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        引水隧洞爆破開挖施工技術

        2016-04-29 00:00:00馬小云
        水能經濟 2016年4期

        【摘要】某引水隧洞全長11.3km,馬蹄形斷面,圓弧段洞徑7.0m,底寬4.7m;縱坡i=0.01%。隧洞巖性:流紋質晶屑凝灰熔巖,花崗閃長巖,圍巖以Ⅱ、Ⅲ類為主,本工程洞挖工程量共計約60萬m3,為完成主洞開挖,共布置4條施工支洞。

        【關鍵詞】馬蹄形;引水隧洞;爆破開挖;設計;施工

        1、工程概況

        主洞全長11.3km,馬蹄形斷面,圓弧段洞徑7.0m,底寬4.7m,縱坡i=0.01%。主洞隧洞沿線穿過的地形為構造侵蝕的中低山、丘陵地貌、地形破碎、沖溝發(fā)育。隧洞巖性:流紋質晶屑凝灰熔巖,花崗閃長巖,圍巖以Ⅱ、Ⅲ類為主,全洞中Ⅰ~Ⅱ類圍巖占4.3%;Ⅱ類圍巖占49.7%;Ⅲ類圍巖占30.6%;Ⅳ類圍巖占15.4%。本工程洞挖工程量共計約60萬m3。

        2、施工方案

        主洞分上下半洞開挖,下半洞開挖高度3m,其余為上半洞開挖高度,施工時先開挖上半洞,待上半洞貫通后再進行下半洞開挖。

        采用鉆爆法開挖方案,按新奧法原理組織施工。洞身段堅持“先治水、管超前、弱爆破、短進尺、少擾動、強支護、早封閉、勤觀測”的施工原則。

        主洞上半洞Ⅴ類圍巖采用預留核心土環(huán)形開挖,Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ類圍巖采用上半洞全斷面一次開挖。

        主洞上半洞開挖采用兩臂鉆和手風鉆造孔,Ⅱ、Ⅲ類圍巖循環(huán)進尺3.5~3.8m,計劃日進尺7.2m,月進尺180m;Ⅳ類圍巖循環(huán) 進尺2.5m,計劃日進尺3.8m,月進尺95m,Ⅴ類圍巖循環(huán)進尺1.2~1.5m,計劃日進尺2.2m,月進尺60m;控制爆破段Ⅱ、Ⅲ類圍巖循環(huán)進尺2.5m,計劃日進尺5m,月進尺125m;Ⅳ類圍巖循環(huán)進尺2.0m,計劃日進尺3.0m,月進尺75m,Ⅴ類圍巖循環(huán)進尺1.2~1.5m,計劃日進尺2.2m,月進尺60m;炸藥采用2#巖石硝銨炸藥,有水時采用乳化炸藥,非電毫秒導爆管網絡、電雷管起爆,周邊采用光面爆破控制超、欠挖。開挖渣料全部采用ZL50側翻裝載機裝渣,15t自卸汽車運輸至指定的棄渣場,220HP推土機平渣。主洞下半洞開挖采用手風鉆造水平孔,孔排距1.2×0.8m,循環(huán)進尺4m,日進尺10m,月進尺250m。炸藥采用2#巖石硝銨炸藥,有水時采用乳化炸藥,非電毫秒導爆管網絡、電雷管起爆,周邊采用光面爆破控制超、欠挖。開挖渣料全部采用ZL50側翻裝載機裝渣,反鏟配合清底,15t自卸汽車運輸至指定的棄渣場,220HP推土機平渣。

        3、施工方法

        (1)施工測量

        洞內導線控制網測量采用全站儀進行。施工測量一般采用全站儀配水準儀進行。每次爆后進行洞室中心線、設計線測放,并根據(jù)爆破設計參數(shù)點布孔位。定期進行洞軸線的全面檢查、復測,確保測量控制工序質量。

        (2)主洞爆破設計

        根據(jù)設計文件提供地質資料,主洞洞身的圍巖主要是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ及Ⅴ類圍巖。以主洞Ⅲ、Ⅳ類圍巖上半洞為例進行設計說明。

        1)鉆孔布置炮孔布置原則為便于提高機械鉆孔效率;提高炸藥能量利用率、以降低炸藥用量;減少對圍巖的擾動,控制好開挖輪廓。主洞上半洞Ⅲ類圍巖開挖炮孔設計布置見圖一。

        2)起爆順序如下框圖:

        掏槽孔——崩落孔——底孔——周邊孔掏槽孔、崩落孔和底孔采用非電毫秒雷管起爆,其中掏槽孔用1段,主爆孔用3、5、7、8、9段,周邊光爆孔采用間隔裝藥,導爆索起爆,11段非電毫秒雷管孔外延時爆破,底孔采用13段毫秒導爆管。

        3)主洞上半洞Ⅲ、Ⅳ類圍巖初擬爆破參數(shù)見表1、2。Ⅱ~Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類圍巖掘進循環(huán)時間見表3。

