張俊峰

（山西省水利建筑工程局，太原030006）

1 工程概況

坪上引水隧洞Ⅰ標(biāo)位于山西忻州五臺縣境內(nèi)的滹沱河干流上，隧洞全長4 221 m，設(shè)計縱坡為1/1700，為城門洞形，洞身凈寬3.1 m，直墻高2.6 m，頂拱拱角120°，拱高0.895 m；Ⅲ類圍巖開挖寬3.5 m，高4.0 m，Ⅳ類圍巖開挖寬4.1 m，高4.4 m，面積為12.92 m2和16.43 m2，大部分洞段圍巖巖性堅硬，巖體較完整，成洞條件較好，圍巖穩(wěn)定性較好，局部穩(wěn)定性差。

2 開挖方案確定

引水隧洞全長4 221 m，分為進(jìn)出口2個工作面開挖，洞身為小型斷面，開挖鉆孔采用YT-28型氣腿式手風(fēng)鉆鉆孔，全斷面一次性開挖，周邊采用光面爆破，平均鉆孔深度根據(jù)圍巖類別Ⅲ、Ⅳ類分別為2.8 m、2.5 m。起爆網(wǎng)絡(luò)采用非電起爆網(wǎng)絡(luò)，所采用的火工材料為2#巖石炸藥、防水乳化炸藥、導(dǎo)爆索、毫秒導(dǎo)爆管雷管、導(dǎo)電線、電雷管等。隧洞出渣采用ZL30裝載機(jī)裝5 t農(nóng)用自卸汽車運往業(yè)主指定的棄渣場，采用ZL50裝載機(jī)進(jìn)行散料。

3 爆破參數(shù)選擇

鉆孔爆破基本參數(shù)包括單位巖體炸藥消耗量q，單孔裝藥量qd，工作面總鉆孔數(shù)量N，一次開挖循環(huán)炸藥量Q，周邊孔平均炸藥量qp，輔助孔（崩落孔）平均炸藥量qn，掏槽孔炸藥量qcut以及掏槽形式等。參數(shù)計算公式根據(jù)《水利水電工程施工手冊》（第二卷）土石方工程中所述選用。

（1）單位巖體炸藥平均消耗量q

根據(jù)經(jīng)驗，隧洞斷面在4～100 m2時，按如下經(jīng)驗公式計算，并進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整：

式中：q—單位巖體炸藥消耗量，kg/m3；

s—斷面面積，m2；

a—修正系數(shù)，取0.6～0.8，炮孔偏差小取小值。

（2）單孔裝藥量qd，根據(jù)如下經(jīng)驗公式計算：

式中：qd—每個炮孔的炸藥用量，kg；

d—藥卷直徑，m；本工程采用2#巖石炸藥，d＝0.032 m；

Δ—藥卷裝藥密度，kg/m3；本工程采用2#巖石炸藥，Δ＝1.1×103kg/m3；

L—炮孔平均深度，m；

a—充填系數(shù)，按《水利水電施工手冊》第二卷表5-3-6選用。

（3）工作面總鉆孔數(shù)N，用如下經(jīng)驗公式計算：

式中：N—工作面總鉆孔數(shù)；

q—單位耗藥量，kg/m3；

V—爆破巖體的體積，m3；

qd—單孔裝藥量；kg。

（4）一次開挖循環(huán)炸藥量Q，用如下經(jīng)驗公式計算：

式中：Q—一次開挖循環(huán)炸藥量；kg；qd—每個炮孔的炸藥用量，kg；

N—工作面總鉆孔數(shù)。

（5）掏槽孔炸藥量qcut，按如下經(jīng)驗公式計算：

式中：qcut—掏槽孔的炸藥用量，kg/孔；

（6）周邊孔平均炸藥量qp，按如下經(jīng)驗公式計算：

式中：qp—周邊孔的平均炸藥用量，kg；

E—周邊孔間距，m；

W—周邊孔的最小抵抗線，m；

Lp—周邊孔的孔深，m；

q—單位耗藥量，kg/m3。

（7）輔助孔（崩落孔）平均炸藥量qn，按如下經(jīng)驗公式計算：

式中：qn—輔助孔（崩落孔）的平均炸藥量，kg；

Ncut—掏槽孔數(shù)（不含空孔）；

Np—周邊孔數(shù)；

Nf—底板孔數(shù)；

qf—底孔炸藥用量kg/孔。

輔助孔（崩落孔）的間距參照《水利水電施工手冊》第二卷表5-3-8進(jìn)行選取。

（8）掏槽方式。根據(jù)洞身的工程地質(zhì)條件及開挖斷面大小，石方洞挖時采用單空孔直桶菱形掏槽方式。掏槽孔布置在開挖斷面的中部，桶形掏槽裝藥孔的裝藥長度一般不小于炮孔深度的90%，第一炮孔到空孔的距離應(yīng)不大于1.5倍空孔直徑。

