水压爆破施工工艺标准化创建说明.pdf

1、青岛市地铁一号线有限公司 1 水压爆破施工工艺水压爆破施工工艺 标准化创建说明 标准化创建说明 一、标准名称：一、标准名称：水压爆破施工工艺 二、标准分类及编号：二、标准分类及编号：第 017 号（非强制性标准，终审专家：邱维军、别怀庆、刘保烁） 三、创建时间：三、创建时间： 首次使用时间 ：2016 年 7 月 22 日；效果验证时间：2016 年 8 月 1 日 评定时间：2016 年 8 月 17 日 四、创建单位：四、创建单位：中铁五局集团有限公司青岛地铁 1 号线土建一标项目部 A1 工区。 五、标准创建历程及人员分工： 5.1 标准创建历程： 五、标准创建历程及人员分工： 5.1

2、标准创建历程： 近 8 年我局承建长大隧道较多，在开挖过程中存在进度缓慢、洞内环境差、炸药用量 大、粉尘及刺鼻气体浓度大等难题。通过水压爆破技术引进，我局分别在赣龙高铁、成兰高 铁、京沈高铁、青岛某地下洞库广泛普及应用水压爆破施工工艺。该工艺对改善施工现场施 工作业环境，提高炸药有效能量利用率，减弱爆破振速，减少对周边建筑物及居民的扰动， 起到了显著作用。青岛地铁 1 号线工程起-峨区间及峨-石区间为暗挖区间，爆破作业产生粉 尘量较大，区间沿线环境复杂，对爆破振动的控制要求较高，经项目领导研究决定采用水压 爆破进行开挖施工，标准创建计划得到青岛市地铁一号线有限公司公司的全力支持。 5.2 人员

3、分工： 5.2 人员分工： 聂祝宝（提议）、翟强、钟康（实施规划）、秦新伟（设备选型）、 刘磊（技术指导）、郭磊（过程督导）、傅文奎（爆破实施） 六、标准适用范围 六、标准适用范围 适用于隧道开挖施工、明挖爆破等土石方爆破施工。 七、水压爆破介绍及原理 七、水压爆破介绍及原理 水压爆破是由我国著名的爆破专家何广沂教授在上世纪九十年代提出来的，其爆破设计 与传统的隧道光面爆破设计方案基本相同，只是在装药结构和炮孔堵塞上进行了适当的调 整。原理为“往炮眼中一定位置注入一定量的水，并用专用设备加工成的炮泥回填堵塞到炮 眼中”，利用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

4、无损失，同时，水在爆炸气体膨胀作用下产生的“水楔”效应，有利于二次破碎岩石，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。隧道掘进水压爆破和常规爆破 （炮眼无回填堵塞）有六点相同和两点不同之处。六点相同：在炮眼分布、掏槽形式、炮眼 青岛市地铁一号线有限公司 2 数量、炮眼深度、起爆顺序和起爆时间间隔等六方面，水压爆破与常规爆破一模一样，即水 压爆破与常规爆破相比不增加任何工作量。两点不同：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。 八、水压爆破配套设备 8.1 PNJ-A160 型炮泥机 八、水压爆破配套设备 8.1 PNJ-A160 型炮泥机 炮泥机 特点：

5、 炮泥具有规格统一、质地均匀、软硬适中、表面光滑等特点，提高了炮眼封堵质量，减 少明火产生；炮泥制作速度快，减少了劳动人员，提高了工作效率；制作炮泥方便，操作简 单。炮泥生产效率：500600 个/h。购置价格：4000 元/台。 8.2 KPS-60 塑袋灌装封口机 8.2 KPS-60 塑袋灌装封口机 特点： 水袋具有规格统一、质地均匀、自动灌水封口等特点，提高了环境保护和作业人员的身 体健康，减少粉尘和炸药等异味；制作速度快，减少了劳动人员，提高了工作效率；制作水 袋方便，操作简单。生产效率：700 只/h。购置价格：6500 元/台。 水袋制作 青岛市地铁一号线有限公司 3 九、制作工

6、艺 9.1 炮泥加工工艺 九、制作工艺 9.1 炮泥加工工艺 a 原材料 炮泥主要采用黏土、砂和水三种材料。黏土采用干净的普通黏土，含水量控制在 8%以 下。最大颗粒不超过 10mm，不得有草根等杂物，大颗粒要人工破碎。砂采用干净的细砂， 最好使用河砂，含水量控制在 3%以下。黏土和砂掺杂小碎石块时，应过筛处理，不得将石 块投入料斗中，以防止小碎块卡叶片或成形器中的转动螺旋发生故障；加工炮泥的前一天， 应把已筛好的泥(土)砂和水按重量配比人工拌和好，这样第二天制作成的炮泥比临时拌和 的柔韧性更好。 b 炮泥制作 开机前，在料斗中加入已预拌和的泥砂料约 20kg，然后打开电源，在转动螺旋的推压