        4)主洞下半洞爆破設計參數(shù):周邊光爆孔φ42mm,孔距0.5m,孔深4m;水平孔φ42mm,孔深4m,孔排距1.2×0.8m,第一排孔距臨空面1.4m,單耗0.5kg/m3。

        (3)爆破試驗

        石方洞挖在開挖時,要結合生產首先進行爆破試驗,以確定準確、經濟、安全的爆破參數(shù)。爆破試驗的主要內容有:①爆破器材性能檢測試驗;②邊墻光面預裂爆破控制試驗;③掏槽孔的型式;④開挖進尺及孔排距;⑤開挖爆破網絡的裝藥量、封堵長度等試驗;⑥爆破石渣級配和塊度情況。

        試驗前首先制定試驗大綱,根據(jù)其要求選定試驗部位,每組試驗項目初定三次,通過外觀檢查等手段獲取試驗成果清單,并 對清單進行詳細分析以確定準確的爆破參數(shù)。

        光面爆破和預裂爆破效果應達到以下要求:殘留炮孔痕跡應 在開挖輪廓面上均勻分布;炮孔痕跡保存率:完整巖石在80%以上,較完整和完整性差的巖石不少于50%,較破碎和破碎巖石不小于20%;相鄰兩孔間的巖面平整,孔壁不應有明顯的爆震裂隙;相鄰兩茬炮之間的臺階或光爆爆破孔的最大外斜值,不應大于5cm;周邊孔應在斷面輪廓線上開孔,沿輪廓線的調整范圍和掏 槽孔的孔位偏差不應大于5cm,其它炮孔孔位的偏差不得大于10cm。

        (4)鉆爆施工

        測量布孔完成后,鉆孔設備就位開始施鉆。每排炮由值班工程師按“平、直、齊”的要求進行檢查,做到炮孔的孔底落在爆破規(guī)定的同一個鉛直斷面上;為了減少超挖,周邊孔的外偏角控 制在設備所能達到的最小角度。光爆孔及掏槽孔的偏差不得大于5cm,其它炮孔孔位偏差不得大于10cm。

        采用光面爆破是控制洞室開挖尺寸的重要手段,光爆的好壞將直接決定洞室開挖斷面的優(yōu)劣,因此合理選用優(yōu)良的鉆孔設備、挑選熟練的鉆工,嚴格鉆孔精度是保證開挖質量的前提。鉆孔與裝藥合用一臺自行式高空作業(yè)平臺車進行。

        (5)裝藥、連線、起爆

        裝藥采用自制移動作業(yè)平臺車,施工人員可以方便、安全的 在高空作業(yè)平臺車上完成布孔、裝藥等工序。裝藥前用高壓風沖 掃孔內,炮孔經檢查合格后,方可進行裝藥爆破;炮孔的裝藥、 堵塞和引爆線路的聯(lián)結,由考核合格的炮工嚴格按爆破圖的規(guī)定 進行,裝藥嚴格遵守爆破安全操作規(guī)程。掏槽孔由熟練的炮工負 責裝藥,光爆孔用小藥卷捆綁于竹片上間隔裝藥。掏槽孔、擴槽 孔和其它爆破孔裝藥要密實,堵塞良好,嚴格按照爆破設計圖(爆破參數(shù)實施過程不斷調整優(yōu)化)進行裝藥、用非電雷管聯(lián)結起爆網絡,最后由炮工和值班技術員復核檢查,確認無誤,撤離人員和設備,炮工負責引爆。

        (6)通風散煙及除塵開挖施工過程中一直啟動通風設備,利用已形成的通風系統(tǒng)進行排煙除塵,保證在放炮后規(guī)定時間內將有害氣體濃度降到允許范圍內。爆破散煙結束后,對開挖面爆破渣堆灑水除塵。

        (7)安全處理由專職安全員全過程監(jiān)控。爆破后,用反鏟(或人工)清除掌子面及邊頂拱上殘留的危石及碎塊,保證進入人員及設備的安全,巖面破碎洞段在進行安全處理后,可先噴一層5cm厚混凝土,出渣后再次進行安全檢查及處理。在施工過程中,經常檢查已開挖洞段的圍巖穩(wěn)定情況,清撬可能塌落的松動巖塊。

        (8)出渣及清底

        施工支洞和主洞均采用3m3側卸式裝載機裝,15t自卸汽車運輸至指定棄渣場。出渣完畢后使用反鏟或人工清出工作面積渣,為下一循環(huán)鉆爆作業(yè)做好準備。

        每排炮開挖結束后,對穩(wěn)定性差的局部巖體及時進行錨噴支護,圍巖好地段系統(tǒng)錨桿、掛網及噴混凝土可滯后開挖作業(yè)施工。

        結束語:

        經過現(xiàn)場施工實踐,本爆破施工方案滿足設計規(guī)范要求,施工過程經過現(xiàn)場的參數(shù)調整及優(yōu)化,爆破效果及施工進度滿足總工期要求,得到業(yè)主及監(jiān)理的認可。

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