耿 忠

(綏中縣水利技術(shù)推廣站，遼寧葫蘆島125200)

特小斷面引水隧洞光面爆破質(zhì)量控制措施分析

耿 忠

(綏中縣水利技術(shù)推廣站，遼寧葫蘆島125200)

巖石洞室開(kāi)挖施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以炮孔痕跡保存率、巖石壁面局部超、欠挖及平整度為主。通過(guò)綏中縣大風(fēng)口水庫(kù)應(yīng)急供水工程引水隧洞工程洞挖施工案例，具體分析影響引水隧洞洞挖光面爆破質(zhì)量產(chǎn)生的原因，提出洞挖光面爆破質(zhì)量控制具體措施和方法。

特小斷面;引水隧洞;洞挖;光面爆破;質(zhì)量控制

1 工程概況

大風(fēng)口水庫(kù)應(yīng)急供水工程任務(wù)是在狗河流域修建取水首部，通過(guò)引水隧洞將水輸送到大風(fēng)口水庫(kù)，經(jīng)大風(fēng)口水庫(kù)調(diào)節(jié)后供水給東戴河新區(qū)。水庫(kù)總庫(kù)容為0.8 ×108m3，輸水隧洞全長(zhǎng)為6.295 km，進(jìn)口底高程為106.0 m，出口底高程為105.5 m，隧洞坡降i=0.08‰。輸水隧洞進(jìn)口位于大壩下游右岸的山坡上，與穿越壩體的引水鋼管連接，通過(guò)調(diào)流閥將引水壓力流轉(zhuǎn)換為無(wú)壓流后進(jìn)入輸水隧洞;出口位于大風(fēng)口水庫(kù)大壩上游左岸的山谷中;設(shè)計(jì)在樁號(hào)1+988和3+798 m處設(shè)有兩條施工支洞，單頭掘進(jìn)長(zhǎng)度為800～1 300 m。

引水隧洞圍巖巖性主要為凝灰?guī)r、流紋斑巖，洞室圍巖多以Ⅲ類(lèi)為主，成洞條件良好，進(jìn)洞口局部存在Ⅳ、Ⅴ類(lèi)圍巖不良地質(zhì)段。隧洞洞身Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類(lèi)圍巖采用圓拱直墻式混凝土襯砌斷面，洞寬2.0 m，高3.0 m，Ⅱ類(lèi)圍巖混凝土噴錨襯砌斷面，洞寬2.8 m，高3.0 m(水工建筑物地下開(kāi)挖工程施工規(guī)范SL378—2007為特小斷面)。隧洞洞挖采用鉆爆法施工，設(shè)計(jì)Ⅳ～Ⅴ類(lèi)圍巖采用鋼拱架掛網(wǎng)噴混凝土臨時(shí)支護(hù)，Ⅲ～Ⅴ類(lèi)圍巖采用襯砌混凝土永久支護(hù)，Ⅱ類(lèi)圍巖采用掛網(wǎng)噴混凝土永久支護(hù)。

2 施工初期存在的質(zhì)量問(wèn)題

施工初期，通過(guò)對(duì)主洞k1+947-k2+085、k5+970-k6+171兩段15個(gè)斷面(斷面間距10 m)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)查看和量測(cè)，未發(fā)現(xiàn)欠挖現(xiàn)象，但爆破質(zhì)量存在如下問(wèn)題:

1)相鄰兩茬炮之間的銜接臺(tái)階外傾值較大，其中臺(tái)階外傾值＜10 cm的點(diǎn)占量測(cè)點(diǎn)總數(shù)的73%，外傾值＞10 cm的點(diǎn)占量測(cè)點(diǎn)總數(shù)的27%;

2)炮孔痕跡保存率僅為47%。且炮孔孔底60 cm周邊范圍內(nèi)的巖壁破損嚴(yán)重;

3)主洞腰線以下邊墻徑向超挖較大，右側(cè)尤為明顯，其中超挖在0～15 cm的點(diǎn)占量測(cè)點(diǎn)總數(shù)的47%，＞15cm的點(diǎn)占量測(cè)點(diǎn)總數(shù)的53%。

3 影響洞挖光面爆破質(zhì)量的原因分析

巖石洞室開(kāi)挖施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以炮孔痕跡保存率、巖石壁面局部超、欠挖及平整度為主。隧洞洞身采用光面爆破開(kāi)挖，可最大限度保護(hù)周邊巖體的穩(wěn)定性，發(fā)揮圍巖的自身承載能力，同時(shí)減少超挖量。根據(jù)斷面巖性情況結(jié)合以上量測(cè)結(jié)果對(duì)影響洞挖光面爆破質(zhì)量原因分析如下:

