猴子巖水電站溢洪洞分層爆破施工技術(shù)

夏 欣， 鐘 權(quán)， 張陳林

(1.中國電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司， 四川 成都 610072； 2.中國葛洲壩集團(tuán)第一工程有限公司， 湖北 宜昌 443000)

猴子巖水電站溢洪洞分層爆破施工技術(shù)

夏 欣1， 鐘 權(quán)1， 張陳林2

(1.中國電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司， 四川 成都 610072； 2.中國葛洲壩集團(tuán)第一工程有限公司， 湖北 宜昌 443000)

猴子巖水電站是國內(nèi)第二高混凝土面板堆石壩。本文針對(duì)猴子巖水電站溢洪洞斷面大、地質(zhì)條件差等特點(diǎn)，總結(jié)分析了溢洪洞分層爆破施工技術(shù)，并對(duì)施工道路布置、施工風(fēng)水電供應(yīng)等現(xiàn)場(chǎng)施工組織進(jìn)行了闡述，可為類似工程提供借鑒和參考。

猴子巖水電站；溢洪洞；分層開挖；光面爆破

0 前 言

爆破技術(shù)廣泛應(yīng)用于水利水電、采礦及交通等各個(gè)領(lǐng)域。工程施工中為保證保留巖體按設(shè)計(jì)輪廓面成型并防止圍巖破壞，必須采用輪廓控制爆破技術(shù)，預(yù)裂爆破和光面爆破是工程爆破施工中常用的輪廓控制爆破技術(shù)[1-4]。超大斷面隧洞施工難以一次爆破開挖成型，往往需要采用分層開挖方法。分層爆破開挖能較好地集光面爆破和預(yù)裂爆破的優(yōu)點(diǎn)于一體，其頂拱層開挖采用光面爆破，中下層開挖采用預(yù)裂爆破。在超大斷面隧洞施工中，必須充分發(fā)揮光面爆破與預(yù)裂爆破的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，科學(xué)合理地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工組織，以減少隧洞圍巖超欠挖，并確保隧洞圍巖穩(wěn)定與現(xiàn)場(chǎng)施工安全。

1 工程概況

1.1 猴子巖水電站

猴子巖水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內(nèi)，是大渡河干流水電梯級(jí)開發(fā)的第9級(jí)電站，上游為丹巴水電站，下游為長河壩水電站。電站開發(fā)的主要任務(wù)為發(fā)電，總裝機(jī)1 700 MW，水庫正常蓄水位1 842 m，總庫容為7.06億m3，具有季調(diào)節(jié)能力。樞紐建筑物主要由攔河壩、兩岸泄洪及放空建筑物、右岸地下引水發(fā)電系統(tǒng)等組成。攔河壩為混凝土面板堆石壩，壩頂高程1 848.50 m，壩頂總長278.35 m，壩頂寬度14 m，最大壩高223.50 m。

1.2 溢洪洞

溢洪洞位于大壩下游右岸的山體內(nèi)，由開敞式進(jìn)口段、無壓洞段、明渠泄槽段和出口挑流鼻坎段組成，總長約1 154 m。溢洪洞無壓洞段，全長約824 m，為城門洞型，洞身圍巖為薄層～中厚層～巨厚狀白云質(zhì)灰?guī)r及變質(zhì)灰?guī)r組成，局部夾含絹云母鈣質(zhì)石英片巖。開挖斷面根據(jù)Ⅲ～Ⅴ類圍巖為(17.64～18.40)m×(25.52～26.20)m(寬×高)，頂拱半徑為9.445～9.825 m，圓心角為138.08°～138.91°。

2 施工方案

2.1 施工程序

溢洪洞開挖分進(jìn)口和出口兩個(gè)工作面，開挖尺寸達(dá)18.40 m×26.20 m(寬×高)，難以一次開挖成型，必須采用分層爆破開挖。洞身開挖分3層進(jìn)行，依次為頂拱層、中層和下層。頂拱層開挖主要采用兩個(gè)半幅、周邊光面爆破方式進(jìn)行；中下層開挖采用垂直鉆孔梯段爆破方式進(jìn)行，其中，下層開挖采用孔底空腔裝藥。

