郭永剛

（山西省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院 太原 030024）

1 工程概況

柏葉口水庫樞紐工程具有供水、防洪、發(fā)電、灌溉等綜合功能。樞紐工程由混凝土面板堆石壩、溢洪道、泄洪兼發(fā)電引水洞和電站組成。

泄洪發(fā)電洞靠近大壩壩頭左端，由進(jìn)口段、洞身段及出口段組成,為有壓圓型隧洞，襯砌后直徑5 m，石方洞挖長度為600.00 m.石方洞挖Ⅱ類圍巖直徑6.1 m，開挖斷面積為29.2 m2；Ⅲ類圍巖直徑6.2 m，開挖斷面積為30.2 m2；Ⅳ類圍巖直徑為6.3 m，開挖斷面積為31.2 m2.

壩址區(qū)岸坡陡峻，河谷兩岸沖溝切割較深。區(qū)內(nèi)大面積出露下太古界界河口群變質(zhì)巖，巖性以混合花崗巖、變粒巖為主。逯家?guī)r村以北出露巖漿巖，巖性為花崗巖。河床覆蓋層主要為卵石混合土、混合土卵石層。

區(qū)內(nèi)斷層及節(jié)理裂隙發(fā)育，區(qū)域主應(yīng)力場方向NW～SE向。抗震基本烈度為Ⅶ度，地震動峰值加速度值為0.10 g，地震動反應(yīng)譜特征周期0.4 s.

2 開挖支護(hù)方案

2.1 進(jìn)出口洞段開挖方案

根據(jù)隧洞出口段為砂礫石夾孤石地質(zhì)的特點(diǎn)和工期要求,采用1 m3反鏟挖掘機(jī)對砂礫料洞進(jìn)行洞挖，并用裝載機(jī)裝5 t自卸汽車運(yùn)到棄渣場。掘進(jìn)0.5 m時立一榀鋼拱架（根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況定掘進(jìn)進(jìn)尺）。人工澆模阻混凝土為主的方案。施工嚴(yán)格遵循“短開挖、小擾動、強(qiáng)支護(hù)、及時密閉、勤觀測”的原則。按照施工準(zhǔn)備→測量放線→超前小導(dǎo)管支護(hù)→開挖→型鋼支撐、鎖腳錨桿→人工澆模阻混凝土→轉(zhuǎn)入下一循環(huán)的開挖工藝流程。

2.2 洞身段開挖方案

泄洪洞地質(zhì)為花崗巖、變粒巖夾礫巖，開挖斷面為中小型斷面，圍巖分為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類圍巖，施工時根據(jù)圍巖情況，采取短進(jìn)尺、弱爆破、光面爆破、快循環(huán)、快支護(hù)、強(qiáng)支護(hù)的方法進(jìn)行。采用手風(fēng)鉆鉆孔，全斷面光面爆破的開挖方法，在每一循環(huán)進(jìn)尺開挖完成后，在洞內(nèi)采用ZL50側(cè)翻裝載機(jī)裝渣，洞內(nèi)和洞外均采用5 t自卸汽車運(yùn)渣。Ⅱ、Ⅲ類圍巖段的開挖循環(huán)進(jìn)尺為2.5 m，每個作業(yè)面平均每天可完成兩個循環(huán)的開挖.。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、2#巖石乳化炸藥、導(dǎo)爆索、毫秒雷管、導(dǎo)電線、電雷管。工作面鉆孔深度為3.0 m，工作面鉆孔數(shù)量為71個，鉆孔總深度為213 m，每天每個作業(yè)面開挖進(jìn)尺為5.0 m.開挖工藝流程為施工準(zhǔn)備→測量放線→鉆孔→吹孔、裝藥、封堵、聯(lián)網(wǎng)→起爆→通風(fēng)排煙、危石處理→出渣→隧洞噴錨一次支護(hù)→轉(zhuǎn)入下一循環(huán)。

3 開挖工藝

3.1 出口段開挖工藝

3.1.1 打超前導(dǎo)管

采用YT-28型手風(fēng)鉆對頂拱范圍內(nèi)進(jìn)行鉆孔，打超前支護(hù)導(dǎo)管φ48，間距300 mm，單根長3 m，每段23根。

3.1.2 掘進(jìn)

用1 m3反鏟挖掘機(jī)對砂礫料洞進(jìn)行洞挖，并用裝載機(jī)裝5 t自卸汽車運(yùn)到棄渣場。掘進(jìn)0.5 m時立一榀鋼拱架（根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況定掘進(jìn)進(jìn)尺）。

3.1.3 鋼拱架支護(hù)

采用16號工字鋼進(jìn)行洞內(nèi)支護(hù)，每榀鋼支撐由5段連接而成，連接件用250 mm×160 mm，厚14 mm鋼板，邊墻鋼拱架立柱底座用300 mm×300 mm，厚14 mm鋼板支撐。為確保鋼支撐穩(wěn)固，兩榀鋼支撐之間用鋼筋φ25連接起來。鋼拱架間距約為0.5 m，共約為85榀。（詳見圖1）。

3.1.4 打鎖腳錨桿

對鋼拱架兩邊立柱打鎖腳錨桿，采用YT-28型手風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔，雙排錨桿加固，錨桿φ25，單根長3 m，每榀12根。

3.1.5 人工澆模阻混凝土

模阻混凝土標(biāo)號為C30，混凝土厚度為185 mm.模板采用小鋼模板拼接起來，螺桿內(nèi)拉支撐加固，洞內(nèi)搭設(shè)腳手架，頂拱用鋼管支撐模板加固。現(xiàn)場出口附近鋪一塊水泥平地，用裝載機(jī)運(yùn)料到水泥平地，加溫水拌和混凝土。用裝載機(jī)配合人工分層澆筑，先澆筑兩邊墻與底部，然后人工用吊桶垂直運(yùn)輸澆筑頂拱混凝土。詳見圖1、圖2