7、下，泥料边向前输送边挤压密实，最后在卧式螺旋输送成形器端头源源不断地挤压出来；炮 泥是由黏土、细砂、水三种成分组成，三种成分的重量比例为黏土：砂：水=0.75:0.09:0.16， 按照配合比例人工拌匀材料后，装入炮泥机的进料仓，开动电钮开始生产，生产出的炮泥按 照 20cm30cm 的长度切割。制作好的炮泥放置时间不要太长，最好在使用前 12 小时制作 好，不然会失水变硬，堵塞后影响降尘效果，如放置时间较长，可在加工好的炮泥外包裹塑 料薄膜，或放置在阴凉处，用湿土工布完全覆盖保存。制好的炮泥以表面光滑、不断裂，用 手略微捏一捏可以变形为宜。成品炮泥规格为：长 200mm，直径 35mm。 成

8、品炮泥 9.2 水袋加工工艺 9.2 水袋加工工艺 a 原材料准备 水袋的原材料即水和塑料袋。塑料袋为常用的聚乙烯塑料，水袋长 200mm，直径为 35mm，袋厚约为 0.8mm，水袋为厂制品直接购买使用。 青岛市地铁一号线有限公司 4 b 水袋制作 机器开动之前，进行定量调节；打开机器后门，松开泵连杆端头螺母，调节移位蝶形螺 母即可通过调节泵连杆滑块左右位置得到所需灌装容量。顺时针减少，反之增大。调整好后 拧紧端头螺母，以防松动移位，影响灌装容量，损坏调整杆。封口机定量调节好了之后，打 开电源，指示灯亮，调节温控调节器到适当封口温度由绿灯变为红灯时，即达到所调解封口 温度(初始温度应设定为

9、130为宜，再逐步调节升高)。在开始灌注封口前，把主开关拔上， 等机器运转两次，使计量泵内吸满水，将空气排出后，把主开关拔下，塑料袋由人工用双手 拇指和食指夹住套在出水管口上，按启动开关，即完成自动灌注和封口。 成品水袋 十、装药和起爆工艺 十、装药和起爆工艺 隧道掘进水压爆破与常规爆破相比，在掏槽形式，炮眼分布，炮眼数量，炮眼深度，起 爆顺序和起爆时间间隔等六大面完全一样，仅仅在装药结构有所不同，水压爆破要往炮眼中 一定位置注入一定量的水，最后用专用设备加工成炮泥边回填边捣回到炮眼口。 10.1 装药作业 10.1 装药作业 所有炮眼先在眼底装入水袋，再装入药卷，然后再装入水袋，最后用炮泥堵

10、塞。 10.2 起爆作业 10.2 起爆作业 起爆网络采取孔内延期微差、孔外簇联的起爆方式，各引爆雷管之间采取并联的方式， 以保证起爆网络的可靠性和准确性。联结时要注意：导爆索的连接方向和连接点的牢固性； 导爆管不能打结和拉细；引爆雷管用黑胶布紧紧包扎在离一簇导爆管自由端 10cm 以上处， 网络联好后，要有专人负责检查，确认无误后，方准起爆。 起爆顺序：从掏槽眼开始，一层一层向外进行，最后是周边眼、底板眼。起爆前应按要 求做好各项安全防护措施。 青岛市地铁一号线有限公司 5 水压爆破施工工艺流程图水压爆破施工工艺流程图 十一、应用效果及成本分析 11.1 水压爆破在赣龙高铁梅花山隧道的应用情

11、况 十一、应用效果及成本分析 11.1 水压爆破在赣龙高铁梅花山隧道的应用情况 1、水压爆破实施情况 赣州至龙岩高速铁路梅花山隧道出口正洞施工长度单口掘进 4869 米，隧道内有高地 温、岩爆等不良地质，通风排烟十分困难，2012 年 11 月 3 日开始实施水压爆破。水压爆破 开始初期装药沿用常规爆破装药结构，未进行减药。对爆破后降尘、排烟时间、爆破进尺进 行了验证对比。 直到开挖班组对水压爆破装药结构达到熟练程度，并且辅助配套工作完全正常以后，于 2012 年 11 月 20 日开始，对水压爆破装药结构进行了减少药量处理，除周边眼外，其余炮眼 每个减少 1 节炸药。 青岛市地铁一号线有限公