2.2 施工方法

(1)頂拱層鉆爆開挖采用兩個(gè)半幅進(jìn)行，由人工在自制鉆爆臺(tái)車上操作氣腿風(fēng)鉆造孔，人工裝藥，非電毫秒雷管分段起爆，微差爆破。其中，鉆爆先施工半幅采用直孔掏槽方式，后施工半幅以先施工半幅為臨空面進(jìn)行水平鉆孔。

(2)中下層開挖主要采用CM351型液壓鉆機(jī)垂直鉆孔進(jìn)行梯段爆破，其中Ⅲ類圍巖側(cè)墻采用100B型潛孔鉆造孔并進(jìn)行預(yù)裂爆破；Ⅳ～Ⅴ類圍巖側(cè)墻預(yù)留2 m厚保護(hù)層，采用O1-30型手風(fēng)鉆造孔。下層開挖時(shí)，梯段爆破垂直鉆孔采用孔底空腔裝藥，即柔性墊層充填孔底。

(3)爆破渣料采用1.6 m3液壓反鏟和3.0 m3側(cè)卸式裝載機(jī)配15 t自卸汽車出渣，掌子面需由液壓反鏟配合人工清理危石。

(4)鑒于溢洪洞底板與1001號(hào)交通洞頂拱間巖層較薄，該段溢洪洞施工采取“短進(jìn)尺、弱爆破”的方式進(jìn)行爆破施工。

2.3 鉆爆設(shè)計(jì)

溢洪洞洞身圍巖類別分為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類，不同類別圍巖鉆爆參數(shù)略有差異，本文主要以Ⅳ類圍巖為對(duì)象進(jìn)行分析。

(1)頂拱層鉆爆參數(shù)。頂拱層鉆爆開挖采用兩個(gè)半幅進(jìn)行，氣腿風(fēng)鉆造孔，采用非電毫秒雷管微差爆破技術(shù)。鉆孔直徑Φ=42 mm，藥卷直徑d=32 mm，孔距a=35～80 cm，線裝藥密度q=100～200 g/m，炸藥單耗為0.67～0.82 kg/m3，最大段單響藥量為9.54 kg。

鉆爆參數(shù)見表1，爆破設(shè)計(jì)主要技術(shù)參數(shù)見表2，鉆爆設(shè)計(jì)見圖1、2。

圖1 頂拱層開挖鉆爆設(shè)計(jì)

圖2 掏槽孔大樣

部位孔名孔徑/mm孔深/cm孔距/cm孔數(shù)/個(gè)藥徑/mm單孔藥量/kg總藥量/kg掏槽孔4217011320.758.25先挖半幅崩落孔4215065～80124320.5365.72周邊孔421503544320.125.28合計(jì)17979.25崩落孔4215065～80112320.5359.36后挖半幅周邊孔421503543320.125.16合計(jì)15564.52

表2 爆破設(shè)計(jì)主要技術(shù)參數(shù)

(2)中下層鉆爆參數(shù)。中下層開挖主要采用CM351型液壓鉆機(jī)垂直鉆孔進(jìn)行梯段爆破，鉆孔直徑Φ=90 mm，孔距a=0.8～2.5 m，藥卷直徑d=32 mm及70 mm，線裝藥密度q=300～350 g/m，炸藥單耗為0.66 kg/m3。中層開挖布孔立面見圖3。

2.4 施工資源配置

溢洪洞開挖分進(jìn)口和出口兩個(gè)工作面，洞身開挖期間共投入人力資源約160人，投入機(jī)械設(shè)備有40臺(tái)YT-28氣腿風(fēng)鉆、1臺(tái)D7型液壓鉆機(jī)、1臺(tái)CM351型液壓鉆機(jī)、10臺(tái)100B型潛孔鉆、2臺(tái)3.0 m3側(cè)卸裝載機(jī)、4臺(tái)1.6 m3液壓反鏟和15臺(tái)20t自卸汽車等。