根據(jù)以上各爆破參數(shù)的計算方法計算Ⅲ、Ⅳ類圍巖石方洞挖的各爆破參數(shù)，石方洞挖爆破參數(shù)詳見表1。

表1 各類圍巖段石方洞挖爆破參數(shù)明細(xì)表

4 施工工藝

在進(jìn)行洞身開挖前，要對隧洞進(jìn)出口進(jìn)行掛鋼筋網(wǎng)、架設(shè)鋼拱架、噴混凝土臨時支護(hù)加固洞口；另外洞臉開挖后的邊坡需進(jìn)行噴5 cm厚細(xì)石混凝土進(jìn)行安全防護(hù)。在完成洞口加固和邊坡防護(hù)后，采用全斷面光面爆破法進(jìn)行洞身段開挖。

（1）施工程序：準(zhǔn)備工作→測量→布孔→鉆孔→裝藥→爆破→排煙、通風(fēng)→查炮→出渣→下一循環(huán)。

（2）測量：采用經(jīng)緯儀定出開挖斷面控制線與十字中軸線，控制點要準(zhǔn)確、牢靠；每一個開挖循環(huán)測量放樣一次，每10 m進(jìn)行復(fù)檢一次。

（3）布孔：依據(jù)施工方案所定的孔眼數(shù)和間距等，通過測量控制點定出每個孔眼的位置，并用紅油漆予以標(biāo)識。

（4）鉆孔：施工前應(yīng)準(zhǔn)確標(biāo)出設(shè)計邊線和邊孔的鉆孔位置，掌握好鉆孔方向、角度和深度，各邊孔炮位應(yīng)相互平行，孔底應(yīng)落在同一水平面上；鉆孔數(shù)量與技術(shù)參數(shù)要按設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和測量點進(jìn)行。鉆孔時要嚴(yán)格控制，尤其是周邊孔施工不準(zhǔn)欠挖，超挖控制在10 cm內(nèi)，通過驗收后方能進(jìn)行下道工序的施工。

（5）清孔、裝藥、封堵：鉆孔完畢后，要及時對每個炮孔進(jìn)行清孔，清孔完畢后根據(jù)各孔的裝藥量用人工裝藥。在對掏槽孔和輔助孔（崩落孔）裝藥時，先將一個藥卷放進(jìn)炮孔口，接著順序裝入兩到三個藥卷，最后用木制炮棍輕輕將藥卷推至炮孔深處。周邊孔采用間隔不偶合裝藥結(jié)構(gòu)，詳見圖1。裝藥后，用事先拌制好的炮泥或者其它封堵材料對每個炮孔進(jìn)行封堵，孔口封堵要密實。

圖1 周邊光爆孔裝藥結(jié)構(gòu)圖

（6）聯(lián)網(wǎng)爆破：爆破采用毫秒微差分段爆破，周邊孔采用導(dǎo)爆索進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，掏槽孔及崩落孔（輔助孔）采用塑料導(dǎo)爆管聯(lián)網(wǎng)，最后用電雷管引爆。從內(nèi)到外分6～7段先后逐漸起爆。其起爆順序為先起爆掏槽炮孔，接著起爆崩落孔，然后是側(cè)頂光爆孔，最后是底板孔。爆破由專人負(fù)責(zé)指揮，設(shè)警戒范圍、定起爆時間、設(shè)標(biāo)志信號并進(jìn)行清場。洞身石方洞挖起爆網(wǎng)絡(luò)見圖2、圖3。

圖2 Ⅲ類圍巖起爆網(wǎng)絡(luò)

圖3 Ⅳ類圍巖起爆網(wǎng)絡(luò)

（7）排煙通風(fēng)、照明：采用軸流通風(fēng)機(jī)吸出式通風(fēng)，待炮煙抽盡后才允許進(jìn)入工作面；洞內(nèi)照明采用36V安全電壓，設(shè)置足夠數(shù)量的燈炮保證照明充足。

（8）查炮：查炮要待炮煙吹散后才允許進(jìn)入，查炮時照明要充足，同時要查看拱頂安全情況，查炮要用手電筒時必須使用絕緣手電筒。

（9）出渣：采用ZL30裝載機(jī)裝5 t農(nóng)用自卸汽車運往業(yè)主指定的棄渣場，采用ZL50裝載機(jī)進(jìn)行散料。

5 結(jié)語

該隧洞采用全段面光面爆破法施工，選用合理的掏槽方式、爆破參數(shù)、熟練風(fēng)鉆工加快了施工進(jìn)度，洞身日進(jìn)尺達(dá)7.5 m，月進(jìn)尺達(dá)180 m，洞身沒有欠挖，超挖平均控制在10 cm內(nèi)，開挖質(zhì)量符合要求，無人員傷亡。為提前通水創(chuàng)造了條件，得到廣大社會各界的認(rèn)可，取得了顯著的社會和經(jīng)濟(jì)效益。