于 志 強，　王　偉

(1.中國人民武裝警察部隊 水電第八支隊，四川 成都　611130；2.中國人民武裝警察部隊 水電第三總隊，四川 成都　611130)

?

淺談泄洪洞摻氣坎結(jié)構(gòu)開挖施工方法

于 志 強1，王偉2

(1.中國人民武裝警察部隊 水電第八支隊，四川 成都611130；2.中國人民武裝警察部隊 水電第三總隊，四川 成都611130)

介紹了某電站工程泄洪洞摻氣坎施工情況，提出了分層分區(qū)光面爆破及預(yù)裂爆破相結(jié)合的施工方法并對這種施工方法及施工工藝進行了論述，結(jié)果表明：該方法的開挖效果安全可靠，值得進一步推廣應(yīng)用。

摻氣坎；分層分區(qū)；施工工藝；泄洪洞

隨著水利水電工程建設(shè)的高速發(fā)展，地下大洞室爆破開挖結(jié)構(gòu)類型層出不窮，地下洞室開挖施工向“深、大、難”方向發(fā)展，由于結(jié)構(gòu)部位爆破開挖質(zhì)量引發(fā)的工程安全問題越來越引起重視，因此，合理選擇爆破方法的重要性已愈顯突出。地下洞室開挖的方法很多，結(jié)合工程實例，介紹了分層分區(qū)光面爆破及預(yù)裂爆破相結(jié)合的施工方法。

1　工程概況

某水電站廠房泄洪洞洞身為無壓隧洞，由上平段和龍落尾段組成。上平段下游接龍落尾段，龍落尾段由渥奇曲線段、斜坡段和反弧段組成。

經(jīng)摻氣突擴后，龍落尾段洞身斷面尺寸為(15～17.1)m×18 m(寬×高)城門洞型，直墻高14 m。龍落尾段地面為陡峻坡體，溝脊相向，傾向NE，整體地形坡度為40°～45°，洞身垂直埋深50～375 m。龍落尾段斷層發(fā)育，以陡傾角為主，平均發(fā)育密度為0.5條/10 m。斷層F3、F28、f544規(guī)模較大，寬0.5～2 m，以角礫化構(gòu)造巖為主，局部夾斷層泥。龍落尾段局部為弱風化、弱卸荷巖體，構(gòu)造發(fā)育，巖體透水性增大。圍巖以Ⅲ1、Ⅲ2類為主，局部洞段為IV類圍巖(圖1)。

經(jīng)多方商議研究決定采用分層分區(qū)光面爆破及預(yù)裂爆破相結(jié)合的方法施工。

2　施工分層及分區(qū)

2.1施工分層

龍落尾摻氣坎處開挖斷面尺寸為24.2 m×24.7 m(城門洞型)，在摻氣坎處分三層進行開挖，第一層開挖高度為12.8 m,第二層開挖高度為9.9 m、第三層開挖高度為2 m。其中第一層分三區(qū)進行爆破。具體開挖分層情況見圖2。

圖1　摻氣坎三維圖

圖2　摻氣坎開挖分層圖

2.2施工分區(qū)

摻氣坎I層計劃分四個區(qū)進行開挖:

