娘擁水電站引水隧洞高地溫段爆破施工技術(shù)

趙文龍 ZHAO Wen-long

（中鐵十四局集團(tuán)有限公司水利水電分公司，濟(jì)南 250000）

（China Railway 14th Bureau Group Water Conservancy and Hydropower Project Branch，Ji'nan 250000，China）

娘擁水電站引水隧洞高地溫段爆破施工技術(shù)

趙文龍 ZHAO Wen-long

（中鐵十四局集團(tuán)有限公司水利水電分公司，濟(jì)南 250000）

（China Railway 14th Bureau Group Water Conservancy and Hydropower Project Branch，Ji'nan 250000，China）

結(jié)合娘擁水電站引水隧洞施工實(shí)例，從爆破斷面選擇、爆破參數(shù)選擇、裝藥結(jié)構(gòu)選擇等，三個(gè)方面分析了高溫地?zé)崴矶幢剖┕さ碾y點(diǎn)，針對(duì)各個(gè)難點(diǎn)提出解決措施，保證了隧洞的順利施工。

高地溫；爆破；施工技術(shù)

0 引言

通過(guò)檢索國(guó)內(nèi)外公開發(fā)表的隧洞地?zé)崾┕し矫娴男畔ⅲ矶磧?nèi)的高地溫多在30～50℃之間，達(dá)到84℃的尚屬首例，娘擁水電站引水隧洞地溫之高、長(zhǎng)度之大在國(guó)內(nèi)外隧道施工中實(shí)屬罕見。

1 工程概況

娘擁水電站位于四川省甘孜州鄉(xiāng)城縣境內(nèi)，為碩曲河干流梯級(jí)（五級(jí)）開發(fā)自上而下的第二級(jí)電站，裝機(jī)容量93kw。我部管段設(shè)置了4個(gè)支洞，其中出現(xiàn)地?zé)岬臑?#施工支洞工區(qū)。1#施工支洞長(zhǎng)度295m，支洞與主洞交點(diǎn)樁號(hào)里程為K0+873.97，主洞控制范圍k0+050～k2+055，在支洞施工至k0+130時(shí)就開始感覺有地?zé)?，進(jìn)入主洞后向下游方向地?zé)嵊兄饾u升高趨勢(shì)。

2 地?zé)岚l(fā)展情況

2008年8月19日，對(duì)1#支洞K0+0～251段進(jìn)行地?zé)釡囟取⑻烊环派湫约碍h(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，在K0+150～251段洞壁現(xiàn)場(chǎng)打孔測(cè)定地溫變化幅度為29.4～49.8℃，總體地溫增長(zhǎng)趨勢(shì)為每進(jìn)入山體10m增長(zhǎng)1℃，在K0+240處有股狀熱水涌出，溫度為49.8℃。根據(jù)我部統(tǒng)計(jì)結(jié)果，將溫度統(tǒng)計(jì)結(jié)果列表（見表1）。

3 地?zé)釋?duì)施工的影響

受地?zé)嵊绊懀┕と藛T和施工機(jī)械都受到較大影響，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

表1 1#支洞工區(qū)主洞溫度統(tǒng)計(jì)表

①長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)，施工人員會(huì)出現(xiàn)頭暈、嘔吐現(xiàn)象。②施工機(jī)械散熱困難，故障率升高。③部分地段圍巖表面有潮解現(xiàn)象，遇水即成粉末，巖面噴射混凝土不易粘結(jié)。④普通的硝銨炸藥（φ32）有膨脹現(xiàn)象甚至將包裝紙脹裂；導(dǎo)爆管發(fā)生軟化失去彈性，擠壓后無(wú)法恢復(fù)原狀。⑤砂漿錨桿強(qiáng)度降低。⑥測(cè)量?jī)x器精確度降低，根據(jù)測(cè)量?jī)x器說(shuō)明書正常工作環(huán)境溫度范圍為-20℃～45℃。

