桐梓火電廠供水系統(tǒng)小斷面隧洞開挖技術(shù)

高 煒

(中國水利水電第八工程局有限公司，貴州貴陽 550002)

1 工程簡介

桐梓電廠發(fā)電有限公司2×600MW機(jī)組工程位于遵義市桐梓縣城東南側(cè)，距縣城直線距離約2.5km，公路距離約3.3km。桐梓供水工程從距廠址1.6km處的天門河水庫取水，以滿足電廠生產(chǎn)用水需求。輸水隧洞開挖采用城門洞形，隧洞凈空斷面為3m×3m(寬×高)。樁號從K0+000～K1+265，總長1265m，無施工支洞，最大單頭開挖長度為700m。

2 施工難點及對策

針對輸水隧洞洞徑小、工作面長(1265m)、工期緊(須在4個月內(nèi)完成洞挖和支護(hù)施工)、任務(wù)重的特點，制定了以下措施:

1)工程開工后，立即開展以洞挖為主線的生產(chǎn)計劃和施工組織，確保洞挖工作目標(biāo)如期開展;2)配備有類似工程豐富施工管理經(jīng)驗的指揮、操作人員參與本工程的管理、施工，確保施工組織有序、各工序順利銜接;3)制定具有針對性的洞挖、支護(hù)方案，以確保施工進(jìn)度、安全;4)配備成龍配套的施工機(jī)械、設(shè)備，確保施工順利進(jìn)行;5)制定施工目標(biāo)計劃和激勵機(jī)制:根據(jù)總計劃制定詳細(xì)月施工計劃、周施工計劃，做到以周計劃保月計劃完成、以月計劃?？傆媱澩瓿桑髂繕?biāo)計劃完成后及時兌現(xiàn)獎勵。

3 隧洞開挖采用的施工方法

3.1 施工方法

本工程隧洞成型后的斷面尺寸為3m×3m(寬×高)，施工開挖按整個斷面一次鉆爆開挖成洞施工，鉆孔設(shè)備選用YT-28手風(fēng)鉆鉆孔，作業(yè)平臺為自制可拆卸簡易平臺，爆破采用導(dǎo)爆管分段起爆，光面孔用傳爆線起爆，自內(nèi)向外依次分段毫秒微差起爆。爆破后通風(fēng)排煙，然后作業(yè)面安全檢查排險后開始出渣，出渣選用ZL20c裝載機(jī)裝渣、自卸汽車運(yùn)輸出渣。Ⅲ類圍巖段采取噴混凝土和鉆設(shè)結(jié)構(gòu)錨桿支護(hù)，Ⅳ類圍巖段采用鋼支撐及錨噴支護(hù)緊跟掌子面的施工方法。1)開挖準(zhǔn)備。開挖施工洞內(nèi)風(fēng)、水、電就緒，施工人員、機(jī)具準(zhǔn)備就位。2)測量放線。洞內(nèi)導(dǎo)線控制網(wǎng)測量采用全站儀進(jìn)行。施工測量采用紅外光電測距儀配水準(zhǔn)儀進(jìn)行。測量作業(yè)由專業(yè)人員實施，每排炮后進(jìn)行設(shè)計規(guī)格線測放，斷面測量滯后開挖面10m～15m，按5m間距進(jìn)行，每個月進(jìn)行一次洞軸線及坡度的全面檢查、復(fù)測，確保測量控制工序質(zhì)量。3)鉆孔作業(yè)。由熟練的臺車技工嚴(yán)格按照設(shè)計鉆爆圖進(jìn)行鉆孔作業(yè)。各鉆手分區(qū)、分部位定人定位施鉆，實行嚴(yán)格的鉆手作業(yè)質(zhì)量經(jīng)濟(jì)責(zé)任制。每排炮由值班工程師按“平、直、齊”的要求進(jìn)行檢查。掏槽孔孔深3.0m，爆破孔孔深2.5m，周邊采用光面爆破，孔深2.5m，孔距0.5m，允許超鉆20cm。為滿足鉆孔時的操作空間，采用稍有超挖的方式鉆孔，開口在設(shè)計輪廓線外2cm左右。鉆孔前做到布孔準(zhǔn)確，深度相同、方位及孔斜率一致，角度偏差不大于1°，開孔位置偏差不超過3cm。根據(jù)我公司地下洞室施工經(jīng)驗和本工程實際地質(zhì)情況，本工程地下洞室相鄰兩排炮槎錯臺控制在10cm內(nèi)，檢查合格后方能進(jìn)行裝藥施工。4)裝藥爆破。爆破材料選用乳化炸藥，炮工在鑿巖臺車裝藥平臺上按鉆爆設(shè)計參數(shù)裝藥，崩落孔采用φ32mm藥卷、Ⅳ類圍巖崩落孔采用φ32mm和φ25mm藥卷連續(xù)裝藥，周邊孔采用φ25mm藥卷間隔裝藥，孔口均用砂袋或炮泥堵塞嚴(yán)實。裝藥完成后，由技術(shù)員和專業(yè)炮工分區(qū)分片檢查，聯(lián)結(jié)爆破網(wǎng)絡(luò)，撤退工作面設(shè)備、材料至安全位置，非電毫秒雷管引爆，周邊光面齊爆。5)通風(fēng)散煙。洞室在整個施工過程中一直啟動通風(fēng)設(shè)備通風(fēng)，爆破散煙結(jié)束后，開挖面爆破渣堆灑水除塵。由于隧洞較長，每次爆破完成后每次循環(huán)通風(fēng)排煙時間為0.5h。6)安全處理。爆破后，人工清除掌子面及邊墻、頂拱上的浮石和松石，保證出渣和下一循環(huán)施工安全。巖面破碎洞段可先噴一層5cm厚C20混凝土，出渣后再次進(jìn)行安全檢查及處理。7)出渣及清底。隧洞石方開挖出渣采用1.1m3小型裝載機(jī)配自卸車運(yùn)輸出渣。出渣完畢后用扒炮出工作面底部積渣并整平，為下一循環(huán)鉆爆作業(yè)做好準(zhǔn)備。隧洞進(jìn)出口開挖掘進(jìn)300m內(nèi)，出渣時采用小型裝載機(jī)運(yùn)至洞口，然后再進(jìn)行裝運(yùn)渣料到渣場，進(jìn)出口各每隔300m左右斷面處開挖出渣中轉(zhuǎn)平臺，以利用裝載機(jī)裝渣料。8)支護(hù)。開挖過程中必須堅持每完成一個循環(huán)即每爆破一次，完成處理和出渣后，就及時進(jìn)行錨噴(或掛網(wǎng))支護(hù)。不完成錨噴護(hù)壁，決不允許進(jìn)行下一循環(huán)的爆破開挖，避免井壁因不及時支護(hù)暴露過久，引起井壁塌方的重大質(zhì)量安全事故的發(fā)生。所有地下開挖應(yīng)嚴(yán)格按照施工圖紙所標(biāo)明的設(shè)計開挖線進(jìn)行放線，不允許任何形式的欠挖;對不襯砌或噴混凝土襯砌的地下洞室，在設(shè)計開挖線以內(nèi)的巖尖角、局部噴混凝土面和錨桿頭等，均需按監(jiān)理的指示進(jìn)行處理。