3.1 地質(zhì)條件及爆破參數(shù)

k1+947-k2+085段主要為凝灰?guī)r，為中生界白堊系下統(tǒng)義縣組(K1y)流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r，灰～灰白色，凝灰質(zhì)結(jié)構(gòu)，假流紋構(gòu)造，局部可見(jiàn)有傾角很小的沉積韻律(層狀構(gòu)造)。礦物成分主要為晶屑、巖屑膠結(jié)物，其中晶屑主要有石英屑、條文長(zhǎng)石屑、更長(zhǎng)石屑及綠泥石屑，膠結(jié)物主要為火山灰及火山玻璃;k5+970-k6+171段主要為燕山晚期第一階段侵入((Q)λπ53(1))流紋斑巖:肉紅色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀、氣孔狀構(gòu)造。斑晶主要為長(zhǎng)石、石英及少量暗色礦物，基質(zhì)由石英和長(zhǎng)石組成，呈球粒結(jié)構(gòu)及微嵌結(jié)構(gòu)。

以上量測(cè)斷面圍巖均比較完整，強(qiáng)度較高，屬Ⅲ類(lèi)圍巖，但局部超挖值較大，炮孔痕跡保存率未達(dá)到規(guī)范要求。原因?yàn)?①因?yàn)閲鷰r裂隙較多，造成爆破后閉合裂隙開(kāi)裂，產(chǎn)生滑動(dòng)面超挖;②爆破裝藥量過(guò)大，在爆破施工過(guò)程中沒(méi)有根據(jù)短期地質(zhì)預(yù)報(bào)掌握掌子面前方圍巖情況，未及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)，造成爆破超挖，同時(shí)影響炮孔痕跡保存率。

3.2 施工放樣精度及復(fù)測(cè)

1)施工放樣精度不高:隧洞洞身掌子面施工放樣產(chǎn)生偏差過(guò)大時(shí)，不僅造成隧洞中軸線偏離，而且影響設(shè)計(jì)輪廓線及周邊光爆孔的孔位。

2)施工復(fù)測(cè)不及時(shí):洞挖施工測(cè)量軸線以激光指向儀控制為主，測(cè)量放樣復(fù)核為輔，當(dāng)激光指向儀由于爆破震動(dòng)發(fā)生偏移時(shí)，若不及時(shí)測(cè)量校核，也會(huì)造成隧洞中軸線偏離，造成洞身產(chǎn)生線性超挖。k2+674-k2+694較為明顯，根據(jù)復(fù)測(cè)結(jié)果為激光指向儀定位產(chǎn)生偏差，而沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行復(fù)測(cè)。

3.3 工人思想素質(zhì)與操作技術(shù)水平低

1)鉆孔工人為減少鉆孔工程量，不按作業(yè)指導(dǎo)書(shū)及圖紙要求進(jìn)行，私自調(diào)整孔距。

2)鉆工技術(shù)水平直接影響周邊孔的開(kāi)孔位置，方向、外插角度等，而且其技術(shù)素質(zhì)也影響開(kāi)挖輪廓是否圓順，邊墻是否順直以及爆破炮孔痕跡保存率等［1］。鉆孔沒(méi)有嚴(yán)格按照“準(zhǔn)、直、齊、平”要領(lǐng)進(jìn)行施工。

3.4 綜合成本控制意識(shí)差

鉆爆周邊孔施工作業(yè)指導(dǎo)書(shū)設(shè)計(jì)采用間隔不耦合裝藥導(dǎo)爆索光面爆破，但由于鉆孔爆破施工人員的績(jī)效沒(méi)有與混凝土襯砌成本放在一起考核，導(dǎo)致鉆爆作業(yè)人員單方面考慮掘進(jìn)速度與洞挖施工成本，周邊孔沒(méi)有使用導(dǎo)爆索進(jìn)行不耦合半秒微差光面爆破施工，直接影響炮孔痕跡保存率。

3.5 鉆孔機(jī)具

施工采用TY—28手風(fēng)鉆機(jī)，機(jī)身與鉆桿有一定距離，特別是右側(cè)有注油器，鉆機(jī)鋼釬不能與周邊眼對(duì)正、對(duì)齊，容易造成施工臺(tái)階及外傾角度。

4 質(zhì)量整改與控制措施

4.1 改變觀念、提高全員質(zhì)量意識(shí)

1)要建立嚴(yán)格的施工管理制度并從思想上提高施工人員的質(zhì)量意識(shí)，要求施工人員在掌握施工技術(shù)要領(lǐng)的基礎(chǔ)上了解施工規(guī)范的要求。