4 高地溫段爆破設(shè)計(jì)方案

4.1 必須滿足的必要條件 要達(dá)到以上必要條件必須通過(guò)集中快速裝藥和孔內(nèi)裝藥、孔外起爆的方法。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，通過(guò)向孔內(nèi)注入冷水，1.5小時(shí)后炮孔內(nèi)溫度可降低至25℃，要回升到規(guī)范要求的35℃需要30分鐘時(shí)間，所以要達(dá)到火工品使用安全，必須在30分鐘完成裝藥爆破作業(yè)。由必要條件通過(guò)反向計(jì)算來(lái)確定一次起爆孔的數(shù)量和配備爆破工的數(shù)量來(lái)保證火工品的使用安全。

4.2 一次開挖斷面的選擇 娘擁水電站引水隧洞普通地段開挖斷面為40m2，地?zé)岫伍_挖斷面受裝藥時(shí)間限制，裝藥時(shí)間應(yīng)滿足在孔內(nèi)溫度回升至規(guī)范要求的35℃以下時(shí)完成爆破作業(yè)。每個(gè)爆破工在掌子面裝藥數(shù)量，在半個(gè)小時(shí)以內(nèi)不超過(guò)4個(gè)炮孔，經(jīng)過(guò)反復(fù)比較，上臺(tái)階高度控制在3.3m，炮孔數(shù)量50個(gè)，鉆爆工數(shù)量8個(gè)人可滿足在半個(gè)小時(shí)內(nèi)完成裝藥爆破的工作。并且在裝藥過(guò)程中要明確每個(gè)炮工裝藥的具體孔位和數(shù)量，實(shí)行分區(qū)負(fù)責(zé)，總體時(shí)間控制的原則。

為縮短裝藥時(shí)間，分為上、中、下三個(gè)臺(tái)階進(jìn)行開挖，上臺(tái)階高度控制在23.0m，中臺(tái)階控制在3.0m，下臺(tái)階控制在1.5m。首先進(jìn)行上臺(tái)階的施工，再進(jìn)行中臺(tái)階的鉆爆，上臺(tái)階與中臺(tái)階之間距離為5～8m，待上、中臺(tái)階通過(guò)高地溫段后再進(jìn)行下臺(tái)階的施工。具體見圖1。

圖1 臺(tái)階法開挖示意圖

4.3 爆破參數(shù)的選擇 由于地?zé)岫翁幱跓崴當(dāng)鄬觾?nèi)，本身圍巖就比較破碎，加之地?zé)釋?duì)巖石的物理化學(xué)性能產(chǎn)生一定影響，更加降低了巖石的強(qiáng)度。所以在爆破時(shí)采用“短進(jìn)尺、弱爆破、早封閉、強(qiáng)支護(hù)、勤量測(cè)”的方法，控制一次裝藥量不僅可以減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，而且能縮短裝藥時(shí)間，保障作業(yè)安全。根據(jù)圍巖類別掏槽眼深度為2.5m，輔助眼和周邊眼深度為2.0m。掏槽眼采用楔形掏槽，周邊眼間距40cm，輔助眼均勻布置，炮孔數(shù)量為50個(gè)。爆破參數(shù)的選擇要根據(jù)圍巖類別及時(shí)調(diào)整。

4.4 裝藥結(jié)構(gòu)的選擇 采用孔內(nèi)裝藥、孔外起爆的方法?？變?nèi)裝藥采用將炸藥裝入硬塑料管內(nèi)的辦法，硬塑料管直徑為φ40mm，先將φ32mm直徑的炸藥綁在導(dǎo)爆索上，將綁好的導(dǎo)爆索和炸藥預(yù)先裝入硬塑料管，具體見圖2。在將硬塑料管插入炮孔內(nèi)，硬塑料管裝入炮孔后保證導(dǎo)爆索在孔外的長(zhǎng)度不小于50cm，以便于孔外聯(lián)線。采用硬塑料管裝藥不僅可以縮短裝藥時(shí)間，還可以防止巖石熱傳導(dǎo)，起到隔熱的作用。

圖2 爆破孔裝藥示意圖

盡量避免導(dǎo)爆管雷管在炮孔內(nèi)直接接觸巖石，防止雷管因高溫產(chǎn)生自爆，或?qū)П苣_線遇高溫軟化變形產(chǎn)生拒爆。孔外聯(lián)線的方法：將炮孔外露出的導(dǎo)爆索和導(dǎo)爆管雷管用膠帶捆綁在一起，再按照正常情況下聯(lián)線方式起爆即可，具體見圖3。

