趙文升 楊晶 封磊

摘 要：針對地下洞室薄壁擴(kuò)挖施工技術(shù)問題，在新疆國投科克塔斯水庫導(dǎo)流洞工程改建段擴(kuò)挖施工過程中，對其常規(guī)施工方法、工藝進(jìn)行了大膽優(yōu)化、歸納總結(jié)，提出了地下洞室薄壁擴(kuò)挖施工新方法，確保了導(dǎo)流洞改建段擴(kuò)挖成功實施，對以后類似工程施工有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：地下洞室；薄壁；擴(kuò)挖；方法

一、概述

新疆國投科克塔斯水庫位于伊寧市北部的匹里青河出山口水文站上游0.5km處，水庫距伊寧市約30km，距國投伊犁電廠3.2km，水庫是以工業(yè)和城鎮(zhèn)生活供水、灌溉兼顧防洪和發(fā)電等綜合利用的水利樞紐工程。樞紐主要建筑物由混凝土面板堆石壩、溢洪道、引水發(fā)電洞、灌溉洞及電站廠房等建筑物組成。

為了滿足國投科克塔斯水庫主體工程需要，原右岸導(dǎo)流洞導(dǎo)0+337.00～導(dǎo)0+518.00段改建成泄洪排沙洞，需要對原導(dǎo)流洞進(jìn)行二次擴(kuò)挖。導(dǎo)流洞改建段擴(kuò)挖長度181m，頂拱擴(kuò)挖厚度由1.05m漸變至1.596m，邊墻擴(kuò)挖厚度為0.07m～0.23m不等，其中擴(kuò)挖厚度0.07m～0.15m長15m，厚度0.15m～0.23m長166m。

導(dǎo)流洞改建段主要位于弱風(fēng)化卸荷玄武巖體內(nèi)，局部為微風(fēng)化～新鮮玄武巖，屬Ⅲ～Ⅱ類圍巖。改建段斷面較小，全部采用機(jī)械擴(kuò)挖，效率較低，進(jìn)度較慢，成本較高。根據(jù)改建段實際圍巖情況并通過生產(chǎn)性試驗，首次提出了地下洞室薄壁擴(kuò)挖施工新方法，確保了導(dǎo)流洞改建段擴(kuò)挖成功實施。

二、方法特點

（一）地下薄壁開挖施工方法，降低洞室擴(kuò)挖難度，優(yōu)化施工工序，節(jié)約施工成本投入，增加經(jīng)濟(jì)效益，更重要是加快了施工進(jìn)度。

（二）采用地下洞室薄壁擴(kuò)挖方法，一方面解決機(jī)械施工難以正常發(fā)揮效率的難題，另一方面可以沿軸線方向多開工作面進(jìn)行一次爆除作業(yè)，解決施工機(jī)械長時間在洞室內(nèi)作業(yè)產(chǎn)生廢氣難以及時排出對施工人員職業(yè)健康造成傷害問題。

（三）采用薄壁擴(kuò)挖新方法，施工期間采用簡易臺架，爆破后采用集中出渣，減少了擴(kuò)挖施工對洞室交通的影響。

三、適用范圍

本方法適用于Ⅰ～Ⅳ類圍巖、開挖斷面小、施工機(jī)械難以施展的地下洞室薄壁擴(kuò)挖施工。

四、工藝原理

薄壁擴(kuò)挖施工是在地下洞室常規(guī)開挖方法的基礎(chǔ)上，對工藝進(jìn)行優(yōu)化、調(diào)整。沿洞軸線方向分兩到三個工作面，對擴(kuò)挖厚度0.15以下直接采用破碎錘及風(fēng)鎬進(jìn)行，厚度在0.15以上采用人工打縱向水平光爆孔或鉆徑向潛孔（帶5°俯角）進(jìn)行爆破，鉆孔設(shè)備為YT-28手風(fēng)鉆。水平孔單循環(huán)進(jìn)尺為1m，孔間距為20cm，裝藥量按100g/m控制。垂直邊墻淺孔孔深超出設(shè)計邊線5～10cm，超深部分裝柔性材料，孔間距按20cm，梅花狀布置，單孔藥量為0.06kg。鉆孔孔徑為42mm，炸藥全部采用2#巖石乳化炸藥，采用非電管和導(dǎo)爆索傳爆，電雷管起爆。

五、施工工藝流程及操作要點

（一）薄壁擴(kuò)挖工藝流程

（二）操作要點

1、破碎錘擴(kuò)挖

導(dǎo)流洞頂部擴(kuò)挖（按常規(guī)方法）完成后，進(jìn)行兩側(cè)邊墻擴(kuò)挖。擴(kuò)挖前根據(jù)洞室斷面大小及工作面實際情況選擇合適的施工機(jī)械。擴(kuò)挖施工中盡量調(diào)整施工機(jī)械和工作面間的角度，以充分發(fā)揮機(jī)械施工的效率。

2、采用縱向水平孔及徑向垂直淺孔施工

對擴(kuò)挖厚度0.15以下直接采用破碎錘及風(fēng)鎬進(jìn)行，厚度在0.15以上采用人工打縱向水平光爆孔或鉆徑向潛孔（帶5°俯角）進(jìn)行爆破，鉆孔設(shè)備為YT-28手風(fēng)鉆。水平孔單循環(huán)進(jìn)尺為1m，孔間距為20cm，裝藥量按100g/m控制。垂直邊墻淺孔孔深超出設(shè)計邊線5～10cm，超深部分裝柔性材料，孔間距按20cm，梅花狀布置，單孔藥量為0.06kg。鉆孔孔徑為42mm，炸藥全部采用2#巖石乳化炸藥，采用非電管和導(dǎo)爆索傳爆，電雷管起爆。出渣采用裝載機(jī)端渣出洞后裝車運輸至指定渣場。薄壁爆破裝藥參數(shù)見表5-1。