2)組織施工技術(shù)管理人員和作業(yè)人員召開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)議，提出存在的質(zhì)量問(wèn)題，針對(duì)洞挖爆破施工超挖原因進(jìn)行技術(shù)分析，提出解決問(wèn)題的方法。

3)加強(qiáng)對(duì)技術(shù)規(guī)范學(xué)習(xí)，提高全員質(zhì)量意識(shí)，改變施工人員“寧超勿欠”的觀念。

4.2 測(cè)量放樣和復(fù)測(cè)檢查控制

1)洞挖施工測(cè)量放樣應(yīng)遵守下列規(guī)定:①施工放樣之前應(yīng)編制施工放樣總圖，不同的圍巖類(lèi)型采用不同的布置放樣;②細(xì)部放樣輪廓點(diǎn)相對(duì)于洞軸線的點(diǎn)位中誤差:開(kāi)挖輪廓線≤5 cm;③開(kāi)挖放樣應(yīng)在掌子面上標(biāo)定中線腰線和開(kāi)挖輪廓線，必要時(shí)還應(yīng)標(biāo)出鉆孔位置。

2)采用激光指向儀定位和控制吊線定位相結(jié)合的施工方法進(jìn)行放樣施工，一周內(nèi)必須進(jìn)行2～3次測(cè)量復(fù)核，確保洞挖走向、高程、周邊輪廓線滿(mǎn)足設(shè)計(jì)尺寸要求。

3)周邊輪廓線光面爆破孔的孔距控制在40～50 cm，確保所有周邊孔均布置在設(shè)計(jì)輪廓線上，孔位誤差控制在5 cm以?xún)?nèi)。

4.3 鉆孔施工控制

1)施工人員:選用經(jīng)驗(yàn)豐富，技術(shù)熟練的鉆工進(jìn)行周邊孔鉆孔。

2)孔距:按設(shè)計(jì)布孔圖進(jìn)行施工，視地質(zhì)條件周邊孔間距按40～50 cm控制，地質(zhì)條件差，取小值;地質(zhì)條件好，取大值。

3)開(kāi)孔角度:周邊孔鉆孔按2-3°的斜率外插。周邊孔外插斜率控制得當(dāng)，不僅可以保證兩茬炮的臺(tái)階形差控制在合理范圍內(nèi)，而且可以有效控制工程的成本。

4)孔位:要求所有的周邊孔均布置在設(shè)計(jì)輪廓線上開(kāi)孔，孔位誤差≤5 cm，開(kāi)始鉆孔時(shí)，安排兩人負(fù)責(zé)開(kāi)孔，一人負(fù)責(zé)鉆孔的方向，鉆孔略向外傾斜2°～3°，各鉆孔之間保持平行，另外一人負(fù)責(zé)保證鉆頭固定落在放樣輪廓線的準(zhǔn)確點(diǎn)位上，鉆孔穩(wěn)定或深度達(dá)到5 cm后方能離開(kāi)，這樣周邊孔的間距及周邊孔的開(kāi)孔角度都得以保證。

4.4 裝藥與爆破控制

光面爆破的關(guān)鍵是需要根據(jù)圍巖類(lèi)型和地質(zhì)巖石的強(qiáng)度變化情況，及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)，提高爆破效率和爆破效果。

1)炮孔經(jīng)檢查合格后，方可進(jìn)行裝藥爆破。

2)裝藥控制:①炮孔的裝藥、堵塞和引爆線路的聯(lián)結(jié)，要求為專(zhuān)業(yè)炮工，按設(shè)計(jì)的爆破方案進(jìn)行;②裝藥結(jié)構(gòu)，裝藥嚴(yán)格遵守安全爆破操作規(guī)程，裝藥前進(jìn)行清孔，爆破孔采取柱狀連續(xù)裝藥，周邊孔采取空氣間隔裝藥，裝藥做到孔底齊平，不能僅以作業(yè)面圍巖情況為準(zhǔn)進(jìn)行控制;③裝藥集中度 ，掏槽孔、塌落爆破孔采取柱狀連續(xù)裝藥，周邊輪廓線光面爆破孔采用導(dǎo)爆索空氣間隔不耦合裝藥，將小藥卷綁扎于竹片上，孔眼處增加30 cm左右的炮泥封堵。導(dǎo)爆索串接。根據(jù)短期地質(zhì)預(yù)報(bào)及經(jīng)驗(yàn)調(diào)整周邊輪廓線光面爆破孔的裝藥量，以達(dá)到炮孔痕跡保存率要求;④為加強(qiáng)光爆效果，采用人工加工小裝藥卷，進(jìn)行周邊輪廓線光面爆破孔的裝藥爆破施工，使其達(dá)到炮孔痕跡保存率要求。

