楊 博茍龍龍

（1.渭南市澗峪水庫(kù)工程建設(shè)管理局 陜西 渭南 714000；2.陜西水利水電工程集團(tuán)有限公司 陜西 渭南 714000)

1 工程概況

桑園壩水電站是一座徑流引水式電站，位于留壩縣江口鎮(zhèn)桑園壩村,總裝機(jī)6250kW，設(shè)計(jì)水頭88.2m，設(shè)計(jì)引水流量6.0m3/s。工程項(xiàng)目由引水樞紐、引水隧洞、明渠、前池、壓力管道及電站廠房等組成。壩址距縣城50km，有縣、鄉(xiāng)級(jí)公路通過，交通較為方便。

本工程隧洞總長(zhǎng)3459.7m，分為1#、2#、3#隧洞，其中2#隧洞長(zhǎng)度分別為1450.78m，開挖斷面為3.0m×3.65m的城門洞型。

2 隧洞工程地質(zhì)條件

桑園壩電站處于秦嶺腹地的中山區(qū)，山體雄厚、山勢(shì)嶙峋、峽谷深切、兩岸陡峭，部分陡壁沿巖石縫隙有滲水流淌，巖石風(fēng)化作用較劇烈，地表巖體較破碎，完整性差。隧洞沿洞軸線穿過兩種地層，隧洞進(jìn)口為中生代花崗巖，粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖體為微風(fēng)化～新鮮花崗巖，穩(wěn)定性良好（I類圍巖）。中部約130m埋藏淺，為強(qiáng)～弱風(fēng)化鈣質(zhì)片巖，穩(wěn)定性差（Ⅲ～Ⅳ類圍巖）。

3 隧洞石方開挖設(shè)計(jì)

3.1 隧洞開挖施工流程（見圖1）

圖1 隧洞開挖施工流程

一個(gè)循環(huán)主要工序所需時(shí)間為：測(cè)量放樣（0.5h～0.7h）、鉆孔（3h～7h）、裝藥（1h）、爆破（0.5h）、通風(fēng)除塵（1h～2h）、排危及出渣（4h～5h）。

因此，一個(gè)循環(huán)進(jìn)尺累計(jì)時(shí)間約為10h～12h，若巖石結(jié)構(gòu)較復(fù)雜時(shí)需16h左右。

3.2 測(cè)量放線

根據(jù)隧洞長(zhǎng)度、地形地貌等實(shí)際情況，采用三角測(cè)量和導(dǎo)線測(cè)量結(jié)合的方法進(jìn)行平面控制，建立平面高程控制網(wǎng)，對(duì)軸線、點(diǎn)位、高程和開挖斷面進(jìn)行放線。

布設(shè)洞內(nèi)控制網(wǎng)時(shí),由于洞內(nèi)光線差、粉塵大，每掘進(jìn)至少70m左右，布設(shè)一個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)，組成洞內(nèi)施工導(dǎo)線。導(dǎo)線的轉(zhuǎn)折角采用全站儀至少觀測(cè)兩個(gè)測(cè)回，高程采用水準(zhǔn)儀控制，隨著隧洞的掘進(jìn)，導(dǎo)線測(cè)量必須及時(shí)跟上，以確保貫通精度。

洞內(nèi)斷面測(cè)量是隧洞開挖過程中必不可少的一項(xiàng)工作，隧洞斷面測(cè)量的任務(wù)是測(cè)放出開挖輪廓線。為了減少超挖欠挖，節(jié)約建設(shè)成本，在施工過程中用全站儀隨施工工作面的跟進(jìn)控制隧洞中線及開挖輪廓線，并在掌子面上用紅漆標(biāo)記。

3.3 鉆孔

鉆孔采用YZ28型氣腿式手風(fēng)鉆鉆孔，鉆桿長(zhǎng)度2.6m，一般鉆孔深度都達(dá)到2.5m，鉆頭采用梅花型Φ42mm合金鉆頭。鉆孔時(shí)需保持孔眼、鉆頭、鋼釬一條直線，炮眼位置處巖石應(yīng)大體平整，成型后的炮孔無論是在孔深、孔距、孔位、傾斜角度還是在孔數(shù)上都要滿足爆破設(shè)計(jì)以及有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，同時(shí)孔底要落在爆破設(shè)計(jì)所規(guī)定的平面上。

3.3.1 鉆孔要領(lǐng)

