李 鵬

新疆北新路橋集團股份有限公司

1 鉆爆法施工概述

鉆爆法主要是通過在開挖的作業(yè)面鉆設(shè)爆破孔，并在孔內(nèi)裝藥實施爆破，之后將爆破產(chǎn)生的碎石外運，然后再施作支護、襯砌等支護體系以形成安全、穩(wěn)定的洞室結(jié)構(gòu)。鉆爆法開挖施工靈活，既可人工開挖也可采取先進的鉆爆設(shè)備實施開挖，既能適用于堅硬圍巖也能適用于軟弱破碎地帶的隧道開挖，且該工法可依照不同尺寸大小開挖各種形狀的洞室。采用該工法進行隧道開挖的歷史久遠，傳統(tǒng)鉆爆法多是采用人工手持風(fēng)鉆，并配合使用簡易的開挖臺架來實施開挖。然而，人工鉆爆不僅效率低、強度高，而且作業(yè)人員所處環(huán)境十分惡劣，一旦操作不當就會危及自身的生命安全。近年來，隨著機械化程度的不斷提高，機械化鉆爆得到了愈發(fā)深入廣泛的應(yīng)用，其通過采用先進、高效的鉆爆設(shè)備，能夠大大提升作業(yè)效率，有效保障了作業(yè)人員的人身安全，且機械化鉆爆定位精度高、成孔效果好，能夠有效防止超欠挖等情況，進而大大提升了隧道開挖施工的質(zhì)量。

2 人工鉆爆與機械化鉆爆的施工對比

2.1 工藝方面

采用鉆爆法實施開挖作業(yè)的工藝流程主要為：測量定位→鉆眼→裝藥→爆破→渣土外運，人工鉆爆與機械化鉆爆的不同在于所采用的鉆爆設(shè)備以及施工中自動化、機械化程度。

（1）人工鉆爆。人工鉆爆主要采用風(fēng)動鑿巖設(shè)備，鉆眼時先測量定位好成孔位置，然后搭設(shè)簡易的鑿巖臺架，鉆孔作業(yè)人員手持風(fēng)動鑿巖機于鑿巖臺架上實施鉆進作業(yè)，成孔后根據(jù)炮眼設(shè)計藥量裝藥，隨后作業(yè)人員、鉆孔設(shè)備以及鑿巖臺車撤離洞外后實施爆破，在爆破作業(yè)完成后進行通風(fēng)降塵、渣土外運，并及時施作支護襯砌。

（2）機械化鉆爆。機械化鉆爆多采用液壓鑿巖臺車，鉆孔位置確定后，對鉆眼用鑿巖臺車予以定位，然后操作人員進入臺車內(nèi)操控臺車進行鉆孔，無需其他輔助平臺，鉆孔作業(yè)完成后裝藥，隨后將操作人員同鑿巖臺車撤離后實施爆破，并于爆破完成后進行通風(fēng)、降塵、清渣等。與傳統(tǒng)的人工鉆爆法相比，機械化鉆爆借助鑿巖臺車，不僅成孔精度高、效果好，超挖、欠挖的情況得到了顯著改善，而且作業(yè)人員遠離鉆進作業(yè)面，作業(yè)環(huán)境無粉塵污染、安全性更高，并且通過裝備足夠長度的釬桿，能夠有效滿足大、深炮孔的作業(yè)要求。

2.2 設(shè)備方面

（1）人工鉆爆。人工鉆爆所用設(shè)備主要為手持風(fēng)動鑿巖設(shè)備，此類鉆孔用設(shè)備結(jié)構(gòu)相對簡單且操作容易，然而該類設(shè)備需要空壓機供應(yīng)壓縮空氣，此類設(shè)備耗能大、污染大且效率低，尤其是對于長大隧道的鉆孔作業(yè)，因鉆孔作業(yè)量大，因而往往需要幾臺大功率空壓機共同為風(fēng)動鑿巖設(shè)備提供壓力以滿足鉆孔作業(yè)的需要，此過程耗能巨大，但效率卻不高。