12、司 6 2、爆破效果对比 2.1 技术指标对比 1）炸药单耗 常规爆破与水压爆破装药结构，周边眼一样、其余炮眼每孔减少 1 节炸药，即 0.2kg， 爆破进尺提高 30cm。 水压爆破与常规爆破单耗药量对比表水压爆破与常规爆破单耗药量对比表 炮眼装药结 构 爆破进尺 （m） 延米方量 （m 3） 炸药用量（kg）开挖方量（m 3） 炸药单耗 （kg/m 3） 常规爆破 3.3 108.78 312 358.9 0.87 水压爆破 3.6 108.78 291.4 391.6 0.74 效果对比 0.3 0 -20.6 32.4 -0.13 2）装药时间 级围岩全断面爆破，钻孔 152 个炮眼，

13、22 台风钻，每人钻孔 67 个，每个炮眼装药 延长 3 分钟计算，共计延长装药时间约 21 分钟。 3）通风排烟时间 常规爆破起爆后通风排烟时间约 3040 分钟，改为水压爆破后，通风排烟时间约 10 20 分钟，每循环通风排烟时间可以减少 20 分钟。 水压爆破与常规爆破效果对比表水压爆破与常规爆破效果对比表 爆破方式 实际装药 量（kg） 延米断面 （m 2） 实际进尺 （m） 炸药单耗 （kg/m 3） 炮眼利用 率（%） 排烟时间 （min） 粉尘浓度 （mg/m 3） 常规爆破 312 108.78 3.3 0.87 87% 30 187.8 水压爆破 291.4 108.78 3

14、.6 0.74 95% 10 71.4 效果对比 -20.6 0 0.3 -0.13 -20 -116.4 3、 经济指标对比 梅花山隧道出口剩余 1360 米，常规爆破循环进尺 3.3 米，需要 413 个循环；水压爆破循 环进尺 3.6 米，用了 378 个循环。水压爆破后，减少 35 个循环，节约工期 18 天。 采用水压爆破，能够节约炸药 14.64 吨、雷管 4300 发、导爆索 6900 米，节约成本 25.8 万元；通风时间每循环减少 20 分钟，节约电费 3.3 万元，减少 35 个循环，节约电费 4.6 万 元；节约半月管理费 7 万元、开挖工费 14 万元、电费 6.4 万

15、元；节省发电机、空压机、通风 青岛市地铁一号线有限公司 7 机、挖掘机、装载机、汽车等费用 15 万元。合计节约费用 76.1 万元。 采用水压爆破，购买炮泥机、封口机 1 万元，需购买水袋 2.7 万元，购买沙、土 0.2 万 元；加工炮泥、水袋工费 1.9 万元、电费 0.2 万元；炮泥、水袋运输费 3.5 万元。合计增加费 用 9.5 万元。 综合考虑，采用水压爆破后，节约金额 66.6 万元。 青岛市地铁一号线有限公司 8 实耗数量实耗金额实耗数量实耗金额实耗数量实耗金额实耗数量实耗金额 开挖m3/循环358.97391.61-32.63 常规爆破进尺m3.303.30 水压爆破进尺m

16、3.60-3.60 开挖循环总数循环41337835 一人工费121100一人工费121100 1开挖工费循环/元16041316520003781512000140000按循环计算 2炮泥、水袋加工费元/月3000006.318900-18900 二材料费371172二材料费371172 1非电毫秒雷管发6.50507993301944649430221127983按循环计算 2导爆索m3.60815262934947461726862224872按循环计算 3炸药Kg14.0012637817692921117371564315204977按循环计算 4钻杆m39.483262128768

17、3257128572196按循环计算 5钻头个30.001030430911110288308640471按循环计算 6水袋费用元/循环70.000.000.0037826460-26460 按循环计算 7炮泥材料费元/循环6.250.000.003782363-2363 按循环计算 8施工电费元/月 1100006.887568006.3069300063800 9炮泥水袋生产电费元/月 280.80.000.006.301769-1769 10通风机电费循环/元132041354516037849896046200按循环计算 11每循环节约通风机电费循环/元880.000.00378332

18、6433264按循环计算 三机械费104555三机械费104555 1炮泥运输装载机循环/元93.700.000.00378.0035419-35419 按循环计算 2炮泥机、封口机元100000.000.001.0010000-10000 3空压机（3台）台/月108886.882247286.3020578318945 4通风机（2台）台/月22886.88314836.30288292654 5发电机（2台）台/月77576.881067366.30977388998 6挖掘机(1台)台/月300006.882064006.3018900017400 7装载机(2台)台/月256686.

