水利施工中先进爆破技术在岩土工程中的应用研究

水利施工中先进爆破技术在岩土工程中的应用研究

朱妍1 杨佳宁2

中国水利水电第一工程局有限公司 吉林省 130000

摘要：先进爆破技术在水利施工中的岩土工程应用中具有显著优势，通过精确控制爆破参数，能够有效提高施工效率，降低成本，增强安全性和环保性。然而，技术复杂性和环境影响等挑战仍需克服。随着技术的发展，智能化和绿色化的爆破技术将进一步提升工程质量和施工效率。本文旨在探讨先进爆破技术在水利施工岩土工程中的具体应用和前景。

关键词：水利施工；先进爆破技术；岩土工程；应用

引言

水利工程在基础设施建设中占据重要地位，而岩土工程是水利施工中的关键环节。随着施工规模的扩大和复杂性的增加，传统爆破技术已难以满足现代水利工程的需求。先进爆破技术通过优化设计和精准控制，为岩土工程施工提供了新的解决方案。其应用不仅能提高施工效率和质量，还能有效减少对环境的负面影响，展现出广阔的发展前景。

1.爆破技术的基本原理

爆破技术的基本原理主要基于爆炸能量的释放与传递，通过高能炸药在瞬间产生的巨大能量，将能量转化为高温、高压气体，并迅速膨胀以产生冲击波。该冲击波对周围介质施加强大的动压力，使岩土体产生裂隙和位移，从而实现预定的破碎或挤压效果。爆破过程中，爆炸能量的传递包括两部分：一是通过冲击波在介质中的传播，使岩体产生剪切和拉伸破坏；二是通过爆炸气体的膨胀作用，对破碎的岩土块进一步推动和抛射。爆破技术的关键在于炸药的选择、爆破参数的设计以及炸药装药结构的合理布局，以实现能量的最佳利用，最大限度地控制爆破效果和减少不良影响。常用的爆破参数包括炸药类型、装药量、孔径、孔深、孔间距、延迟时间等，这些参数的优化设计可以有效提高爆破效率，减少振动、噪声和飞石等不良效应，确保施工安全和周边环境的保护。

2.先进爆破技术在岩土工程中的应用

2.1 微差爆破技术

微差爆破技术是一种通过精确控制爆炸时间间隔来优化爆破效果的技术，其核心在于利用毫秒级的延迟爆破来逐步释放爆破能量，避免一次性能量释放所造成的过度振动和飞石危害。在微差爆破中，炸药装药在不同位置设置不同的起爆时间，使爆破过程呈现出序列化特征，从而分段释放能量。此技术的应用需要对地质条件、炸药性质及施工要求进行全面分析，并采用高精度的电子雷管或导爆管雷管进行控制，以确保延迟时间的准确性。微差爆破可以有效降低振动幅度，减少对周围建筑物和设施的影响，同时提高爆破效率和破碎效果。在岩土工程中，微差爆破常用于隧道掘进、基坑开挖等场景，通过分阶段破碎岩体，提高施工的安全性和可控性。此外，该技术还能优化岩体的块度分布，减少后续处理工作量，提高整体工程质量和进度。

2.2 控制爆破技术

控制爆破技术是一种通过精确设计和实施爆破参数，以达到理想破碎效果并最大限度减少不良影响的爆破方法。该技术的关键在于对爆破参数的科学设计，包括炸药种类、装药量、孔径、孔深、孔间距、填塞材料以及起爆方式等。控制爆破技术注重对振动、噪声、飞石和地面塌陷等不良效应的控制，广泛应用于城市建设、水利工程、交通工程等领域。在岩土工程中，控制爆破技术通过精确计算和模拟爆破过程，预测并控制爆破振动幅度和频率，以保护周边环境和结构物的安全。此外，该技术还注重对爆破破碎面的形态控制，使破碎效果更加均匀，减少过度破碎和飞石量，提高爆破效率和施工质量。应用控制爆破技术可以实现岩体的高效、安全破碎，同时确保对环境和周边设施的最小影响，从而达到经济效益和社会效益的双赢。

