深圳抽水蓄能電站引水隧洞開(kāi)挖爆破施工

王 斌

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

深圳抽水蓄能電站引水隧洞開(kāi)挖爆破施工

王 斌

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

本文通過(guò)深圳抽水蓄能電站Ⅰ標(biāo)段引水隧洞開(kāi)挖爆破施工，詳細(xì)介紹了水工隧洞的爆破施工技術(shù)，包括大斷面平洞掘進(jìn)施工方法、爆破參數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu)、起爆方式和爆破安全等內(nèi)容，施工進(jìn)展順利，效果良好。

引水隧洞 爆破參數(shù) 施工技術(shù) 深圳抽水蓄能電站

1 工程概況

深圳抽水蓄能電站位于深圳市東北部的鹽田區(qū)和龍崗區(qū)，距深圳市中心約20km，裝機(jī)容量1200MW，為Ⅰ等工程，水道系統(tǒng)等永久建筑物為1級(jí)建筑物，其引水隧洞主洞斷面為圓形。深圳抽水蓄能電站第Ⅰ標(biāo)段承擔(dān)的上游引水隧洞為平洞，起于上庫(kù)進(jìn)出口位置，止于上游調(diào)壓井，長(zhǎng)度為1488m，樁號(hào)Y0+000～Y1+573.800m，圓形隧洞，爆破直徑10700mm，平均坡度6%。場(chǎng)區(qū)出露地層巖性為燕山二期角閃石黑云母花崗巖和中粗粒黑云母花崗巖。引水隧洞線路將穿越4條沖溝，最小埋深50m～115m，全段Ⅰ～Ⅱ類圍巖長(zhǎng)約1260m，約占80%；進(jìn)出水口、過(guò)溝段和斷層部位為Ⅲ類圍巖，長(zhǎng)300m，約占20%，洞挖石方約14.26萬(wàn)m3。

2 施工方法

在上庫(kù)進(jìn)出水口土石方明挖支護(hù)完成具備施工條件后，引水隧洞開(kāi)挖施工分三個(gè)作業(yè)面進(jìn)行：從引水隧洞進(jìn)口作業(yè)面(上庫(kù)進(jìn)出水口)進(jìn)行施工，從1#施工支洞作業(yè)面進(jìn)至引水隧洞后分別向上游和下游掘進(jìn)施工。

引水隧洞洞身段掘進(jìn)采用淺眼爆破法，直線掏槽方式，周邊眼光面爆破。因引水隧洞斷面較大，分上下斷面分層掘進(jìn)，待上層斷面貫通后再反向開(kāi)挖下層斷面。隧洞上層斷面高8m，下層厚2.7m。上層斷面開(kāi)挖采用中心掏槽，形成自由面，周邊光面爆破施工；下層斷面利用上層開(kāi)挖后形成自由面鉆爆施工。引水隧洞開(kāi)挖造孔全部采用YTP28氣腿鉆，自制移動(dòng)排架作為施工平臺(tái)，人工裝藥，非電毫秒微差爆破，循環(huán)進(jìn)尺按3.2m～3.5m控制，孔深3.9m，造孔孔徑42mm，周邊孔孔距50cm，輔助孔間距上斷面60cm～90cm、下斷面60cm～120cm。掏槽孔及輔助孔采用φ32mm藥卷連續(xù)裝藥，周邊孔采用φ25mm藥卷間隔裝藥，孔口用炮泥封填嚴(yán)實(shí)，采用非電毫秒微差傳爆網(wǎng)絡(luò)，周邊光爆孔利用導(dǎo)爆索網(wǎng)絡(luò)起爆。3m3側(cè)卸裝載機(jī)配15t～20t自卸汽車出渣，0.8m3～1.2m3反鏟進(jìn)行排險(xiǎn)及巖面清理。

3 引水隧洞爆破方法及主要爆破參數(shù)

3.1 爆破方法

根據(jù)技術(shù)條件與工程要求，引水隧洞掘進(jìn)采用淺眼爆破法，直線掏槽方式，周邊眼光面爆破。因引水隧洞斷面較大，分上下層兩斷面掘進(jìn)，先施工上斷面，上斷面貫通后再施工下斷面。

3.2 主要爆破參數(shù)