（2）機械化鉆爆。機械化鉆爆用鑿巖臺車主要采用液壓鑿巖系統(tǒng)，此類設(shè)備技術(shù)先進、功能多樣，能夠注漿鉆孔、超前探孔且更換鉆頭后能夠靈活施作小導(dǎo)管。鑿巖臺車通過液壓系統(tǒng)為設(shè)備鉆孔提供動力，作業(yè)效率高、環(huán)境污染小、能量損耗低，且操作簡便、靈活，尤其對于巖層較硬的圍巖鉆孔性能更為優(yōu)越。根據(jù)以往公路隧道工程鉆爆施工實踐經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，當開挖作業(yè)面為硬度系數(shù)＞209 的花崗巖時，若采用手持風(fēng)動鑿巖設(shè)備進行鉆孔，則Φ42mm 的炮孔向前鉆爆進尺1m 至少需要10min，而采用液壓鑿巖臺車進行鉆孔時，Φ50mm 的炮孔向前進尺2m 只需要1min，與人工鉆爆相比效率十分驚人。而且，液壓臺車的液壓系統(tǒng)直接供能，能量損耗低、利用率高，能夠很好地應(yīng)用于公路隧道的鉆爆施工中。

2.3 質(zhì)量方面

（1）人工鉆爆。人工鉆爆法進行公路隧道的開挖施工時，由于鉆孔時主要為人工手持鑿巖設(shè)備，因而進尺速度、成孔質(zhì)量以及掘進效率等，受到操作人員力度或鉆桿角度變化等人為因素的影響較大，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤，或操作不夠規(guī)范，就會對成孔質(zhì)量及精確性造成影響，致使孔深不足、超挖、欠挖等質(zhì)量問題。

（2）機械化鉆爆。機械化鉆爆用鑿巖臺車，鉆進過程中液壓系統(tǒng)穩(wěn)定推進，使鉆桿移動更加平穩(wěn)順暢，甚至較為先進的自動化鑿巖臺車采用計算機技術(shù)，將成孔位置及鉆桿鉆進角度在操作臺的顯示器進行顯示，操作人員通過電腦對鉆進角度及速度予以把控，避免了人工鉆爆時的鉆桿偏位，使成孔的精度大大提高，且有效規(guī)避了鉆進作業(yè)時的超挖、欠挖等質(zhì)量問題，避免了人工鉆爆時各種人為因素而導(dǎo)致的炮孔質(zhì)量難能把控的難題。但鑿巖臺車對操作人員技能水平要求較高，尤其全電腦臺車需精準把握炮眼位置、孔深及斜率等并相應(yīng)調(diào)整程序，因此，往往需要具備一定經(jīng)驗水平的司鉆手進行作業(yè)。

2.4 安全方面

（1）人工鉆爆。人工手持風(fēng)動鑿巖設(shè)備進行鉆孔時，與作業(yè)面近距離接觸，且鉆孔時受到鉆進設(shè)備擾動的影響極易導(dǎo)致隧道圍巖松動的碎石掉落或坍塌，且鉆孔作業(yè)時的大量粉塵也會對作業(yè)人員的健康造成威脅。并且，人工鉆爆所需作業(yè)人員較多，一旦出現(xiàn)落石、坍塌等突發(fā)事故，作業(yè)人員往往來不及撤離而導(dǎo)致出現(xiàn)人身傷害。