2.3 预裂爆破技术

预裂爆破技术是一种通过预先在岩体中形成裂缝以控制后续爆破效果的技术。其基本原理是利用特定装药在预先钻设的孔内进行爆破，使岩体产生定向裂缝，从而引导后续爆破的破碎方向，减少爆破振动和飞石量。预裂爆破通常采用较小装药量和间隔时间较短的延迟雷管，以控制裂缝的生成和扩展。在岩土工程中，预裂爆破技术主要用于隧道开挖、边坡稳定、地下工程等场景，通过形成稳定的预裂面，减少后续爆破对周围岩体的扰动和破坏。该技术要求精确设计钻孔位置、深度和间距，并采用高精度的起爆装置确保爆破同步性。预裂爆破能够有效控制爆破范围和破碎效果，减少对环境和周边设施的影响，提高工程安全性和施工质量。同时，该技术还能降低后续支护和加固的难度，节约工程成本，提高施工效率和整体经济效益。

2.4 安全爆破技术

安全爆破技术是一种通过综合运用多种爆破方法和措施，以最大限度地保障施工安全和环境保护的爆破技术。该技术的核心在于全面考虑爆破过程中的各种安全因素，包括爆破振动、飞石、噪声、粉尘等，通过科学设计和精细操作实现安全、环保的爆破效果。安全爆破技术通常采用分段爆破、微差爆破、预裂爆破等多种手段相结合，以优化爆破参数和装药结构，控制能量释放速度和方向。此技术强调严格的现场管理和监测，采用高精度的测振仪、爆破噪声监测仪等设备实时监控爆破过程，及时调整爆破方案。安全爆破技术在城市建设、矿山开采、水利工程等领域应用广泛，能够有效降低爆破施工对周边环境和人员的风险，确保工程安全顺利进行。同时，通过合理控制爆破能量分布和传播，可以提高爆破效率和破碎效果，减少二次破碎和后续处理工作量，提升工程整体效益。

3.先进爆破技术的优势与挑战

3.1 先进爆破技术的主要优势

先进爆破技术在岩土工程中具有显著的优势，首先体现在提高施工效率上。通过精确控制爆破参数和能量释放方式，先进爆破技术能够实现快速而均匀的岩体破碎，减少施工周期。其次，先进爆破技术大大降低了施工成本。优化的爆破设计和高效的能量利用减少了炸药用量和后续处理费用，从而降低了总成本。第三，安全性显著提高。通过应用微差爆破、预裂爆破等技术，能够有效控制爆破振动、飞石和噪声，保护施工现场及周边环境和人员的安全。此外，先进爆破技术具有环保优势。精细化的爆破设计和高效能量利用减少了粉尘和有害气体的排放，对环境的影响更小。最后，先进爆破技术提高了工程质量。通过优化岩体破碎效果和减少二次破碎，保证了工程结构的稳定性和持久性，使得施工质量更高，工程寿命更长。

3.2 先进爆破技术面临的挑战

尽管先进爆破技术在岩土工程中具有显著优势，但也面临诸多挑战。首先是技术复杂性高。先进爆破技术涉及精确的参数设计和高效的能量控制，需要丰富的理论知识和实践经验，对于操作人员的要求较高。其次是环境影响难以完全避免。尽管先进爆破技术能够有效减少振动和噪声，但在某些敏感区域，仍会对周边环境产生一定影响，需要进一步优化和改进。此外，安全管理难度大。爆破施工中存在多种不确定因素，如岩体结构复杂、施工环境多变等，均会影响爆破效果和安全，需要严格的监测和管理。成本控制也是一大挑战。尽管先进爆破技术可以降低总成本，但初期投入较大，包括高精度设备和专业技术人员的培训等，会对项目资金造成压力。最后，法规和标准的不断更新对技术应用提出了更高的要求，必须及时调整和适应，以确保符合最新的安全和环保规定。

4.结语

总而言之，先进爆破技术在水利施工的岩土工程中展现出了显著的优势和广泛的应用前景。通过精确的能量控制和优化的爆破设计，这些技术不仅提高了施工效率，降低了成本，还显著提升了安全性和环保性能。同时，先进爆破技术的应用也面临着技术复杂性高、环境影响控制难度大、安全管理要求高等挑战。尽管如此，随着技术的不断发展和改进，先进爆破技术在水利施工中的应用将继续深化，为工程质量和施工效率的提升提供坚实保障。未来，随着智能化和绿色化的发展，先进爆破技术将在更广泛的领域发挥其潜力，为岩土工程带来更多创新和突破。

参考文献

[1]蒋碧媛,高文.水利施工中先进爆破技术在岩土工程中的应用研究[J].水上安全,2024,(06):196-198.

[2]兰小平.矿山开采中工程爆破技术的应用探讨[J].科技创新与应用,2015,(20):122.