①區(qū)為順水流方向掏槽區(qū)，首先在摻氣坎通風豎井部位進行掏槽,再順洞軸線方向擴槽，槽寬2 m。

②區(qū)為頂拱中部拉槽區(qū)，利用已開挖完成的①區(qū)作為鉆孔操作空間，在摻氣坎中部洞軸線垂直于洞軸線方向進行拉槽，槽寬2 m。

③區(qū)為摻氣坎上下游擴挖區(qū)，待②區(qū)開挖完成后，利用②區(qū)作為鉆孔孔間，分上下游進行摻氣坎頂拱擴挖。

④區(qū)為邊墻擴挖區(qū)，③區(qū)擴挖完成、形成鉆孔平臺后進行豎向鉆孔邊墻擴挖。

摻氣坎Ⅱ、Ⅲ層分兩區(qū)進行開挖，其中①區(qū)為龍落尾主洞的開挖，主洞開挖完成形成爆破臨空面后進行邊墻突變部位的開挖，該區(qū)為開挖②區(qū)。

具體開挖分區(qū)情況見圖3。

圖3　摻氣坎開挖分區(qū)圖

3　施工工藝

3.1測量放樣

(1)上層開挖測量放樣。

上層開挖采用水平光爆的方式施工。為確保開孔精確，開挖施工放樣均按照爆破設(shè)計，對設(shè)計孔位進行逐孔放樣，開孔點測放后，每間隔一個孔在開孔點后方4 m處測放一個方向控制點，在起拱、頂拱中心部位以及開孔線后方5 m處測放增加一個方向控制點，以確保造孔控制精度。同時，在隧洞內(nèi)側(cè)測放一條樁號線，利于標識位置。測量孔孔位用紅油漆標注于巖面上，測量放樣成果表經(jīng)作業(yè)班組技術(shù)員、現(xiàn)場質(zhì)檢員會簽后提交于開挖作業(yè)班組進行施工。

(2)中層開挖測量放樣。

中層開挖施工采用垂直光爆的方式進行施工。施工測量放樣前，首先對邊墻進行超欠挖檢查，對欠挖的地方必須進行處理。邊墻欠挖處理完成后，將光爆鉆孔施工面清理干凈，清理出寬度為2～2.5 m的工作面，確保無松渣、浮渣，大致平整，將平面起伏控制在0.5 m以內(nèi)；對于不滿足平整度要求的部位采用手風鉆檢平，以便于測量人員精確放點，同時滿足鉆機定位架穩(wěn)定搭設(shè)。施工放樣按照鉆爆設(shè)計每兩個孔測放一個孔位點，同時，在孔位點后方1.7 m處測放一個方向點；在結(jié)構(gòu)變化部位，逐孔放孔位點和方向點；梯段開挖施工放樣，進行開挖梯段高度的控制，確保底板保護層厚度不小于2 m。光面爆破孔施工完成、進行梯段爆破施工前，在兩側(cè)邊墻上距離底板頂面0.5 m處測放高程控制點，以便于作業(yè)班組技術(shù)員控制本段梯段孔孔深。測量孔孔位用紅油漆標注于巖面上，測量放樣成果表經(jīng)作業(yè)班組技術(shù)員、現(xiàn)場質(zhì)檢員會簽后提交于開挖作業(yè)班組進行施工。

(3)下層開挖測量放樣。

下層開挖施工采用水平光爆的方式進行施工，開挖方式與上層開挖施工相近，故不再敘述。

3.2爆破鉆孔

設(shè)計開挖結(jié)構(gòu)輪廓測量放樣完成即進行鉆孔前的準備工作、造孔施工，在鉆孔施工中，控制鉆孔孔位偏差、孔向偏差、孔深偏差均必須符合爆破設(shè)計和規(guī)范要求，每排炮按“平、直、齊”的要求進行檢查，周邊光爆孔、預(yù)裂孔開孔與測量點位偏差不大于3 cm，其他鉆孔孔位偏差小于10 cm。鉆孔作業(yè)中必須保護好孔口，炮孔鉆完后，用編織袋或棉紗堵塞孔口進行保護，防止石渣掉入孔內(nèi)(尤其是中層爆破孔)。對于因堵塞無法裝藥的鉆孔，應(yīng)予吹孔或補鉆。每個鉆孔施工完畢，現(xiàn)場作業(yè)班組長對鉆孔進行初部檢查并及時糾正偏差，所有鉆孔完成后，作業(yè)隊當班技術(shù)員進行復(fù)檢，對不符合要求的鉆孔立即要求補打，最后將檢查結(jié)果通知項目部終檢，由終檢人員重點檢查周邊孔，所有鉆孔符合要求后報請現(xiàn)場監(jiān)理工程師驗收后進行下一步工序。為確保鉆孔施工質(zhì)量，加快驗收進程復(fù)檢和終檢，應(yīng)在施工過程中根據(jù)情況不定時進行旁站監(jiān)督。