3)爆破效果控制:裝藥完成后，孔口處30 cm進(jìn)行封堵，堵塞質(zhì)量要達(dá)到不漏氣以增加爆破效果。

4)起爆控制:起爆順序:掏槽孔→崩落孔→底孔→周邊孔，半秒延發(fā)、分段起爆。以削弱振動(dòng)強(qiáng)度，減少爆破地震波對(duì)圍巖的擾動(dòng)，即盡可能減少對(duì)圍巖整體性和穩(wěn)定性的破壞。

光面爆破最忌諱裝藥過(guò)量，特別是軟弱圍巖的拱部、拱腳處，容易破壞隧道的穩(wěn)定性，可以通過(guò)增加導(dǎo)向孔(空孔)來(lái)解決。以便爆破時(shí)爆炸應(yīng)力在輪廓線上集中，特別是導(dǎo)向孔處成倍增加，引導(dǎo)爆炸產(chǎn)生的徑向裂隙會(huì)優(yōu)先沿光面孔中心連線而成。同時(shí)由于導(dǎo)向孔處的應(yīng)力增加，降低了其他方向上的應(yīng)力分布，結(jié)果在一定范圍內(nèi)抑制了其他方向裂隙的發(fā)育，使圍巖更少受到擾動(dòng)損壞。

4.5 增加施工投入控制

1)增加導(dǎo)向孔(空眼)解決局部光面爆破難度，增加導(dǎo)向孔雖然加大了鉆孔時(shí)間，但也會(huì)使裝藥量大幅度降低，易改善開(kāi)挖成形，節(jié)省處理超挖的時(shí)間。

2)周邊輪廓線光面爆破孔采用人工加工小裝藥卷、導(dǎo)爆索不耦合裝藥爆破，以達(dá)到炮孔痕跡保存率要求。

4.6 加強(qiáng)施工管理控制

1)加強(qiáng)作業(yè)人員技術(shù)培訓(xùn)，對(duì)操作水平低的工人進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作培訓(xùn)，培訓(xùn)后進(jìn)行實(shí)際操作考核，對(duì)仍達(dá)不到要求的給予更換處理。

2)施工技術(shù)人員實(shí)行值班檢查制，每個(gè)循環(huán)的工序施工技術(shù)人員都要進(jìn)行詳細(xì)的檢查，主要檢查放樣孔位的準(zhǔn)確誤差，提高鉆孔質(zhì)量。

3)簽訂洞挖質(zhì)量保證責(zé)任制，實(shí)行重獎(jiǎng)重罰，按殘孔率、不欠挖，少超挖等指標(biāo)達(dá)到規(guī)范規(guī)定要求的指標(biāo)不同，實(shí)行不同的獎(jiǎng)勵(lì)和處罰。

5 結(jié)論

通過(guò)采取以上的質(zhì)量控制措施，隧洞洞身成型質(zhì)量明顯提高，開(kāi)挖斷面技術(shù)指標(biāo)符合規(guī)范要求，局部超挖基本控制在15 cm以?xún)?nèi)，炮孔痕跡保存率由初期的47%提高到72%;另外有效的超欠挖控制，不僅保證了鉆孔爆破施工質(zhì)量，而且避免了二次開(kāi)挖與襯砌混凝土超填量，降低了施工成本，加快了施工進(jìn)度。

［1］侯鴻飛.水利工程施工與質(zhì)量控制簡(jiǎn)析［M］.鄭州:黃河水利出版社，2009:89-91.

Analysis on Smooth Blasting Quality Control Measures for Diversion Tunnel with Small Section

GENG Zhong
(Liaoning Province Zhuizhong County Water Conservancy Technology Extension Station，Huludao 125200，China)

The bore traces of preservation rate，rock wall local super，under excavation and leveling are mainly used to evaluate the rock excavation construction quality standards.Through the diversion tunnel excavation case of emergency water supply project at Suizhong County Dafengkou reservoir，the impact reasons for the water diversion tunnel excavation blasting quality are analyzed and provide some concrete measures and methods for the tunnel smooth blasting quality control.

micro section，diversion tunnel，tunnel，smooth blasting，quality control

TV542

A

1007-7596(2014)05-0032-03

2014-01-09

耿忠(1970-)，男，遼寧綏中人，工程師，從事水利工程建設(shè)管理。