（1）要始終保持孔眼、鉆體、釬桿在一條直線，炮眼位置處巖石大致鑿平。

（2）開門眼一定要低速，推力要小，正常情況下鉆體震顫要有規(guī)律而不震耳；鉆速小推力大將使釬桿彎曲，容易發(fā)生卡鉆故障。

（3）觀水色，如發(fā)現(xiàn)炮孔變清，即證明鉆頭損失，供水不足。

（4）打底眼，斜眼要勤吹風(fēng)，勤進(jìn)退。（5）鋼釬使用應(yīng)檢查彎曲度，大于1mm時(shí)即不可使用。

3.3.2 鉆孔質(zhì)量要求

（1）鉆孔孔位根據(jù)測(cè)量定出的中線腰線及孔位輪廓線確定。

（2）周邊孔在斷面輪廓線上開孔，沿輪廓線調(diào)整的范圍和掏槽孔的孔位偏差不宜大于5cm，其他炮孔的炮位偏差不得大于10cm。

（3）炮孔的孔底落在爆破圖所規(guī)定的平面上。

（4）炮孔方向一致，鉆孔過程中，經(jīng)常進(jìn)行檢查，對(duì)周邊孔應(yīng)特別控制好鉆孔角度。

3.4 布孔

隧洞為達(dá)到光面爆破要求，采用中心掏槽，周邊布設(shè)光面爆破孔的方式。掏槽孔采用8個(gè)空眼十字型直孔掏槽，嚴(yán)格控制孔位布設(shè)及鉆孔的平行度。周邊孔間距按隧洞斷面邊沿布設(shè)，頂拱間距較側(cè)墻小些。

炮眼數(shù)目主要與開挖斷面、巖石性質(zhì)和炸藥性能有關(guān)。炮眼數(shù)目應(yīng)能裝入所需的適量炸藥，通?？筛鶕?jù)各炮眼平均分配炸藥量的原則來計(jì)算炮眼數(shù)目N:

式中，N——炮眼個(gè)數(shù)；

q——單位炸藥消耗量，取2.4kg/m3；

s——開挖斷面面積，本工程為8.9m2；

a——裝藥系數(shù)，指裝藥深度與炮眼長(zhǎng)度的比值，取0.6；

r——每米藥卷的炸藥量，本工程取0.91kg/m。

故取炮眼個(gè)數(shù)為40個(gè)。炮眼布設(shè)見圖1，掏槽孔布置在底板上1.2m處，其深度比其他孔深15cm～20cm，每循環(huán)中掏槽孔進(jìn)尺2.3m～2.5m，為崩落孔提供了良好的臨空面。由于巖石較破碎，為減少超欠挖量周邊孔的間距布置在45cm左右，共17個(gè)。崩落孔均勻的布置在開挖斷面上，其抵抗線在40cm左右。

圖2 炮眼布置示意圖

3.5 裝藥

裝藥前對(duì)清孔炮孔，將風(fēng)管通入孔底利用風(fēng)壓將孔內(nèi)的石渣和水分吹出，炮孔合格后進(jìn)行裝藥。炸藥選用2號(hào)巖石乳化炸藥，裝藥時(shí)將炸藥卷塞進(jìn)炮孔，用炮棍輕輕送入孔底。第二支藥卷中插入延期導(dǎo)爆管，光爆孔中還需插入導(dǎo)爆索，導(dǎo)爆管采用毫秒管1～15段奇數(shù)段共8個(gè)段別，或者秒管1～10段10個(gè)段別?？卓谟命S土封堵（含水量15%～22%）。裝藥結(jié)構(gòu)為:掏槽眼、輔助眼相結(jié)合連續(xù)裝藥，周邊孔為不偶合連續(xù)裝藥，各炮孔均采用反向分節(jié)裝藥。導(dǎo)爆管孔外連接，電雷管引爆，光爆孔遵循密布孔、少裝藥、同時(shí)爆的原則，采用留空氣柱不偶合裝藥的方法。爆破過程中隨時(shí)根據(jù)爆破效果及圍巖情況對(duì)爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，以降低爆破對(duì)圍巖的不利影響，提高爆破質(zhì)量，減少超挖，杜絕欠挖。施工過程中通過多次試驗(yàn)已將炸藥用量?jī)?yōu)化至最?。?.7kg/m3），表1是本次隧洞開挖裝藥量。

表1 炮眼裝藥表

裝藥量控制按下式計(jì)算：

式中，n——炮眼裝藥系數(shù)，取n=0.8；

L——炮眼深度，L=2.5m；

R——每米長(zhǎng)度炸藥重量，r=0.91kg/m。

3.6 爆破

起爆方式采用電起爆法，這種方法有以下特點(diǎn)：①檢測(cè)電雷管和起爆網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量，保證起爆網(wǎng)絡(luò)的可靠性；②起爆人員可以在危險(xiǎn)區(qū)之外的安全地點(diǎn)合閘起爆；③可以一次性起爆大量雷管；④能較準(zhǔn)確地控制起爆時(shí)間、延期時(shí)間和起爆順序。

