摘要：在水利水電工程施工過程中鉆孔爆破技術(shù)必不可少，對具體技術(shù)的應(yīng)用及質(zhì)量控制的關(guān)注也相對集中�；诖�，文章在系統(tǒng)分析其可能存在的問題與控制原則的基礎(chǔ)上，對具體技術(shù)方法與施工要求進(jìn)行系統(tǒng)梳理，并從廢渣運(yùn)輸、支護(hù)強(qiáng)化、輔助工程以及循環(huán)施工4個維度提出了質(zhì)量控制的具體措施，旨在為后續(xù)施工提供參考。
關(guān)鍵詞：水利水電；鉆孔爆破技術(shù)；質(zhì)量控制
水利水電工程中經(jīng)常需要利用爆破手段對山體、土體進(jìn)行清理與修整，其中鉆孔是爆破工程中的常見操作。爆破施工技術(shù)要求高、風(fēng)險隱患大，并容易由于不遵從現(xiàn)象而產(chǎn)生嚴(yán)重事故，這更進(jìn)一步增加了對該問題的關(guān)注與研究熱度。從質(zhì)量控制的角度來看，安全、高效、節(jié)約地完成爆破是其首要控制目標(biāo)，本文則將按照上述目標(biāo)的維度區(qū)劃，對其掘進(jìn)、用量、管理等多方面施工環(huán)節(jié)中的主要技術(shù)開展研究，希望能夠?yàn)楹罄m(xù)的實(shí)際工程提供必要指導(dǎo)。
1.水利水電工程鉆孔爆破的常見問題及其控制原則
鉆孔爆破是水利工程中的常見施工手段。從爆破的風(fēng)險隱患角度予以區(qū)分，爆破中常見的問題可以分為失效、弱效、風(fēng)險及事故4個等級。其中失效主要是指爆破沒有達(dá)到有效的工程目的，進(jìn)而導(dǎo)致爆破失敗，如引爆失敗、噴眼等。形成此類問題的主要原因一般是物料管理或安裝管理存在缺陷。弱效主要是指爆破達(dá)到了一定的效果但是與預(yù)期之間存在差距，形成此種問題的主要原因一般是裝藥量、鉆孔位置、裝藥位點(diǎn)等原因。風(fēng)險主要是指在爆破的過程中產(chǎn)生了事故，造成了財(cái)產(chǎn)損失。此類問題的產(chǎn)生嚴(yán)重影響后續(xù)施工，需要停工整頓，對發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行規(guī)避，升級現(xiàn)場管理制度，保障后續(xù)施工安全。事故主要是指產(chǎn)生了嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失或者人員傷亡，屬于極為嚴(yán)重的生產(chǎn)事故，需要各方面進(jìn)行責(zé)任確定并予以嚴(yán)格追責(zé)，在全面掌握并解決問題后方可進(jìn)行后續(xù)施工。值得注意的是，除了一般性爆破影響因素外，水利工程還涉及到水下施工，在藥量計(jì)算、鉆孔點(diǎn)位分布確定時還需要考慮水體對于爆破橫波的影響，保障爆破工程的有效性。從上述4種爆破中存在的問題與隱患分析中不難發(fā)現(xiàn)，水利工程中的爆破施工是一個相對復(fù)雜的系統(tǒng)工程。從安全原則角度來看，其大致可以分為3個方面：①運(yùn)輸原則。運(yùn)輸要以保障安全為第一要務(wù)，包括倉儲安全、裝載安全、行車安全、安裝安全等。要保障主藥、引藥的分離，專業(yè)人員持證上崗，降低運(yùn)輸中的風(fēng)險總量，限定運(yùn)輸中的危險系數(shù)。②鉆孔安全。要嚴(yán)格對地質(zhì)情況進(jìn)行測繪，綜合施策對鉆孔、裝藥、藥量、引爆波次等進(jìn)行設(shè)計(jì)，充分利用類比分析、經(jīng)驗(yàn)公式等方式進(jìn)行優(yōu)化，必要時可以進(jìn)行計(jì)算機(jī)建模與模擬，從而保障有效性。③爆破功效。要從全生命周期的角度來考量爆破的功效，將鉆孔、運(yùn)渣、支護(hù)等工程納入到爆破工程全局功效中去，形成在安全策略下的高效施工體系。
2.鉆孔爆破的施工技術(shù)要求
2.1鉆孔技術(shù)
從一般性鉆孔爆破施工的角度來看，孔洞按照功能不同可以分為輔助孔、掏槽孔和周邊孔3種。不同的孔洞類型的作用具有明顯差異，對于鉆孔技術(shù)以及具體的闡述要求也不同。如周邊孔主要目的是限制爆破過程中產(chǎn)生的橫向波能量傳輸，形成有效的阻斷范圍，避免裝藥量過大而產(chǎn)生的連帶性系統(tǒng)風(fēng)險。落實(shí)到具體的鉆孔技術(shù)上來，當(dāng)下均采用半自動鉆孔機(jī)來進(jìn)行施工操作，該種設(shè)備能夠限定孔徑，并對鉆孔深度進(jìn)行實(shí)時反饋，極大地提高了鉆孔的效率。在具體的操作上則要求按照圍巖的角度切口形成限定在2°~3°范圍內(nèi)的夾角，進(jìn)而確定裝藥的范圍，開挖斷面外15~20cm有效范圍下進(jìn)行平臺操作，其中孔間距不小于60cm，重點(diǎn)保護(hù)區(qū)域內(nèi)的周邊孔間距可以降低至35~45cm。輔助孔間距可以提高到80~120cm。與此同時，在全斷面開挖多種挖掘量應(yīng)不超過10cm，進(jìn)而保障炸藥耦合裝填的有效性。