3.2.1 炮孔直徑φ=42mm。

3.2.2 單循環(huán)進(jìn)尺L=3.2m～3.5m，孔長(zhǎng)按3.9m控制。

3.2.3 炮眼布置

上斷面掘進(jìn)炮眼類型分掏槽眼、輔助眼和周邊眼，下斷面掘進(jìn)利用上斷面已形成的自由面，分輔助眼和周邊眼(見(jiàn)圖2)。

3.2.4 孔網(wǎng)參數(shù)

上斷面掏槽眼。布置在開(kāi)挖斷面中下部，采用平行直眼掏槽，共9個(gè)，中間2個(gè)空眼，盡可能用大鉆頭造孔，以增加空眼直徑而得到好的掏槽效果。每空眼周邊4個(gè)裝藥眼，與空眼的距離為25cm，孔深4.0m(見(jiàn)圖1)。

圖1 掏槽孔大樣

上斷面輔助眼。在掏槽眼與周邊眼之間設(shè)輔助眼，各輔助眼的孔間距a=76cm～88cm，排間距b=85cm～90cm。

下斷面輔助眼。最小抵抗線W=90cm～120cm，孔間距a=85cm～108cm，排間距b=90cm。

周邊眼。斷面輪廓采用光面爆破，沿設(shè)計(jì)斷面輪廓均勻布置周邊眼，孔間距40cm～55cm，光爆層厚度為55cm～65cm。

3.2.5 炮孔傾角β

掏槽眼和輔助眼為近似水平布孔；周邊眼為了控制超欠挖以及便于下次鉆眼作業(yè)時(shí)好落鉆孔眼，應(yīng)將炮眼方向略微向外張開(kāi)，以3%～5%的斜率外插。

炮眼具體布置見(jiàn)圖2引水隧洞爆破布孔及聯(lián)網(wǎng)示意。

圖2 引水隧洞爆破布孔及聯(lián)網(wǎng)分段示意

3.2.6 炮眼數(shù)目合理性驗(yàn)算

平巷掘進(jìn)炮孔數(shù)確定經(jīng)驗(yàn)公式：

(1)

式中：N——炮孔數(shù)目(個(gè))；

f——巖石堅(jiān)固性系數(shù)，花崗巖取15；

S——巷道掘進(jìn)斷面(m2)。

以f=15、S=71.75m2代入，得N=141，所以上層斷面共布孔144個(gè)(含兩空眼)是合理的。

4 裝藥結(jié)構(gòu)及裝藥量計(jì)算

4.1 裝藥結(jié)構(gòu)

掏槽孔、輔助孔為自孔底連續(xù)柱狀裝藥，采用φ32mm乳化炸藥藥卷；周邊孔(光爆孔)為不耦合間隔裝藥，采用導(dǎo)爆索串聯(lián)加工φ32mm乳化炸藥藥卷，綁在竹片上。每個(gè)炮孔按照起爆順序的要求裝一發(fā)微差導(dǎo)爆雷管，起爆藥包置于炮孔的中底部。裝藥后，剩余空孔段用炮泥充填，填塞長(zhǎng)度L1：輔助孔L1=1.1m～1.3m，掏槽孔、周邊孔L1=0.8m。

4.2 裝藥量計(jì)算

平均炸藥單耗K、q：上斷面K=1.2kg/m3～1.6kg/m3，下斷面q=0.6kg/m3～0.8kg/m3

上斷面總裝藥量Q=KV=1.25×71.75×3.4=305(kg)

下斷面單孔藥量按Q=qabL或Q=qaWL計(jì)算。

式中：Q——單循環(huán)裝藥量(kg)；

K——上斷面平均炸藥單耗(kg/m3)；

q——下斷面平均炸藥單耗(kg/m3)；

V——單循環(huán)爆破體積(m3)。

下半洞單孔裝藥量，按經(jīng)驗(yàn)取平均炸藥單耗0.6kg/m3。第一排單孔裝藥量為0.6×1.08×1.2×3.4=2.64kg；第二排0.6×0.85×0.9×3.4=1.56kg；周邊孔按底部加強(qiáng)一只φ32mm藥包，線裝藥密度0.15kg/m控制，可算出單孔裝藥量為0.65kg。

隧洞爆破設(shè)計(jì)主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 引水隧洞爆破設(shè)計(jì)主要技術(shù)參數(shù)

