留壩縣桑園壩電站工程2#隧洞施工爆破設(shè)計

楊 博茍龍龍

（1.渭南市澗峪水庫工程建設(shè)管理局 陜西 渭南 714000；2.陜西水利水電工程集團有限公司 陜西 渭南 714000)

1 工程概況

桑園壩水電站是一座徑流引水式電站，位于留壩縣江口鎮(zhèn)桑園壩村,總裝機6250kW，設(shè)計水頭88.2m，設(shè)計引水流量6.0m3/s。工程項目由引水樞紐、引水隧洞、明渠、前池、壓力管道及電站廠房等組成。壩址距縣城50km，有縣、鄉(xiāng)級公路通過，交通較為方便。

本工程隧洞總長3459.7m，分為1#、2#、3#隧洞，其中2#隧洞長度分別為1450.78m，開挖斷面為3.0m×3.65m的城門洞型。

2 隧洞工程地質(zhì)條件

桑園壩電站處于秦嶺腹地的中山區(qū)，山體雄厚、山勢嶙峋、峽谷深切、兩岸陡峭，部分陡壁沿巖石縫隙有滲水流淌，巖石風(fēng)化作用較劇烈，地表巖體較破碎，完整性差。隧洞沿洞軸線穿過兩種地層，隧洞進口為中生代花崗巖，粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖體為微風(fēng)化～新鮮花崗巖，穩(wěn)定性良好（I類圍巖）。中部約130m埋藏淺，為強～弱風(fēng)化鈣質(zhì)片巖，穩(wěn)定性差（Ⅲ～Ⅳ類圍巖）。

3 隧洞石方開挖設(shè)計

3.1 隧洞開挖施工流程（見圖1）

圖1 隧洞開挖施工流程

一個循環(huán)主要工序所需時間為：測量放樣（0.5h～0.7h）、鉆孔（3h～7h）、裝藥（1h）、爆破（0.5h）、通風(fēng)除塵（1h～2h）、排危及出渣（4h～5h）。

因此，一個循環(huán)進尺累計時間約為10h～12h，若巖石結(jié)構(gòu)較復(fù)雜時需16h左右。

3.2 測量放線

根據(jù)隧洞長度、地形地貌等實際情況，采用三角測量和導(dǎo)線測量結(jié)合的方法進行平面控制，建立平面高程控制網(wǎng)，對軸線、點位、高程和開挖斷面進行放線。

布設(shè)洞內(nèi)控制網(wǎng)時,由于洞內(nèi)光線差、粉塵大，每掘進至少70m左右，布設(shè)一個導(dǎo)線點，組成洞內(nèi)施工導(dǎo)線。導(dǎo)線的轉(zhuǎn)折角采用全站儀至少觀測兩個測回，高程采用水準(zhǔn)儀控制，隨著隧洞的掘進，導(dǎo)線測量必須及時跟上，以確保貫通精度。

洞內(nèi)斷面測量是隧洞開挖過程中必不可少的一項工作，隧洞斷面測量的任務(wù)是測放出開挖輪廓線。為了減少超挖欠挖，節(jié)約建設(shè)成本，在施工過程中用全站儀隨施工工作面的跟進控制隧洞中線及開挖輪廓線，并在掌子面上用紅漆標(biāo)記。

3.3 鉆孔

鉆孔采用YZ28型氣腿式手風(fēng)鉆鉆孔，鉆桿長度2.6m，一般鉆孔深度都達(dá)到2.5m，鉆頭采用梅花型Φ42mm合金鉆頭。鉆孔時需保持孔眼、鉆頭、鋼釬一條直線，炮眼位置處巖石應(yīng)大體平整，成型后的炮孔無論是在孔深、孔距、孔位、傾斜角度還是在孔數(shù)上都要滿足爆破設(shè)計以及有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，同時孔底要落在爆破設(shè)計所規(guī)定的平面上。

3.3.1 鉆孔要領(lǐng)