19、883531926.3032341729775 8自卸汽车(5台)台/月248976.888564576.3078425672201 四管理费69600四管理费69600 1施工管理费元/月 1200006.888256006.3075600069600 五合计666427五合计666427 常规爆破与水压爆破主要经济指标对比表常规爆破与水压爆破主要经济指标对比表 开挖参数 备注剩余工程对比 常规爆破水压爆破 序号项目名称单位单价（元）备注剩余工程对比 常规爆破水压爆破 序号项目名称单位单价（元） 青岛市地铁一号线有限公司 9 11.2 水压爆破在青岛某地下洞库的应用 11.2 水压爆破在青岛

20、某地下洞库的应用 青岛某项目地下洞库洞室布置错综复杂，通风口为独口通风，洞内采用射流风机辅助通 风排尘，加上开挖面多（最多时达到 5 个工作面），岩石强度硬造成致炸药量增加，导致洞 内爆破散发出来的有毒气体一氧化碳和碳氧化物，加上施工机械多排除的气体致使工人在洞 内作业时产生不同程度的头痛、心悸、呕吐、四肢无力等不良症状。 针对以上情况，项目部决定采用水压爆破施工从源头上解决此问题，以水压爆破作为突 破口，形成了一次专项整治来解决洞内爆破发出来的有毒气体致使人体不适此症状。通过实 施，洞内刺鼻气体有了明显改善，劳务工人再无出现不适症状，往后施工若没有水袋的情况 下劳务工人都不愿意进洞施工。通过

21、爆破环境改善及施工现场合理组织，项目开挖支护较业 主要求工期提前了半年完成。 11.3 水压爆破在青岛地铁 1 号线土建一标 A1 工区的应用 11.3 水压爆破在青岛地铁 1 号线土建一标 A1 工区的应用 青岛地铁 1 号线工程起峨区间竖井西侧紧临大山物流，水平最小距离为 3.7 米，爆破震 速控制要求为 1.5cm/s，7 月 12 日至 7 月 20 日合计爆破 8 次，爆破方量 2226m，采用常规 爆破方法进行爆破，其中 4 次超预警值，2 次临近预警值。 7 月 19 日业代、爆破总监、爆破监理工程师会同项目部相关施工管理人员开了爆破施工 协调会，要求项目部在爆破设计、施工方案等

22、方面进行优化，确保爆破震速不超预警值，保 证周边建筑物的安全，避免信访事件出现。 通过项目部研讨决定，施工现场爆破施工采用水压爆破施工，7 月 23 日至 8 月 18 日采 用水压爆破后再无超震速预警值情况，随着施工进度压力变大，竖井台阶法施工已经不能满 足施工进度要求，经项目部技术人员与施工现场人员共同商讨，决定采用全断面水压爆破施 工，7 月 29 号开始实行了全断面爆破试验，爆破方量 44m，炸药量 15.15kg，第三方爆破震 速 0.4cm/s，试验成功，满足施工现场进度需求及爆破震速要求。之后在试验经验值基础上不 断优化，爆破震速全部满足要求，爆破震速平均值 0.23cm/s，耗

23、药量为 0.43kg/m。通过水压 爆破施工，信访、超震速等隐患得以解决，同时，爆破出来的石渣粒径大小非常合适，对机 械出渣带来了很多便利。 青岛市地铁一号线有限公司 10 放炮次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 备注 爆破时间 7/12 7/13 7/147/157/167/177/187/20 7/23 设计爆破振速 （cm/s) 1.5 1.5 1.51.51.51.51.51.5 1.5 第三方监测值 （cm/s) 1.768 0.78 1.549 1.080.78 1.832 2.011 1.301 1.088 放炮次数 10 11 12 13 14 15 16 17 18 备

24、注 爆破时间 7/24 7/25 7/267/277/287/297/318/2 8/3 设计爆破振速 （cm/s) 1.5 1.5 1.51.51.51.51.51.5 1.5 第三方监测值 （cm/s) 0.29 1.2610.310.403 0.8570.40.460.508 0.61 放炮次数 19 20 21 22 23 24 25 26 27 备注 爆破时间 8/5 8/6 8/88/98/128/148/158/17 8/18 设计爆破振速 （cm/s) 1.5 1.5 1.51.51.51.51.51.5 1.5 第三方监测值 （cm/s) 0.25 0.47 0.380.370.260.20.3180.83 0.42 2016 年 7 月 25 日中国海洋大学潜艇学院教授级高工“爆破大王”张可玉莅临我项目部 指导爆破施工，在给本项目部培训指导完后亲临现场参观本项目实施的水压爆破，对本项目 实施的水压爆破取得的进展与成绩给予充分肯定，并希望我项目能长期将水压爆破施工坚持 与发扬出去。 十二、现场照片 十二、现场照片 青岛市地铁一号线有限公司 11 青岛市地铁一号线有限公司 12