圖1 砂礫料洞鋼支撐結(jié)構(gòu)圖（單位：mm）

圖2 砂礫料洞鋼支撐細(xì)部圖（單位：mm）

3.2 洞身段開挖工藝及作業(yè)措施

3.2.1 測量放線

測量放線采用常用的水準(zhǔn)儀和全站儀進(jìn)行。所采用的測量儀器自身的精度要符合水利水電工程測量用儀器的精度要求。施工測量放樣采用前方交會法，然后根據(jù)設(shè)計(jì)提供的洞軸線控制點(diǎn)坐標(biāo)，定出洞軸線中心樁和開挖邊線、高程等，作為施工控制依據(jù)，并將測量成果報監(jiān)理工程師，批準(zhǔn)后方可開始開挖施工。在開挖工程中，根據(jù)需要逐步向洞內(nèi)引測，并在適當(dāng)?shù)牟课辉O(shè)立測量標(biāo)志樁和控制點(diǎn)，以控制整條隧洞的開挖質(zhì)量。

每個月進(jìn)行一次測量檢查、復(fù)測,確保測量控制工序質(zhì)量。

3.2.2 鉆孔作業(yè)

全部采用帶氣腿的YT-27型手風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔，鉆孔時分上下兩部分同時進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆下半部分炮孔時，將手風(fēng)鉆支在洞底直接進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆上半部分炮孔時，搭設(shè)掌子面工作臺，而后將手風(fēng)鉆支在工作平臺上進(jìn)行鉆孔。風(fēng)鉆工嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)鉆爆圖進(jìn)行鉆孔作業(yè)。各鉆手分區(qū)、分部位定人定位施鉆,實(shí)行嚴(yán)格的手作業(yè)質(zhì)量經(jīng)濟(jì)責(zé)任制。每排炮由值班人員按“平、直、齊”的要求進(jìn)行檢查。周邊孔偏差不得大于5 cm/m,爆破孔偏差不得大于10 cm.石方洞挖炮孔布置見圖3.

圖3 石方洞挖炮孔布置圖

3.2.3 裝藥爆破

鉆孔完畢后，要及時對每個炮孔進(jìn)行吹孔。吹孔完畢后根據(jù)經(jīng)爆破試驗(yàn)并經(jīng)監(jiān)理工程師審批后的參數(shù)（詳見表1）借助平臺車進(jìn)行裝藥，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)，裝藥時，每個藥卷之間按設(shè)計(jì)留有一定的間隔，一般在周邊孔孔口只裝半個藥卷。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(shí)。裝藥應(yīng)先將藥卷放進(jìn)炮孔口，再用木制炮棍輕輕推至炮孔深處，裝藥后，用塑料袋或?qū)⒂布埰盟窈筮M(jìn)行封堵，炮孔封堵一定要緊密、牢固。裝藥完成后,由技術(shù)員和專業(yè)炮工分區(qū)分片檢查,聯(lián)結(jié)爆破網(wǎng)絡(luò),撤退工作面設(shè)備、材料至安全位置,導(dǎo)火索起爆、導(dǎo)爆索、導(dǎo)爆管傳爆,毫秒微差爆破,周邊光面爆破。裝藥結(jié)構(gòu)見圖4.

圖4 裝藥結(jié)構(gòu)圖

3.2.4 通風(fēng)散煙

爆破后采用2臺SSF系列力軸流通風(fēng)機(jī)正壓通風(fēng)。

3.2.5 安全處理、清底

爆破后要處理掌子面及頂拱安全。出渣后再次進(jìn)行安全檢查及處理,并用反鏟扒除工作面積渣,為下一循環(huán)鉆爆作業(yè)做好準(zhǔn)備。

3.2.6 隧道貫通

表1 石方洞挖爆破參數(shù)表

隧道接近貫通前,兩端施工應(yīng)加強(qiáng)聯(lián)系,統(tǒng)一指揮,并采取淺眼低藥量,控制爆破,當(dāng)兩開挖面間的距離30 m時,一端爆破,另一端人員撤離工作面，剩余15 m時,必須停止一個工作面作業(yè)并做好警戒，改為單向開挖,直到貫通為止。做好調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)的準(zhǔn)備工作。貫通時,必須由專人在現(xiàn)場統(tǒng)一指揮，停止掘進(jìn)的工作面必須設(shè)置柵欄及警標(biāo),2個工作面入口必須有人警戒。貫通后,先進(jìn)行通風(fēng)，方可恢復(fù)工作。

4 結(jié)語

柏葉口水庫泄洪發(fā)電洞石方開挖量約28 063.06 m3，其中Ⅱ類圍巖段260 m，開挖量7 592 m3，Ⅲ類圍巖段280 m，開挖量8 456 m3，Ⅳ類圍巖段67 m，開挖量2 090.4 m3.進(jìn)出口明挖工程量9 924.66 m3.依靠科學(xué)的爆破開挖工藝，以及對不良地質(zhì)洞段采取超前預(yù)支護(hù)、短進(jìn)尺、快循環(huán)、快支護(hù)、強(qiáng)支護(hù)的特殊處理支護(hù)措施，泄洪發(fā)電洞提前15天完成開挖目標(biāo)任務(wù)，隧洞貫通誤差為：橫向-17 mm；縱向+4 mm；豎向+42 mm，符合水利施工規(guī)范的要求。為以后類似項(xiàng)目的施工積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。