2.2用藥技術(shù)
用藥技術(shù)是鉆孔爆破中的關(guān)鍵性技術(shù)，重點(diǎn)包括測量及用藥量的計(jì)算2個部分。在具體操作過程中，水利工程中的鉆孔爆破一般采用經(jīng)驗(yàn)公式或者類比法作為確定基礎(chǔ)，其中類比法主要應(yīng)用在相同工程（即相同地質(zhì)條件）下的連續(xù)爆破施工中，通過對前一階段爆破用藥量及用藥方式的總結(jié)形成對后續(xù)爆破施工的指導(dǎo)。在經(jīng)驗(yàn)公式確定用藥量的過程中，計(jì)算過程與計(jì)算結(jié)果應(yīng)該通過現(xiàn)場施工的實(shí)際情況與具體條件來進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)，計(jì)算公式如下：Q=q×V=q×L×S×n（1）式中：q為每排炮尺的裝藥總量，鉆爆時的用藥量，一般以現(xiàn)場試驗(yàn)的方式予以確定；V為巖石爆破的進(jìn)尺體積，與巖石密度、孔隙等物理性質(zhì)相關(guān)，通過現(xiàn)場采集樣本實(shí)驗(yàn)室測定的方式予以確定；q×V的指標(biāo)函數(shù)在經(jīng)驗(yàn)公式體系中還可以具體化為公式q×L×S×n；L為鉆孔深度；S為開挖斷面總面積；n為炮孔利用率。利用上述公式可以對裝藥總量進(jìn)行計(jì)算與確定，確定后的數(shù)值需要經(jīng)過安全評估，當(dāng)下的評估方式多采用松動圈半徑核算的方式來進(jìn)行。松動圈是抵抗下的最小允許范圍，表征了爆破產(chǎn)生應(yīng)力的具體結(jié)果模擬，只有當(dāng)松動圈超過工程需求并小于安全防護(hù)時，上述藥量的計(jì)算結(jié)果才可以進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。具體的松動圈半徑按照如下公式進(jìn)行計(jì)算：（2）式中：RP為松動圈半徑；a為衰減值，一般與地質(zhì)條件相關(guān)，現(xiàn)場可以通過實(shí)驗(yàn)獲得；p為炸藥密度；s為巖體抗拉強(qiáng)度；γ為炮孔半徑；v為泊松比。經(jīng)過上述公式進(jìn)行確定，沿炮孔夾角計(jì)算其水平的防護(hù)安全距離，當(dāng)最小抵抗線隔離符合施工要求是可以認(rèn)證利用公式（1）進(jìn)行的用藥量屬于合理范圍，可以用于后續(xù)施工用藥。與此同時利用公式（3）對具體炮孔的實(shí)際用藥量進(jìn)行分別計(jì)算并形成有效的單一炮孔用藥規(guī)劃。（3）式中：e為換算系數(shù)；t為標(biāo)準(zhǔn)炸藥量；g為堵塞系數(shù)；l為炮孔深度；w為最小抵抗線；n為炸藥消耗與深度的影響系數(shù)。
2.3程序控制
當(dāng)下，進(jìn)行爆破管理的程序控制軟件多采用BIM、PingCode、UltraLAB、Revit等軟件進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。其中BIM可以實(shí)現(xiàn)對鉆孔及位點(diǎn)的3D管理，實(shí)現(xiàn)可視化遠(yuǎn)程監(jiān)控，對于后續(xù)的效果評價、現(xiàn)場管理及安全防控具有積極作用。而后2種軟件則提供了爆破自動計(jì)算以及爆破效果仿真功能。在自動計(jì)算方式下，可以通過向系統(tǒng)輸入地質(zhì)條件、炸藥參數(shù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，獲得系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果，對不同炮孔的用藥量進(jìn)行自動計(jì)算，操作人員僅需要對計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行修訂與檢驗(yàn)便可以進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。而仿真模擬則是在藥量及基本參數(shù)計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行效果演示，對用藥合規(guī)性、鉆孔安全性等進(jìn)行充分預(yù)判，極大程度上保障了鉆孔爆破的有效性。
