水工隧洞開挖爆破施工技術(shù)實踐

鄧柏旺

【摘要】通過總結(jié)金水河四級水電站工程隧洞開挖爆破施工經(jīng)驗，介紹引水隧洞開挖過程中的爆破施工技術(shù)，供同類工程參考。

【關(guān)鍵詞】隧洞開挖；光面爆破；施工技術(shù)

1、引言

由于水工隧洞自身的特點和用途，為降低投資，在圍巖較好的情況基本不采取襯砌支護措施，采用裸洞過水或者錨噴作為永久支護，故開挖斷面輪廓線要求較高，而采用光面爆破施工是目前水工隧洞施工的主要施工方法，能有效地控制周邊眼的爆破效果，從而減少對圍巖的擾動，保持圍巖的穩(wěn)定，充分發(fā)揮圍巖的自承作用，確保施工安全，減少超、欠挖，提高工程質(zhì)量和效率，節(jié)約成本。

2、工程概況

金水河四級水電站位于云南省紅河州金平縣東南部與越南交界處的金水河干流上，屬于引水式電站，引水隧洞長7200m，結(jié)構(gòu)型式為城門型洞和圓型洞兩種，多為Ⅲ、Ⅳ類圍巖。Ⅲ類圍巖隧洞斷面尺寸分別為6.5m*5.776m和6.6m，Ⅳ圍巖開挖斷面尺寸分別為6.5m*6.2m和7.6m，設(shè)置3個施工支洞。城門洞設(shè)計坡度為1/1000，圓洞設(shè)計坡度為1/17。隧洞Ⅲ類圍巖設(shè)計為裸洞或局部錨噴，Ⅳ圍巖設(shè)計為50cm厚鋼筋砼襯砌。Ⅲ類圍巖城門洞開挖斷面面積為35.72m2，圓洞開挖斷面面積為34.19m2，Ⅳ圍巖城門洞開挖斷面面積為40.3m2，圓洞開挖斷面面積為45.34m2。

3、隧洞開挖爆破施工方案

（1）城門洞爆破參數(shù)設(shè)計

隧洞圍巖開挖每循環(huán)進尺分別為Ⅱ、Ⅲ類2.8m、Ⅳ類圍巖2m。

炸藥單耗：

根據(jù)修正的普式公式計算可知 Ⅲ類圍巖q=2.06*（f/s）1/2=0.84-1.46kg/m3

Ⅳ圍巖q=2.06*（f/s）1/2=0.79-1.38kg/m3

根據(jù)工程實際巖石堅固系數(shù)f取值6-18，s為開挖斷面面積。

經(jīng)過試驗，Ⅲ類圍巖q為1.27 kg/m3，Ⅳ圍巖q為1.11 kg/m3。

每循環(huán)用藥量：

Ⅲ類圍巖Q=qV=1.27*35.72*2.8=127kg

Ⅲ類圍巖Q=qV=1.11*40.3*2.0=89.5kg

圓洞段同理可計算得知相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

不耦合系數(shù)：

周邊眼采用間斷裝藥，掏槽眼及輔助眼采取連續(xù)裝藥，炸藥選用直徑32mm的藥卷，孔徑為50mm，故得知不耦合系數(shù)為1.56。

周邊眼參數(shù)可根據(jù)經(jīng)驗選定，見表3-1。

根據(jù)經(jīng)驗及試驗總結(jié)出相應(yīng)的爆破參數(shù)如表3-2。

（2）圓洞爆破參數(shù)設(shè)計

同理，根據(jù)計算及試驗得知圓洞炮眼布置及爆破參數(shù)，見圖3-2，表3-3

（3）爆破技術(shù)要求

1）鉆孔前應(yīng)通過測量放樣測出中線及開挖輪廓線，采用紅色油漆標(biāo)記。

2）炮眼的深度、角度、間距按鉆爆參數(shù)要求確定。掏槽眼間距誤差和眼底間距誤差不得大于5cm，輔助眼眼口排距、行距誤差均不得大于5cm，周邊眼沿隧道設(shè)計斷面輪廓線上的間距誤差不得大于5cm，周邊眼外斜率不得大于5cm/m，眼底不超出開挖斷面輪廓線10cm，最大不得超過15cm。內(nèi)圈眼至周邊眼的排距誤差不得大于5cm，炮眼深度超過2.5m時，內(nèi)圈炮眼與周邊眼宜采用相同的斜率。

3）鉆孔完成后，應(yīng)采用高壓風(fēng)進行清孔，將石粉清除干凈，然后按設(shè)計段位和藥量裝藥，注意周邊眼的堵塞長度不宜小于100cm。

4）施工中應(yīng)嚴(yán)格控制超欠挖問題，特別是起拱線以上部位。

5）在圍巖較為破碎地段周邊眼采用雙導(dǎo)爆索。軟巖類圍巖段周邊眼采用竹片、導(dǎo)爆索、小直徑藥卷間隔綁扎裝藥結(jié)構(gòu)、底部藥量適當(dāng)加強。在較為完整的軟巖類，可采用專用小直徑光爆炸藥的連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)。

6）除周邊眼以外，其他炮眼均采用空氣間隔裝藥，裝藥后將炮泥堵在與裝藥相接的部位。

7）采用炮棍裝藥，炮棍材料為木料或塑料。炮棍要直順，頂端齊平，直徑比炮眼直徑小些以保證裝藥時不損壞導(dǎo)爆管或雷管的腳線。

8）填塞炮眼的炮泥應(yīng)具有可塑料性、易于密實，不易沖破漏氣，不得采用小巖塊、碎石來作堵塞。填塞炮泥時必須搗緊。炮泥填塞時應(yīng)拉住雷管腳線，腳線緊貼炮孔的向下側(cè)壁，防止搗壞后難以處理。

4、結(jié)果分析和討論

本工程隧洞開挖通過光面爆破達到以下效果，主要有以下結(jié)論：

（1）.爆破后，根據(jù)爆破效果和實際巖石情況，適當(dāng)修正爆破參數(shù)，提高爆破效率。

（2）經(jīng)過檢查超挖基本在10cm以內(nèi)，欠挖在5cm以內(nèi)，無明顯超欠挖現(xiàn)象。

（3）爆破進尺滿足爆破設(shè)計要求。

（4）爆出石碴塊適合裝碴要求。根據(jù)爆破后石碴的塊度修正參數(shù)。石碴塊度小，說明輔助眼布置偏密；塊度大說明炮眼偏疏，用藥量過大。

（5）炮眼痕跡保存率，Ⅱ、Ⅲ類圍巖石為83%。炮眼痕跡保留在開挖輪廓面上均勻分布。

5、結(jié)論

金水河四級水電站工程引水隧洞采用光面爆破，通過試驗和工程實際不斷優(yōu)化爆破參數(shù)，改進施工工藝和設(shè)備，單頭月掘進進度最快時達到240m，同時隧洞開挖輪廓線、超欠挖、殘孔痕跡均符合規(guī)范要求，既滿足工程質(zhì)量控制要求，又能加快施工進度，同時能夠節(jié)省工程投資，創(chuàng)造經(jīng)濟效益，值得同類工程借鑒。

參考文獻：

[1] 裘光裕.水利工程施工[M].中國水力水電出版社，1996.

[2] 張奇.預(yù)裂和光面爆破孔間距的計算和比較[J].礦山技術(shù)，1988（3）：13-14.

[3] 顧毅成.爆破工程施工與安全.冶金工業(yè)出版社.2004.