5 起爆方法和起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

采用微差爆破，微差間隔時(shí)間25ms～75ms。首先起爆掏槽眼，再起爆輔助眼，最后起爆周邊眼。非電起爆法的導(dǎo)爆管在孔外采用簇聯(lián)方式，用非電雷管作起爆雷管，反向連接，用膠布多層捆綁，最后用非電起爆器+擊發(fā)針起爆。當(dāng)光面孔使用導(dǎo)爆索時(shí)，孔內(nèi)導(dǎo)爆索在孔外搭接，連接在孔外主導(dǎo)爆索上，孔外主導(dǎo)爆索用非電雷管起爆。

6 爆破安全

6.1 爆破警戒距離

隧道內(nèi)爆破時(shí)，除路邊進(jìn)洞時(shí)應(yīng)防止爆破飛石對(duì)周邊環(huán)境和行人造成安全影響外，其他部位施工飛石對(duì)周邊環(huán)境無(wú)影響，但飛石和空氣沖擊波對(duì)隧道內(nèi)人員和設(shè)備安全有影響。隧道內(nèi)爆破的警戒距離大于300m。因該隧道兩端同時(shí)掘進(jìn)，兩個(gè)工作面在剩余開(kāi)挖段100m～30m時(shí)，任何一方掌子面爆破作業(yè)都必須提前通知對(duì)面一方的所有人員撤離，防止意外事件。貫通前，雙方安排有專門人員互相聯(lián)系，保持通訊暢通。當(dāng)隧道兩相對(duì)開(kāi)挖工作面相距30m時(shí)，必須停止一端開(kāi)挖掘進(jìn)施工，改為單頭掘進(jìn)，謹(jǐn)慎、合理控制爆破用藥量、循環(huán)進(jìn)尺，并在周邊設(shè)置警戒，警戒半徑不小于300m。

6.2 爆破振動(dòng)影響核驗(yàn)

為減少爆破振動(dòng)對(duì)周邊建筑物、圍巖及環(huán)境的影響，需控制微差爆破單響最大藥量。微差爆破最大段藥量Qm按式(2)計(jì)算：

Qm=[R(V/K)1/α]3

(2)

式中：Qm——微差爆破時(shí)最大段藥量或齊發(fā)爆破總藥量(kg)；

R——爆破振動(dòng)安全允許距離?？紤]水工隧道一般滯后掘進(jìn)掌子面30m從事其它工序施工，計(jì)算取R=30m；

V——允許安全振速(cm/s)，按《爆破安全規(guī)程》水工隧道取值，計(jì)算取V=10cm/s；

K，α——分別為與爆破點(diǎn)地形、地質(zhì)等條件有關(guān)的系數(shù)、衰減指數(shù)。據(jù)《爆破安全規(guī)程》和類似經(jīng)驗(yàn)，取K=150、α=1.6。

計(jì)算結(jié)果Qm=120kg。而本工程微差爆破時(shí)同段藥量最大為67.2kg(最大單響)，小于計(jì)算值，爆破震動(dòng)對(duì)周邊環(huán)境及其他工序施工無(wú)安全影響。

7 結(jié)語(yǔ)

隧道施工的爆破方案設(shè)計(jì)是一項(xiàng)比較重要的工作，對(duì)隧洞的安全施工至關(guān)重要，其施工質(zhì)量更直接影響到后期的運(yùn)營(yíng)和施工成本。因此在具體施工中，必須重視鉆孔精度、裝藥結(jié)構(gòu)的合理性；在應(yīng)用微差爆破、掏槽爆破、周邊控制爆破技術(shù)時(shí)，要依據(jù)圍巖情況和每循環(huán)爆破結(jié)果總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以取得最優(yōu)的爆破參數(shù)和效果。

深圳抽水蓄能電站引水隧洞開(kāi)挖施工進(jìn)展順利，開(kāi)挖進(jìn)度比預(yù)期目標(biāo)提前，隧洞整體開(kāi)挖質(zhì)量良好，未發(fā)生質(zhì)量安全事故，受到業(yè)主和監(jiān)理好評(píng)。

TV542.1

B

2095-1809(2016)06-0059-03

王斌(1973.3-)，男，湖北新洲人，本科，高級(jí)工程師，主要從事水利工程技術(shù)管理、項(xiàng)目管理工作。

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