圖3 聯(lián)線示意圖

普通的炮孔鉆頭一般采用φ40mm的鉆頭，打孔直徑為φ42mm，為將硬塑料管順利裝入孔內(nèi)，地?zé)岫蔚你@頭采用φ50mm，打孔直徑φ52mm。

4.5 裝藥爆破安全措施 為加強(qiáng)對(duì)施工人員的保護(hù)，保證正常施工，采用輪班制進(jìn)行開挖爆破，即每個(gè)開挖工序由兩班爆破人員輪換施工，一班人員施工2～3個(gè)小時(shí)后，然后由另一班人員接替施工。

通過(guò)對(duì)冷卻循環(huán)水降溫后爆破孔內(nèi)溫度回升到不能安全裝藥時(shí)間的量測(cè)，計(jì)算出在該時(shí)間段內(nèi)總共能安裝好幾個(gè)爆破孔決定開挖斷面的大小。

5 其它保障措施

5.1 降溫系統(tǒng)保證措施 為達(dá)到規(guī)定的隧洞內(nèi)工作標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定了三大交叉立體降溫系統(tǒng)：

①通風(fēng)降溫系統(tǒng)：洞口設(shè)置294kw的通風(fēng)機(jī)24小時(shí)不間斷向洞內(nèi)壓風(fēng)，在主洞下游設(shè)置三組射流風(fēng)機(jī)增加風(fēng)量流速；

②噴霧降溫系統(tǒng)：進(jìn)入主洞后下游每間隔10m安裝一道噴霧器向洞內(nèi)噴射霧狀冷水；

③炮孔冷卻水系統(tǒng)：由洞外向掌子面輸送冷水注入爆破孔內(nèi)，待孔內(nèi)溫度滿足裝藥時(shí)，立即集中快速裝藥爆破。

5.2 中暑癥的防治措施 下游爆破開挖采用每循環(huán)兩班制，減少工人在高溫環(huán)境下的作業(yè)時(shí)間；工作期間加強(qiáng)葡萄糖以及鹽水的供應(yīng)，及時(shí)對(duì)工人消耗的水分、鹽類、維生素加以補(bǔ)充。

5.3 熱水燙傷的預(yù)防措施 掌子面開挖前布設(shè)熱水探孔，對(duì)出水點(diǎn)進(jìn)行定位；確定出水點(diǎn)后采用透明塑料紙做擋、掩屏幕，同時(shí)在鉆機(jī)前部設(shè)置擋板，加大鉗桿長(zhǎng)度。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)高地溫出現(xiàn)的原因、施工的影響、爆破施工的方案研究以及相關(guān)保證措施實(shí)施等，系統(tǒng)的論述了高地溫爆破施工的關(guān)鍵技術(shù)，其中最關(guān)鍵是爆破施工方案的設(shè)計(jì)與總結(jié)，是經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)論證、實(shí)踐檢驗(yàn)取得成功的，針對(duì)性很強(qiáng)，可以為類似工程施工提供借鑒作用。

[1]曹紅奮，梅國(guó)梁編.傳熱學(xué)理論基礎(chǔ)及工程應(yīng)用[M].北京：人民交通出版社出版，2004.

[2]橋隧工程網(wǎng).高地溫環(huán)境下的隧道隔熱、防水、堵水技術(shù)及支護(hù)材料、結(jié)構(gòu)形式研究報(bào)告[R].2006.

[3]中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部.GBZ 1—2002，工企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[S].2004.

Blasting Construction Technology of Diversion Tunnel in High-temperature Area of Niangyong Hydropower Station

Combined with the example of diversion tunnel construction of Niangyong Hydropower Station,from the three perspectives of the selection of blasting parameters,blasting parameters and loaded constitution,the paper analyses the difficulties of high-temperature geothermal tunnel blasting construction,and proposes some measures to ensure the smooth construction of tunnel.

high-temperature area；blast；construction technology

趙文龍（1978-），男，河北保定人，畢業(yè)于石家莊鐵道學(xué)院，研究方向?yàn)闃蛩砉こ獭?/p>

TV554

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1006-4311（2014）11-0143-02