（2）機械化鉆爆。機械化鉆爆采用鑿巖臺車，作業(yè)人員處于封閉的臺車駕駛室或后方較為安全的位置，不直接接觸隧道開挖斷面，且與鉆進開挖作業(yè)面距離至少10m，從而大大降低了擾動落石或坍塌而導(dǎo)致的安全問題。同時，機械化鉆爆也滿足了《隧道施工安全九條規(guī)定》中所提出的“必須嚴格控制現(xiàn)場作業(yè)人數(shù)，掘進作業(yè)面應(yīng)實施機械化作業(yè)，嚴禁超員組織施工作業(yè)”這一要求。此外，采用鑿巖臺車施工更加節(jié)能，且所產(chǎn)生的廢氣、廢水量較小，且廢水處理后對環(huán)境基本無污染。

2.5 人員方面

（1）人工鉆爆、人工鉆爆的輔助平臺搭設(shè)耗時耗力，且鉆進時往往需要幾個人操作多臺風(fēng)鉆設(shè)備共同進行鉆孔作業(yè)，且鉆眼、裝藥以及起爆的整個過程均要人工參與完成，所需配置人數(shù)多，以致在一定程度上導(dǎo)致了人員的浪費。

（2）機械化鉆爆。機械化鉆爆作業(yè)無需輔助平臺，整個成孔過程操作人員操控鑿巖臺車，僅需2～3人便可操控，大大減少了投入的人工數(shù)量，進而降低了人工成本支出。例如，在某公路隧道施工中，采用機械化鉆爆單洞開挖操作人員僅需4～6 人便可完成，而以往人工鉆爆至少需要14～16人，人員數(shù)量節(jié)省約8～12人，大大減少了人員的配置數(shù)量。

3 人工鉆爆與機械化鉆爆的效益對比

3.1 經(jīng)濟效益

某公路隧道施工中，隧洞累計總長3362m，分左右線同時開挖，左線長1678m 采用人工鉆爆，右線長1684m 采用機械化鉆爆，施工中成本投入如表1所示。

表1 兩種工法開挖1m成本對比（單位：元）

分析發(fā)現(xiàn)，每開挖1m人工鉆爆比機械化鉆爆成本支出節(jié)省約1312元，雖然鑿巖臺車因設(shè)備及材料費較高而成本較大，但人工費低、人員配置少，且機械化鉆爆效率高、速度快，工期相對也減少，因此，總?cè)斯こ杀疽泊蟠蠼档?。例如，該隧洞開挖施工中，機械化鉆爆單月進尺約252m，人工鉆爆單月進尺約176m，則按照1600m 的長度計算，使用鑿巖臺車機械化鉆爆大約需要6 個月，而人工使用風(fēng)鉆施工大約需要9個月。由此可見，施工工期節(jié)省至少約3個月，這樣不僅減少了人工成本支出，而且設(shè)備使用費也相應(yīng)減少。且機械化鉆爆所用鑿巖臺車因成孔精準、高效，因而，有效避免了因處理超欠挖而導(dǎo)致的成本支出，綜上，機械化鉆爆經(jīng)濟效益顯著。

3.2 社會效益

采用鑿巖臺車實施隧道鉆爆開挖，更加突出了機械化施工的優(yōu)勢，成孔效果好，并減少了現(xiàn)場作業(yè)人員的配備數(shù)量，使得作業(yè)人員的作業(yè)環(huán)境得到顯著改善、安全性大大提升，有效防止了突發(fā)事故而導(dǎo)致的群體傷亡事故。且機械化鉆爆更加節(jié)能，且其他小、廢水少，且經(jīng)處理的廢水對周邊環(huán)境基本無污染。同時，采用機械化鉆爆進行隧道開挖，經(jīng)過嚴格的操作培訓(xùn)，也為機械化、自動化等高技術(shù)人才的培養(yǎng)提供了支持。

4 結(jié)語

綜上所述，較人工鉆爆相比，機械化鉆爆作業(yè)精度高、成效好、更安全且效率高、速度快、效益好，尤其是對于硬度較高的圍巖其優(yōu)勢愈發(fā)明顯。因此，在公路隧道的鉆爆施工中，機械化鉆爆具有極高的推廣實踐運用價值。