六、資源配置

（一）機(jī)械設(shè)備配置見表6-1

（二）勞動力配置見表6-2

七、質(zhì)量控制及保證措施

1、嚴(yán)格按設(shè)計圖紙、設(shè)計修改通知及相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行施工。

2、開挖前認(rèn)真做好爆破方案設(shè)計，做好光面爆破參數(shù)設(shè)計，選擇和確定合理的爆破參數(shù)，獲得比較滿意的爆破面和形成光滑的最終開挖斷面，使在最小開挖線外的超挖量最小。

3、采用先進(jìn)的測量控制手段，每次爆破后均進(jìn)行開挖掘進(jìn)細(xì)部放樣，掌子面上用紅油漆畫出開挖輪廓線，并標(biāo)定頂拱中心線和兩側(cè)腰線。

4、開挖中及時測繪開挖斷面，進(jìn)行測量導(dǎo)線復(fù)測，每循環(huán)進(jìn)行測量放樣時，均對上一循環(huán)開挖斷面進(jìn)行規(guī)格檢查，并將超欠挖情況及時通知鉆孔人員，以便對鉆孔角度進(jìn)行調(diào)整，減小超挖，對欠挖的部位及時進(jìn)行處理，確保隧洞的開挖尺寸和規(guī)格滿足設(shè)計要求。

5、在開挖過程中，根據(jù)巖石變化情況，經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后及時修正爆破參數(shù)，以便盡量減少超挖和不欠挖。在不良地質(zhì)洞挖段的開挖嚴(yán)格控制爆破參數(shù)，采用小藥量爆破。

6、鉆孔嚴(yán)格按照設(shè)計鉆爆圖施工，各鉆手分區(qū)、分部位定人定位施鉆，每排炮由值班工程師按“平、直、齊”的要求進(jìn)行檢查。周邊孔偏差不大于5cm/m，爆破孔偏差不大于10cm，以減少超挖和減輕對圍巖的破壞。

7、對全部施工過程，進(jìn)行嚴(yán)格的全面質(zhì)量管理，質(zhì)檢部門隨時對洞內(nèi)的施工質(zhì)量進(jìn)行檢查，杜絕質(zhì)量事故的發(fā)生。

八、安全管理及保證措施

1、特殊地質(zhì)條件的導(dǎo)流洞石方開挖必須針對不同的巖石結(jié)構(gòu)和地質(zhì)構(gòu)造，分別采取措施，分段施工。必要時可用超前鉆孔，在探明了地質(zhì)實際狀況后，并擬定了支護(hù)、掘進(jìn)方案后，再行開挖。

2、對新開挖的巖面及時加強(qiáng)支護(hù)和快速噴護(hù)，增加圍巖強(qiáng)度。

3、加強(qiáng)施工期觀測，在斷層附近，埋設(shè)收斂計并準(zhǔn)確記錄。及時預(yù)報圍巖變形情況，做到心中有數(shù)，對采取防范措施提供可靠的數(shù)據(jù)。

4、在圍巖類別差的地段施工時，除了正常施工方案外，還必須有應(yīng)急預(yù)案，項目部領(lǐng)導(dǎo)專人負(fù)責(zé)，組成專門班子，備足備好物資、器材和設(shè)備。遇到緊急情況，立即啟動應(yīng)急方案。

5、嚴(yán)格遵守爆破制度，并在爆破范圍內(nèi)設(shè)立爆破警戒線和安全崗，確保設(shè)備和人員安全。

6、參與爆破人員必須持證上崗，并嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行操作。

7、嚴(yán)格按照規(guī)范要求管好爆破器材，爆破材料不得在工地隨意堆放。

8、工地設(shè)備及設(shè)施要加強(qiáng)現(xiàn)場防火。

9、做好安全用電，防止漏電傷人。

10、做好洞內(nèi)通風(fēng)和排水工作。

11、做好洞內(nèi)有毒有害和易燃易爆氣體的安全監(jiān)測和預(yù)報，預(yù)防瓦斯爆炸和巖爆等不安全事故發(fā)生。

九、結(jié)束語

采用地下洞室薄壁擴(kuò)挖方法，一方面解決機(jī)械施工難以正常發(fā)揮效率的難題，另一方面可以沿軸線方向多開工作面進(jìn)行一次爆除作業(yè)，解決施工機(jī)械長時間在洞室內(nèi)作業(yè)產(chǎn)生廢氣難以及時排出對施工人員職業(yè)健康造成傷害問題。同時降低洞室擴(kuò)挖難度，優(yōu)化施工工序，加快了施工進(jìn)度，節(jié)約施工成本投入，增加經(jīng)濟(jì)效益。地下洞室薄壁擴(kuò)挖法，在水利水電工程施工方面很少應(yīng)用，對國內(nèi)其它地下洞室開挖施工具有借鑒和推廣意義，尤其對于小斷面洞室擴(kuò)挖，可普遍推廣。