客蘭東干渠改擴(kuò)建隧洞開(kāi)挖施工技術(shù)與質(zhì)量控制

王 軍

（中鐵貴州工程有限公司，貴陽(yáng) 550003）

1 工程概況

廣西左江治旱馱英水庫(kù)及灌區(qū)工程客蘭東干渠共有改擴(kuò)建隧洞10座，總長(zhǎng)度為1 380.3 m。隧洞開(kāi)挖斷面為城門(mén)型，最大斷面為3.5 m×4.317 m，最小斷面2.9 m×3.350 m，洞內(nèi)圍巖以Ⅴ～Ⅳ類(lèi)灰?guī)r為主。因工程所在地處于喀斯特地貌地區(qū)，所以洞內(nèi)溶洞較多且多巖體垂直裂隙較發(fā)育，巖溶較發(fā)育，局部巖體破碎隧洞節(jié)理裂隙發(fā)育，主要節(jié)理裂隙為陡傾角且與隧洞小角度相交，充泥（局部夾碎石），不利于隧洞穩(wěn)定，同時(shí)巖溶、溶洞多沿裂隙發(fā)育，洞內(nèi)兩側(cè)可見(jiàn)部分漿砌石封堵，且局部可見(jiàn)塌泥、掉塊現(xiàn)象。

2 改擴(kuò)建隧洞開(kāi)挖技術(shù)

2.1 施工工藝

改擴(kuò)建隧洞開(kāi)挖采用常規(guī)鉆爆法施工，按新奧法原理組織施工。施工時(shí)堅(jiān)持“先支護(hù)，后開(kāi)挖，短進(jìn)尺，快封閉，勤量測(cè)”的施工原則，并做好地表沉陷、頂拱下沉、周邊位移等施工監(jiān)控工作。隧洞破碎帶Ⅳ、Ⅴ類(lèi)圍巖采用分段環(huán)形爆破開(kāi)挖（先拱頂后側(cè)墻），隨挖隨支，其它Ⅱ、Ⅲ類(lèi)圍巖采用全斷面一次開(kāi)挖。保持合理開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺和圓順的開(kāi)挖輪廓線，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。充分發(fā)揮圍巖的自承能力。

根據(jù)圍巖類(lèi)別能采用光面爆破盡最大限度采用光面爆破，按照“短進(jìn)尺、弱爆破、多循環(huán)、勤支護(hù)”方法進(jìn)行，針對(duì)不同圍巖類(lèi)別通過(guò)爆破試驗(yàn)確定最優(yōu)的周邊眼、掏槽眼、底板眼、坍塌眼間距、炮眼深度、炮眼數(shù)量以及裝藥量等等參數(shù)，達(dá)到最佳的爆破效果。

2.2 測(cè)量布孔

鉆孔前，測(cè)量人員用全站儀準(zhǔn)確定出隧道中心線和拱頂高程，用紅色噴漆畫(huà)出開(kāi)挖輪廓線，并標(biāo)出炮孔位置，誤差不超過(guò)5 cm。每次測(cè)量放線的同時(shí)，要對(duì)上次爆破斷面進(jìn)行檢查，及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)，以達(dá)到最佳爆破效果。因改擴(kuò)建隧洞含坡度，必須每個(gè)循環(huán)放線，控制好拱頂高程，及時(shí)糾正炮工鉆桿的角度。

2.3 爆破方案

經(jīng)過(guò)多次爆破試驗(yàn)得出結(jié)論：洞內(nèi)巖層洞內(nèi)巖層為厚層狀、弱風(fēng)化石炭系灰?guī)r且隧洞圍巖等級(jí)為IV 類(lèi)時(shí)，炮眼深度應(yīng)控制在2～2.5 m；隧洞圍巖為V類(lèi)時(shí)，炮眼深度應(yīng)控制在1.5～2 m。

2.3.1 改擴(kuò)建隧洞不同圍巖炮眼間距

Ⅳ類(lèi)圍巖采用分段爆破，首先爆破原有隧洞頂部輪廓線以上至設(shè)計(jì)開(kāi)挖輪廓線以下的部分炮眼深度為2.2 m。炮眼直徑一般為40～50 mm，周邊眼距離控制在50～60 cm，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作取50 cm；輔助眼和掏槽眼炮孔孔間距按最小抵抗線按10～16倍計(jì)算即為40～64 cm，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作取50 cm。然后再爆破原有隧洞底部輪廓線以下至設(shè)計(jì)開(kāi)挖輪廓線以上的部分，炮眼深度為2.2 m。爆破布孔圖如圖1所示。