3.2 計劃的各類圍巖洞挖工序作業(yè)循環(huán)時間表

隧洞施工采用手風(fēng)鉆全斷面開挖，設(shè)計輪廓光面爆破，中央設(shè)直眼掏槽孔。共布置38個炮孔，孔徑42mm，孔深2.5m，預(yù)期進(jìn)尺2.3m～2.5m。其中光爆孔16個，孔距50cm～55cm，光爆抵抗線70cm，線裝藥密度250g/m;崩落孔9個，孔深2.5m，孔距90cm～110cm，層間抵抗線80cm～100cm;底孔8個，孔深2.7m，孔距60cm～70cm;掏槽孔5個，中央直眼掏槽，孔深2.7m。

開挖排炮循環(huán)時間見表1～表3。

表1 洞挖工序作業(yè)循環(huán)時間表(Ⅱ類圍巖) h

表2 洞挖工序作業(yè)循環(huán)時間表(Ⅲ類圍巖) h

表3 洞挖工序作業(yè)循環(huán)時間表(Ⅳ類圍巖) h

4 存在的問題及原因分析

1)通風(fēng)排煙問題。洞內(nèi)煙塵主要為爆破后的炮煙和出渣機(jī)械的尾氣。隨著隧洞開挖進(jìn)尺的不斷延長，通風(fēng)排煙時間也越來越長。雖然實際中我們在洞口布置了一臺壓入式風(fēng)機(jī)并在隧洞內(nèi)部安置了一臺吸出式風(fēng)機(jī)配合通風(fēng)排煙，但受隧洞洞身小的影響，難以達(dá)到理想效果，特別是在出渣的時候排煙效果不佳。2)出渣中轉(zhuǎn)平臺施工難度大的問題。隨著洞挖進(jìn)尺的延長，必須施工出渣中轉(zhuǎn)平臺(回車道)，但由于只能使用正鏟裝載機(jī)，為保證裝載機(jī)裝渣的高度及寬度，回車道施工時采取了頂部及洞身右側(cè)擴(kuò)挖的方法，擴(kuò)挖高度及寬度較大，需要增強(qiáng)臨時支護(hù)措施，增加了施工時間。

5 結(jié)語

在隧洞施工過程中，我們嚴(yán)格按照“新奧法”原理施工，堅持“一炮一設(shè)計”，并且在施工過程中根據(jù)地質(zhì)條件不斷調(diào)整爆破參數(shù)和支護(hù)形式。開工至今已完成了65%的開挖量，圍巖完整部位半孔率達(dá)到90%以上，未發(fā)生任何安全事故，進(jìn)度基本滿足合同要求。筆者認(rèn)為:要實現(xiàn)小斷面長隧洞的快速施工，關(guān)鍵在于選擇合理的鉆爆參數(shù)，盡量采用“短進(jìn)尺，多循環(huán)”，減小洞室對圍巖的夾制作用，同時加強(qiáng)對資源的合理配置，這樣就能確保整個工程的安全、高效推進(jìn)。