沈磊 李濤

摘要 以青海省扎毛水庫(kù)導(dǎo)流洞工程為實(shí)例，探討了上半洞爆破施工設(shè)計(jì)方案中各項(xiàng)爆破參數(shù)的計(jì)算方法，并對(duì)多種爆破施工方案進(jìn)行篩選，結(jié)合以往多次爆破施工經(jīng)驗(yàn)與多次爆破試驗(yàn)結(jié)果，確定了最佳爆破施工方案，實(shí)施后取得良好的爆破效果。該設(shè)計(jì)施工工程開挖質(zhì)量符合要求，在工期和施工進(jìn)度上得到業(yè)主和監(jiān)理單位一致好評(píng)。此操作過程可以為類似工程爆破方案選擇和優(yōu)化提供參考。

關(guān)鍵詞 導(dǎo)流洞；施工；爆破；方案

中圖分類號(hào) S277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）16-05329-03

隧洞開挖爆破設(shè)計(jì)方案的正確選擇是決定隧洞施工成敗的關(guān)鍵因素，直接影響隧洞開挖的進(jìn)度、質(zhì)量和爆破效果。在扎毛水庫(kù)導(dǎo)流洞上半洞的施工過程中，理論計(jì)算的爆破參數(shù)在實(shí)踐中應(yīng)用效果并不是很理想，借鑒專業(yè)施工隊(duì)伍的工作經(jīng)驗(yàn)和多次爆破試驗(yàn)對(duì)爆破設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整后，取得了良好的爆破效果。文章主要對(duì)導(dǎo)流洞上半洞開挖過程的爆破施工方案進(jìn)行分析與探討，并對(duì)最佳爆破施工過程做出詳細(xì)描述以期為類似工程的施工方案選擇與優(yōu)化提供參考。

1 工程概況

扎毛水庫(kù)位于青海省黃南州扎毛鄉(xiāng)境內(nèi)黃河一級(jí)支流隆務(wù)河上，是隆務(wù)河上游的龍頭水庫(kù)，也是集農(nóng)業(yè)灌溉、防洪、發(fā)電為一體的綜合利用工程。主要建筑物為攔河大壩、溢洪洞、導(dǎo)流洞、發(fā)電洞及發(fā)電廠房等。在大壩填筑前，必須先進(jìn)行施工導(dǎo)流，導(dǎo)流洞位于大壩右壩坡坡腳處，進(jìn)口底板高程為2 779.0 m，出口底板高程為2 778.1 m，設(shè)計(jì)洞徑5.0×7.9 m，洞內(nèi)坡降為1/200，導(dǎo)流洞長(zhǎng)184.87 m。山體自然坡度36°～45°，進(jìn)口段岸坡為62°左右。洞室最大高差89 m左右。整體邊坡較穩(wěn)定，地表植被較發(fā)達(dá)，洞軸線走問NE85°。

2 立地概況

導(dǎo)流洞圍巖巖性為三疊系中統(tǒng)青灰-黑灰色中厚-厚層細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖夾黑灰色粉砂巖、板巖，地位方位：NW276°，SW<57°，巖體裂隙較發(fā)達(dá)，多為層狀結(jié)構(gòu)，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅲ～Ⅳ級(jí)，強(qiáng)風(fēng)化層厚度3～5 m，弱風(fēng)化層厚度5～6 m。總體巖體較為完整，但出口段強(qiáng)風(fēng)化層巖體完整性差，多為層狀-碎裂結(jié)構(gòu)。

3 施工方案選擇

導(dǎo)流洞開挖施工采用目前比較流行和實(shí)用的鉆爆法。因?qū)Я鞫磾嗝孑^大，根據(jù)施工總進(jìn)度安排和地質(zhì)情況，采用分期、分段開挖方法。先開挖洞室上半部分共6.0 m高，采用光面爆破施工方案。待上半洞噴錨支護(hù)完畢后再進(jìn)行下半洞開挖，以保證下半洞的施工安全[1]。由于洞身較短，不需設(shè)施工支洞，僅從洞進(jìn)出口兩個(gè)掌子面施工。下半洞高3.3 m，擴(kuò)挖采用2次鉆爆成型的施工方法，一次鉆爆為中部拉槽，預(yù)留側(cè)墻及底板光爆層；2次鉆爆為光爆層爆破，一次成型。

4 上半洞理論爆破設(shè)計(jì)方案

導(dǎo)流洞上半洞在開挖前，先進(jìn)行上半洞理論爆破設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過程如下：

4.1 爆破參數(shù)的選擇 隧洞鉆孔爆破基本參數(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，輔助孔平均炸藥量qn，掏槽孔炸藥量qcut，參數(shù)計(jì)算公式根據(jù)《水利水電工程施工手冊(cè)》（第二卷）土石方工程中所述選用[2]。

巖石單位耗藥量q，隧洞斷面在4～100 m2，按經(jīng)驗(yàn)公式：

4.2 理論爆破設(shè)計(jì)方案掏槽方式選擇及底孔布置 根據(jù)洞身的工程地質(zhì)條件，采用楔形掏槽方式[3]。第一層掏槽孔傾斜角度為60°左右，深度為2.4 m；第2層掏槽孔傾斜角度75°左右，深度為2.2 m；底孔向下傾斜15°鉆孔，鉆孔布置如圖1所示。

圖1 導(dǎo)流洞上半洞理論爆破設(shè)計(jì)方案布置4.3 理論爆破設(shè)計(jì)方案的布孔及裝藥量 因工程現(xiàn)場(chǎng)用的是2#硝銨巖石炸藥，單支藥量為0.15 kg，裝藥量在理論計(jì)算的基礎(chǔ)上，根據(jù)藥卷數(shù)量進(jìn)行略微調(diào)整，各孔裝藥量如表1所示。根據(jù)計(jì)算，上半洞斷面面積34.57 m2，按每個(gè)循環(huán)進(jìn)尺2 m計(jì)算，實(shí)際裝藥量84 kg，比理論計(jì)算的裝藥量83.74 kg，多0.26 kg。各炮孔布置如圖1所示。