（1）要始終保持孔眼、鉆體、釬桿在一條直線，炮眼位置處巖石大致鑿平。

（2）開門眼一定要低速，推力要小，正常情況下鉆體震顫要有規(guī)律而不震耳；鉆速小推力大將使釬桿彎曲，容易發(fā)生卡鉆故障。

（3）觀水色，如發(fā)現(xiàn)炮孔變清，即證明鉆頭損失，供水不足。

（4）打底眼，斜眼要勤吹風(fēng)，勤進退。（5）鋼釬使用應(yīng)檢查彎曲度，大于1mm時即不可使用。

3.3.2 鉆孔質(zhì)量要求

（1）鉆孔孔位根據(jù)測量定出的中線腰線及孔位輪廓線確定。

（2）周邊孔在斷面輪廓線上開孔，沿輪廓線調(diào)整的范圍和掏槽孔的孔位偏差不宜大于5cm，其他炮孔的炮位偏差不得大于10cm。

（3）炮孔的孔底落在爆破圖所規(guī)定的平面上。

（4）炮孔方向一致，鉆孔過程中，經(jīng)常進行檢查，對周邊孔應(yīng)特別控制好鉆孔角度。

3.4 布孔

隧洞為達(dá)到光面爆破要求，采用中心掏槽，周邊布設(shè)光面爆破孔的方式。掏槽孔采用8個空眼十字型直孔掏槽，嚴(yán)格控制孔位布設(shè)及鉆孔的平行度。周邊孔間距按隧洞斷面邊沿布設(shè)，頂拱間距較側(cè)墻小些。

炮眼數(shù)目主要與開挖斷面、巖石性質(zhì)和炸藥性能有關(guān)。炮眼數(shù)目應(yīng)能裝入所需的適量炸藥，通常可根據(jù)各炮眼平均分配炸藥量的原則來計算炮眼數(shù)目N:

式中，N——炮眼個數(shù)；

q——單位炸藥消耗量，取2.4kg/m3；

s——開挖斷面面積，本工程為8.9m2；

a——裝藥系數(shù)，指裝藥深度與炮眼長度的比值，取0.6；

r——每米藥卷的炸藥量，本工程取0.91kg/m。

故取炮眼個數(shù)為40個。炮眼布設(shè)見圖1，掏槽孔布置在底板上1.2m處，其深度比其他孔深15cm～20cm，每循環(huán)中掏槽孔進尺2.3m～2.5m，為崩落孔提供了良好的臨空面。由于巖石較破碎，為減少超欠挖量周邊孔的間距布置在45cm左右，共17個。崩落孔均勻的布置在開挖斷面上，其抵抗線在40cm左右。

圖2 炮眼布置示意圖

3.5 裝藥

裝藥前對清孔炮孔，將風(fēng)管通入孔底利用風(fēng)壓將孔內(nèi)的石渣和水分吹出，炮孔合格后進行裝藥。炸藥選用2號巖石乳化炸藥，裝藥時將炸藥卷塞進炮孔，用炮棍輕輕送入孔底。第二支藥卷中插入延期導(dǎo)爆管，光爆孔中還需插入導(dǎo)爆索，導(dǎo)爆管采用毫秒管1～15段奇數(shù)段共8個段別，或者秒管1～10段10個段別?？卓谟命S土封堵（含水量15%～22%）。裝藥結(jié)構(gòu)為:掏槽眼、輔助眼相結(jié)合連續(xù)裝藥，周邊孔為不偶合連續(xù)裝藥，各炮孔均采用反向分節(jié)裝藥。導(dǎo)爆管孔外連接，電雷管引爆，光爆孔遵循密布孔、少裝藥、同時爆的原則，采用留空氣柱不偶合裝藥的方法。爆破過程中隨時根據(jù)爆破效果及圍巖情況對爆破設(shè)計進行調(diào)整優(yōu)化，以降低爆破對圍巖的不利影響，提高爆破質(zhì)量，減少超挖，杜絕欠挖。施工過程中通過多次試驗已將炸藥用量優(yōu)化至最?。?.7kg/m3），表1是本次隧洞開挖裝藥量。