3.鉆孔爆破施工質(zhì)量的控制對策
除了對技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格把控并對風(fēng)險進(jìn)行預(yù)判與解決之外，水利水電工程中鉆孔爆破還需要考慮其他因素，進(jìn)而達(dá)到合規(guī)、高效生產(chǎn)的根本目的。從這一角度進(jìn)行考量，其質(zhì)量控制可以分為4個方面，如表1所示。由表1中可以看出，在具體的質(zhì)量控制上存在4個方面改進(jìn)方式。廢渣的運(yùn)輸主要完成爆破后的廢渣快速清理，為下一輪鉆孔爆破提供場地保障。這一過程決定了綜合施工效率，也是循環(huán)施工的必要保障。在具體施工過程中要進(jìn)行掘進(jìn)布局，清理出廢渣運(yùn)輸通道，必要時構(gòu)建自動傳輸設(shè)備，該施工過程在鉆孔時應(yīng)該予以同時建設(shè)，并對出渣量及具體的線路進(jìn)行計(jì)算與規(guī)劃。支護(hù)強(qiáng)化主要是指在掘進(jìn)過程中，周邊巖體會不同程度地受到?jīng)_擊波的影響。從實(shí)際施工的角度來看，支護(hù)系統(tǒng)包括永久支護(hù)與臨時支護(hù)2種。永久支護(hù)多采用混凝土靜態(tài)支護(hù)為構(gòu)建主體，其支護(hù)系統(tǒng)除了為爆破工程提供必要支撐外還是后續(xù)水利水電工程的主體結(jié)構(gòu)部分，二者隨著掘進(jìn)施工同時展開，是支護(hù)系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)。在永久性支護(hù)之外，爆破過程中需要通過臨時支護(hù)形成強(qiáng)化支護(hù)體系，配合永久支護(hù)形成更為立體、有效的施工期防護(hù)措施。具體操作層面上可以采用臨時性巖壁支護(hù)、支撐柱支護(hù)以及圍巖支護(hù)3種手段來進(jìn)行具體搭建，同時要保障支護(hù)系統(tǒng)不能對廢渣運(yùn)輸、輔助工程等造成不必要的影響。輔助工程主要是指對爆破施工現(xiàn)場的有效管理，通過強(qiáng)化管理在人、財(cái)、物以及相關(guān)設(shè)備上進(jìn)行有效施策。水利水電工程的輔助作業(yè)質(zhì)量也會影響到隧洞爆破施工的質(zhì)量。因此在實(shí)施隧洞爆破鉆孔工程時應(yīng)當(dāng)提高輔助作業(yè)的質(zhì)量，強(qiáng)化現(xiàn)場管理，尤其是在爆破前對現(xiàn)場風(fēng)險點(diǎn)位的評估與清場尤為重要。同時要重點(diǎn)提高通風(fēng)、防塵、消煙的保護(hù)措施，盡可能地降低爆破施工可能帶來的現(xiàn)場隱患。在水下爆破中，還需要觀察并監(jiān)控現(xiàn)場水位，對于特殊施工位點(diǎn)，要建立強(qiáng)排水設(shè)施，以備不時之需。在保障施工人員安全上投入更多力量，確保施工能夠安全、有效地順利進(jìn)行。水利水電工程借助隧洞鉆孔爆破技術(shù)進(jìn)行開挖，應(yīng)當(dāng)優(yōu)化工作程序，以循環(huán)施工的理念達(dá)到提高施工有效性的目標(biāo)。一方面，優(yōu)化施工的每道具體工序，分別準(zhǔn)備好鉆孔、合理的裝置炸藥、還要延長運(yùn)輸線路，并且做風(fēng)水管線的布置工作等。另一方面，在每個晝夜循環(huán)里應(yīng)當(dāng)保證作業(yè)數(shù)為整數(shù)，循環(huán)時間以2的倍數(shù)為宜，開挖斷面的大小應(yīng)當(dāng)根據(jù)巖層的穩(wěn)定情況而定。如果巖層的穩(wěn)固性好，可以采用多臂鉆車鉆孔，配合使用短臂挖掘機(jī)，采用深孔少循環(huán)的方式，這樣可以節(jié)約輔助工作的時間，減少不必要的施工麻煩。
4.結(jié)語
水利水電工程中鉆孔爆破施工必不可少，由于其施工烈度相對較高，也是工程項(xiàng)目中的主要風(fēng)險來源。本文對鉆孔爆破可能造成的危害與問題進(jìn)行系統(tǒng)梳理，提出3項(xiàng)控制的基本原則；按照鉆孔技術(shù)、用藥技術(shù)以及程序控制技術(shù)3個方面對當(dāng)下鉆孔爆破施工的主要技術(shù)要求、流程與方式方法進(jìn)行研究，重點(diǎn)對用藥量的計(jì)算進(jìn)行描述；從廢渣運(yùn)輸、支護(hù)強(qiáng)化、輔助工程以及循環(huán)施工4個維度提出了質(zhì)量控制的具體對策。