3 施工布置

3.1 施工道路

進(jìn)口工作面施工道路主要為1001號(hào)交通洞、10號(hào)公路、S211公路、猴子巖大橋和1號(hào)公路，出口工作面施工道路主要為工作面到10號(hào)公路的臨時(shí)施工道路、10號(hào)公路、S211公路、猴子巖大橋和1號(hào)公路，局部臨時(shí)施工道路根據(jù)需要進(jìn)行了適時(shí)調(diào)整。

圖3 中層開挖布孔立面

3.2 施工供風(fēng)

主要用風(fēng)設(shè)備為隧洞開挖鉆孔作業(yè)的手風(fēng)鉆及氣腿風(fēng)鉆等。分別在進(jìn)出口附近布置了6臺(tái)和4臺(tái)20 m3空壓機(jī)。

3.3 施工供水

在溢洪洞附近溪溝內(nèi)設(shè)立水源處，分別引至隧洞進(jìn)出口附近的蓄水池，為隧洞開挖各工作面提供施工用水。

3.4 施工供電

分別在溢洪洞進(jìn)出口附近設(shè)置1臺(tái)1 000 kVA的變壓器，并從猴子巖大橋附近的業(yè)主提供的電源點(diǎn)接線，提供施工用電。洞內(nèi)成型洞段每8 m布設(shè)一盞25 W節(jié)能燈，離掌子面30 m處采用投光燈。

3.5 施工通風(fēng)

在溢洪洞進(jìn)出口分別布置2臺(tái)2×90 kW軸流風(fēng)機(jī)接1 200 mm風(fēng)筒至開挖掌子面，采用壓入與吸出混合方式進(jìn)行施工通風(fēng)。

3.6 施工排水

溢洪洞出口段為順坡，利用坡降自流；進(jìn)口段為逆坡，在掌子面附近設(shè)置集水坑并采用潛水泵進(jìn)行抽排。

4 結(jié) 語

猴子巖水電站溢洪洞屬超大斷面隧洞，其爆破開挖需分層進(jìn)行，并采用光面爆破及預(yù)裂爆破等輪廓控制爆破技術(shù)。猴子巖水電站溢洪洞爆破效果十分良好，爆破后輪廓較為圓順，炮茬錯(cuò)臺(tái)一般小于10 cm，炮孔殘孔率達(dá)96%。實(shí)踐證明，采用合理的鉆爆參數(shù)，利用輪廓控制爆破技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，并科學(xué)有序地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工組織，超大斷面隧洞爆破施工能夠達(dá)到安全、快速的施工目的。猴子巖水電站溢洪洞分層爆破施工的成功經(jīng)驗(yàn)，可為類似工程提供借鑒和參考。

[1] 朱永國, 張巖. 猴子巖面板堆石壩關(guān)鍵技術(shù)問題及建設(shè)進(jìn)展[C]//水庫大壩建設(shè)與管理中的技術(shù)進(jìn)展—中國大壩協(xié)會(huì)2012學(xué)術(shù)年會(huì)論文集. 2012.

[2] 張正宇,張文煊,吳新霞，等. 現(xiàn)代水利水電工程爆破[M]. 北京:中國水利水電出版社,2003.

[3] GB5389-2007 水工建筑物巖石基礎(chǔ)開挖工程施工技術(shù)規(guī)范[S]. 北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2007.

[4] 張東明, 何洪甫. 預(yù)裂爆破在隧洞施工中的應(yīng)用[J]. 自然災(zāi)害學(xué)報(bào), 2010(2):68-73.

2016- 02- 29

夏欣 (1991-), 女, 四川成都人, 助理工程師, 從事水利水電工程施工與監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)。

TV542

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