表1 炮眼裝藥表

裝藥量控制按下式計算：

式中，n——炮眼裝藥系數(shù)，取n=0.8；

L——炮眼深度，L=2.5m；

R——每米長度炸藥重量，r=0.91kg/m。

3.6 爆破

起爆方式采用電起爆法，這種方法有以下特點：①檢測電雷管和起爆網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量，保證起爆網(wǎng)絡(luò)的可靠性；②起爆人員可以在危險區(qū)之外的安全地點合閘起爆；③可以一次性起爆大量雷管；④能較準(zhǔn)確地控制起爆時間、延期時間和起爆順序。

起爆順序控制：掏槽孔采用1～5段，其余采用7～15段間隔使用，反向起爆，各孔導(dǎo)爆管分別用膠布綁扎在電雷管上起爆。起爆順序為先掏槽孔，再輔助孔再周邊孔，底孔最后起爆。

爆破質(zhì)量控制、檢驗標(biāo)準(zhǔn)及安全注意事項如下：

（1）炮眼均勻布置?？咨罡鶕?jù)斷面大小，風(fēng)鉆機具性能和循環(huán)進尺要求及時調(diào)整確定，鉆孔角度一致，保持平行。

（2）為了保證爆破的準(zhǔn)確性，必須對雷管逐個進行檢查，檢查項目主要有：雷管檢查、導(dǎo)爆索和導(dǎo)爆管連線連接等。

（3）裝藥連線由鉆工分區(qū)負(fù)責(zé)，各自打眼各自裝藥聯(lián)線。鉆工聯(lián)線時所有動力電源撤離掌子面30m以外而改用探照燈或蓄電池礦燈。

（4）進行爆破時，人員撤至飛石、有害氣體和沖擊波的影響范圍之外，且無落石威脅的安全地點。相向開挖的兩個工作面相距30m或5倍洞徑距離放炮時，雙方人員均需撤離工作面；相距15m時，應(yīng)停止一方工作，單向開挖貫通。

4 通風(fēng)除塵

在作業(yè)面入口處布置一臺GPT-52型軸流式風(fēng)機，單臺風(fēng)機有效送風(fēng)距離為800m，通風(fēng)管管徑D=600mm，用彩條布加工而成。通風(fēng)管布置在距爆破工作面20m的洞頂，爆破后向工作面送風(fēng)，迅速排除炮煙，使工作面很快進入下一個工序。

5 危石排除及出渣運輸

當(dāng)洞內(nèi)空氣滿足相關(guān)技術(shù)要求后即用鋼釬進行洞內(nèi)危石排除工作，在確認(rèn)施工環(huán)境安全后，進行爆破石渣裝運。裝運時采用洛陽高峰扒渣機裝渣，1T工程三輪車運輸至洞外，集中堆放。

6 安全施工注意事項

（1）開工前作業(yè)人員需接受安全生產(chǎn)教育培訓(xùn)，認(rèn)真履行崗位職責(zé)。

（2）進入施工現(xiàn)場必須佩戴防護用品和安全防護用具。

（3）鉆工到達(dá)工作面時，檢查工作面、頂部及兩邊圍巖達(dá)到安全狀態(tài)，方可正常開鉆作業(yè)。

（4）爆破物品應(yīng)按規(guī)定辦理領(lǐng)取、運輸、使用、退庫手續(xù)。

（5）裝藥時使用木質(zhì)炮棍裝藥，嚴(yán)禁火種，無關(guān)人員與機具均應(yīng)撤離到安全地點。進行爆破時，人員應(yīng)撤離現(xiàn)場其安全距離不少于200m。

（6）爆破后經(jīng)過通風(fēng)排煙，檢查人員再進入工作面，檢查有無盲炮、殘余炸藥及雷管，洞內(nèi)有無松動巖石。確認(rèn)無誤出渣組方可出渣。

7 結(jié)語

隧洞斷面結(jié)構(gòu)及所穿越的地帶圍巖性質(zhì)不同，其施工方法也不同，留壩縣桑園壩電站工程引水隧洞開挖斷面小，所受巖石夾制作用大，對爆破要求較高，本文是結(jié)合以前施工經(jīng)驗并查閱大量工程實例、科技書刊，對爆破參數(shù)進行了仔細(xì)的推敲試驗，施工效果良好，光面爆破殘孔率達(dá)70%以上，有效的控制了超欠挖工程量，降低了施工成本，工程按計劃完成了隧洞貫通任務(wù)。陜西水利