圖1 爆破布孔圖

Ⅴ類(lèi)圍巖同樣采用分段爆破，首先爆破原有隧洞輪廓線以上至設(shè)計(jì)開(kāi)挖輪廓線以下的部分炮眼深度為1.8 m。炮眼直徑一般為40～50 mm，周邊眼距離控制在50～60 cm，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作取50 cm；輔助眼和掏槽眼炮孔孔間距按最小抵抗線按15～20倍孔徑計(jì)算即為60～80 cm，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作取60 cm；然后再爆破原有隧洞底部輪廓線以下至設(shè)計(jì)開(kāi)挖輪廓線以上的部分，炮眼深度為1.8 m。爆破布孔圖如圖2所示。

圖2 爆破布孔圖

2.3.2 藥量分配

周邊孔的裝藥量通常以線裝藥密度（裝藥長(zhǎng)度/孔長(zhǎng)）表示。周邊眼的線裝藥密度一般為0.15～0.35 kg/m，根據(jù)斷面大小和巖石判定。一般掏槽眼是周邊孔的1.5～2.5倍，輔助眼石周邊眼的1.5～2倍。

藥量計(jì)算公式如下（以Ⅳ類(lèi)圍巖為例）：

式中：Q為裝藥量，kg；γ為每米長(zhǎng)度炸藥的重量，取0.78 kg/m；L 為炮眼深度，m；η 為炮孔裝藥系數(shù)，周邊眼取0.25，輔助眼取0.5，掏槽眼取0.55。

爆破采用直徑32 mm的乳化炸藥，長(zhǎng)度30 cm，重0.3 kg。各類(lèi)炮眼藥量如下：

周邊眼和底板眼：Q=γLη=0.78×2.2×0.25=0.429 kg

周邊輔助眼：Q=γLη=0.78×2.2×0.5=0.858 kg

壓頂崩塌眼：Q=γLη=0.78×2.2×0.55=0.944 kg

2.3.3 裝藥結(jié)構(gòu)

裝藥結(jié)構(gòu)是將Φ32 mm的標(biāo)準(zhǔn)藥卷順次連續(xù)或間隔綁在導(dǎo)爆索上。綁在導(dǎo)爆索上的藥串可以再綁在竹片上，緩緩送入孔中間，使竹片貼靠保留巖壁一側(cè)。

2.3.4 起爆順序

采用1 段～15 段非電毫秒雷管起爆，配合專(zhuān)用起爆器起爆。起爆網(wǎng)絡(luò)采用復(fù)式網(wǎng)絡(luò)，以保證起爆的可靠性和準(zhǔn)確性。

改擴(kuò)建隧洞現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際爆破效果見(jiàn)圖3。

圖3 隧洞爆破效果圖

3 質(zhì)量控制

（1）預(yù)裂爆破起爆網(wǎng)路宜用導(dǎo)爆索連接，組成同時(shí)起爆或多組接力分段起爆網(wǎng)路。當(dāng)環(huán)境不允許時(shí)可用相應(yīng)段別的電管或非電導(dǎo)爆管雷管直接綁入孔內(nèi)導(dǎo)爆索或藥串上起爆。

（2）鉆孔前做好測(cè)量放線，標(biāo)明孔口位置和孔底標(biāo)高。

（3）鉆孔深度誤差不得超過(guò)±2.5%的炮孔設(shè)計(jì)深度。

（4）孔口偏差不得超過(guò)1倍炮孔直徑。

（5）炮孔方向偏斜不得超過(guò)設(shè)計(jì)方向的1°。

（6）鉆孔完畢應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)孔，檢查是否符合設(shè)計(jì)要求并做好孔口保護(hù)，不合格的炮孔應(yīng)在設(shè)計(jì)人員指導(dǎo)下重新鉆孔。

（7）每組參數(shù)爆破結(jié)束后進(jìn)行掌子面排查，依據(jù)爆破效果找出問(wèn)題根源，并靈活調(diào)整孔位布置。

（8）每組參數(shù)實(shí)驗(yàn)完成后做好資料收集。

4 結(jié)語(yǔ)

改擴(kuò)建隧洞相較于新建隧洞有著天然優(yōu)勢(shì)，即施工前可提前進(jìn)行洞內(nèi)實(shí)地踏勘進(jìn)行各類(lèi)信息的收集，為之后隧洞開(kāi)挖施工建立堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。而針對(duì)改擴(kuò)建隧洞的開(kāi)挖，通過(guò)對(duì)開(kāi)挖爆破施工方案研究，爆破設(shè)計(jì)參數(shù)的試驗(yàn)和調(diào)整，質(zhì)量控制措施的落實(shí)，動(dòng)態(tài)合理的調(diào)整爆破施工控制參數(shù)，確保了開(kāi)挖爆破的成型規(guī)格和施工進(jìn)度，提高了爆破效率、降低了施工成本，實(shí)現(xiàn)了各項(xiàng)開(kāi)挖爆破施工控制目標(biāo)。本文主要對(duì)改擴(kuò)建隧洞的開(kāi)挖與質(zhì)量控制進(jìn)行了總結(jié)與分析，希望能夠?qū)ο嘟こ烫峁┯幸娴慕梃b。