4.4 理論設(shè)計(jì)爆破方案的實(shí)施效果 理論爆破設(shè)計(jì)方案經(jīng)過2～3次爆破試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)實(shí)施效果并不是很好，隧洞周邊出現(xiàn)局部超挖和欠挖情況，底部起爆后高低不平，達(dá)不到設(shè)計(jì)高程，每個(gè)循環(huán)進(jìn)尺在1.6～1.8 m，炮孔保存率在20%左右，與預(yù)期理想效果相差較遠(yuǎn)。

5 爆破設(shè)計(jì)方案調(diào)整過程及實(shí)施效果

根據(jù)施工隊(duì)伍多年施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)，項(xiàng)目部總工、施工技術(shù)人員與爆破組長(zhǎng)共同分析認(rèn)為：總體裝藥量比較合適，周邊孔布置也合理。應(yīng)適當(dāng)調(diào)整掏槽孔、掏槽輔助孔、周邊輔助孔和底邊孔的個(gè)數(shù)、位置和裝藥量，以及調(diào)整非毫秒雷管的段位。

5.1 實(shí)際爆破施工方案選擇 在前3次爆破試驗(yàn)失敗后，又經(jīng)過多次爆破試驗(yàn)和計(jì)算，對(duì)炮孔布置和間、排距進(jìn)行調(diào)整。其中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與原設(shè)計(jì)方案保持不變，只是將位置和間、排距進(jìn)行了調(diào)整。將掏槽孔的數(shù)量調(diào)整為10個(gè)，底邊孔的數(shù)量調(diào)整為7個(gè)，相應(yīng)輔助孔平均炸藥量qn仍按如下經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算：

5.2 實(shí)際施工中掏槽方式和底孔選擇 在施工過程中，根據(jù)洞身的工程地質(zhì)條件，施工中仍采用楔形掏槽方式，第一層掏槽孔傾斜角度為60°左右，深度為2.4 m；第2層掏槽孔傾斜角度75°左右，深度為2.2 m，底孔向下傾斜15°鉆孔。鉆孔布置如圖2所示。 因工程現(xiàn)場(chǎng)炸藥單支藥量為0.15 kg，裝藥量實(shí)際施工過程中，進(jìn)行略微調(diào)整，各孔實(shí)際爆破參數(shù)如表2所示。根據(jù)計(jì)算，上半洞斷面面積34.57 m2，實(shí)際裝藥量41.85 kg/m，比理論計(jì)算的裝藥量83.74 kg少0.04 kg。

5.3 調(diào)整后的爆破效果 經(jīng)過多次爆破試驗(yàn)后，證明圖2和表2中的炮孔布置和相應(yīng)的爆破參數(shù)是導(dǎo)流洞上半洞爆破開挖的最佳方案，隧洞周邊出現(xiàn)超挖控制在10 cm以內(nèi)，底部達(dá)到設(shè)計(jì)高程且比較平整，炮孔保存率在70%～80%左右，每個(gè)循環(huán)的進(jìn)尺都在2 m左右。達(dá)到了預(yù)期的理想效果。

6 理論爆破方案與調(diào)整后爆破方案的對(duì)比分析

將導(dǎo)流洞理論爆破參數(shù)與調(diào)整后實(shí)際爆破參數(shù)進(jìn)行對(duì)比（表3），理論設(shè)計(jì)爆破效果差的原因分析如下：一是掏槽孔間距大、布局不合理、裝藥量少、起爆后臨空面不足等引起隧洞周邊欠挖；二是底邊孔的間距過大，爆破后底部不平整；三是輔助孔布局及裝藥量不合理，導(dǎo)致炮孔保存率低，局部有超欠挖現(xiàn)象。

以上分析表明，理論計(jì)算的爆破設(shè)計(jì)方案并不是一成不變的，可根據(jù)工程實(shí)際地形、地質(zhì)條件，因地制宜，調(diào)整爆破設(shè)計(jì)方案，將會(huì)在工作量基本相同的情況下，取得不同的效果。

7 結(jié)束語(yǔ)

青海省扎毛水庫(kù)導(dǎo)流洞上半洞開挖采用光面爆破法施工，項(xiàng)目部選擇有經(jīng)驗(yàn)的施工隊(duì)伍，在隧洞開挖前進(jìn)行多次爆破試驗(yàn)，將理論計(jì)算的爆破設(shè)計(jì)參數(shù)在實(shí)踐的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使爆破設(shè)計(jì)方案達(dá)到最佳效果。洞身開挖日進(jìn)尺達(dá)5 m，洞身沒有欠挖，超挖平均控制在10 cm以內(nèi)，開挖質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。在工期、質(zhì)量和進(jìn)度上，得到業(yè)主和監(jiān)理單位的一致好評(píng)，也為類似工程的爆破方案的選擇和優(yōu)化提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 王昌林.錦屏二級(jí)水電站引水隧洞鉆爆法開挖技術(shù)[J].貴州水力發(fā)電，2011，25（6）：17-20.

[2] 《水利水電工程施工手冊(cè)》編委會(huì).水利水電工程施工手冊(cè)（第2卷）[M].北京：中國(guó)電力出版社，2002.

[3] 翁國(guó)勇，葛建波，李強(qiáng).楔形掏槽和直眼掏槽技術(shù)在朗外河電站引水隧洞開挖爆破中的應(yīng)用比較[J].水利水電技術(shù)，2008，39（3）：52-56.42