起爆順序控制：掏槽孔采用1～5段，其余采用7～15段間隔使用，反向起爆，各孔導(dǎo)爆管分別用膠布綁扎在電雷管上起爆。起爆順序?yàn)橄忍筒劭?，再輔助孔再周邊孔，底孔最后起爆。

爆破質(zhì)量控制、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及安全注意事項(xiàng)如下：

（1）炮眼均勻布置?？咨罡鶕?jù)斷面大小，風(fēng)鉆機(jī)具性能和循環(huán)進(jìn)尺要求及時(shí)調(diào)整確定，鉆孔角度一致，保持平行。

（2）為了保證爆破的準(zhǔn)確性，必須對(duì)雷管逐個(gè)進(jìn)行檢查，檢查項(xiàng)目主要有：雷管檢查、導(dǎo)爆索和導(dǎo)爆管連線連接等。

（3）裝藥連線由鉆工分區(qū)負(fù)責(zé)，各自打眼各自裝藥聯(lián)線。鉆工聯(lián)線時(shí)所有動(dòng)力電源撤離掌子面30m以外而改用探照燈或蓄電池礦燈。

（4）進(jìn)行爆破時(shí)，人員撤至飛石、有害氣體和沖擊波的影響范圍之外，且無落石威脅的安全地點(diǎn)。相向開挖的兩個(gè)工作面相距30m或5倍洞徑距離放炮時(shí)，雙方人員均需撤離工作面；相距15m時(shí)，應(yīng)停止一方工作，單向開挖貫通。

4 通風(fēng)除塵

在作業(yè)面入口處布置一臺(tái)GPT-52型軸流式風(fēng)機(jī)，單臺(tái)風(fēng)機(jī)有效送風(fēng)距離為800m，通風(fēng)管管徑D=600mm，用彩條布加工而成。通風(fēng)管布置在距爆破工作面20m的洞頂，爆破后向工作面送風(fēng)，迅速排除炮煙，使工作面很快進(jìn)入下一個(gè)工序。

5 危石排除及出渣運(yùn)輸

當(dāng)洞內(nèi)空氣滿足相關(guān)技術(shù)要求后即用鋼釬進(jìn)行洞內(nèi)危石排除工作，在確認(rèn)施工環(huán)境安全后，進(jìn)行爆破石渣裝運(yùn)。裝運(yùn)時(shí)采用洛陽高峰扒渣機(jī)裝渣，1T工程三輪車運(yùn)輸至洞外，集中堆放。

6 安全施工注意事項(xiàng)

（1）開工前作業(yè)人員需接受安全生產(chǎn)教育培訓(xùn)，認(rèn)真履行崗位職責(zé)。

（2）進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)必須佩戴防護(hù)用品和安全防護(hù)用具。

（3）鉆工到達(dá)工作面時(shí)，檢查工作面、頂部及兩邊圍巖達(dá)到安全狀態(tài)，方可正常開鉆作業(yè)。

（4）爆破物品應(yīng)按規(guī)定辦理領(lǐng)取、運(yùn)輸、使用、退庫(kù)手續(xù)。

（5）裝藥時(shí)使用木質(zhì)炮棍裝藥，嚴(yán)禁火種，無關(guān)人員與機(jī)具均應(yīng)撤離到安全地點(diǎn)。進(jìn)行爆破時(shí)，人員應(yīng)撤離現(xiàn)場(chǎng)其安全距離不少于200m。

（6）爆破后經(jīng)過通風(fēng)排煙，檢查人員再進(jìn)入工作面，檢查有無盲炮、殘余炸藥及雷管，洞內(nèi)有無松動(dòng)巖石。確認(rèn)無誤出渣組方可出渣。

7 結(jié)語

隧洞斷面結(jié)構(gòu)及所穿越的地帶圍巖性質(zhì)不同，其施工方法也不同，留壩縣桑園壩電站工程引水隧洞開挖斷面小，所受巖石夾制作用大，對(duì)爆破要求較高，本文是結(jié)合以前施工經(jīng)驗(yàn)并查閱大量工程實(shí)例、科技書刊，對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行了仔細(xì)的推敲試驗(yàn)，施工效果良好，光面爆破殘孔率達(dá)70%以上，有效的控制了超欠挖工程量，降低了施工成本，工程按計(jì)劃完成了隧洞貫通任務(wù)。陜西水利