮在水面隨波漂移。

安全校核

水下爆破所產生的危害表現為爆破地震效應、水中衝擊波效應、空氣衝擊波效應和水面波浪效應。

爆破效果

爆破後，岩石破碎塊度理想，水下清渣順利，經檢驗，對閘門及周圍建築物無影響。