(1)手風鉆造孔。

采用手風鉆鉆孔。由于鉆機本身質(zhì)量較輕，鉆孔過程中極易發(fā)生滑鉆、偏移現(xiàn)象，因此，在開孔時至少應(yīng)由兩名施工人員把控，1名控制鉆機、1名扶桿定位，開孔時先采用1 m長的短鉆桿半風進行鉆進，待入巖深度達到20 cm時再根據(jù)鉆爆臺車結(jié)構(gòu)尺寸分級更換鉆桿長度。鉆孔過程中，應(yīng)隨時檢查鉆孔方向、角度是否滿足爆破設(shè)計要求。鉆孔完成后，采用高壓風將炮孔內(nèi)的殘渣反吹干凈，清孔后對掏槽孔及周邊光爆孔全數(shù)插標桿進行檢查；對于不滿足爆破設(shè)計及規(guī)范要求的孔，必須進行補打。

在用風鉆進行底板光爆孔鑿孔時，必須采用腳手架搭設(shè)鉆孔樣架固定鉆機進行鉆孔，嚴禁施工人員腳踩鉆機鑿孔。

(2)KS100Y支架鉆機造孔。

中層開挖采用豎直梯段光面爆破，采用KS100Y支架鉆機造孔，根據(jù)乳化炸藥規(guī)格考慮爆破效果，孔徑采用90 mm。為控制光面爆破孔的造孔精度，采用鋼管在開孔線側(cè)搭設(shè)鉆孔樣架，樣架采用φ48×3.5 mm的腳手架鋼管搭設(shè)成三角架型，樣架高度約為2.2 m。采用預(yù)先埋設(shè)在基巖面上的固定桿固定。為便于與鉆孔樣架連接，固定桿采用長度為0.8 m的φ48×3.5 mm的腳手架鋼管，入巖深度為0.3 m，用錨固劑錨固，預(yù)埋孔直徑為50 mm，采用手風鉆造孔，固定桿預(yù)埋孔根據(jù)事先已經(jīng)放樣的預(yù)裂孔和方向孔定位。

鉆孔樣架定位安裝完成后，按照預(yù)定的檢查驗收項目進行三級檢查，合格后進行鉆機安裝。采用100B鉆機進行預(yù)裂孔造孔時，由于鉆機體型原因，開孔時鉆孔中心線向設(shè)計開挖輪廓線內(nèi)偏移5 cm(即開孔欠挖5 cm)，鉆孔垂直向坡度控制不大于0.4%用以控制孔底施工超挖在10 cm以內(nèi)。鉆機安裝完成后，采用2 m長的鉛垂線配合水平尺對鉆機偏角進行控制。

在光面孔造孔施工前，首先根據(jù)本班施工工程量對鉆孔進行編號，落實本班鉆孔責任人，實行定人、定機、定孔位措施，確保施工質(zhì)量具有可追溯性。在鉆進施工中，首先采用小風壓緩慢推進，控制孔深在0～1 m內(nèi)，鉆進速度在30～40 min/m以內(nèi)，鉆進0.5 m、2 m時進行兩次校鉆，及時進行鉆孔偏差糾正。偏差過大時，在孔的左、右側(cè)10 cm范圍內(nèi)重新補孔。造孔完成后，進行終孔驗收；偏差過大時需對廢孔采用砂漿進行封堵，然后重新補孔。

(3)液壓鉆機造孔。

對于摻氣坎中層開挖梯段爆破主爆孔采用液壓鉆造孔，造孔時嚴格按照爆破設(shè)計的孔位、孔深及現(xiàn)場放樣資料進行鉆孔，確保孔底高程位于同一設(shè)計平面內(nèi)。在鉆孔過程中，嚴格執(zhí)行質(zhì)檢旁站制度，對鉆孔質(zhì)量進行隨機檢查，單孔鉆孔完成后作業(yè)班組進行自檢，驗收合格后方可移動鉆機進行下一孔的施工，對已完成的爆破鉆孔做好孔口保護及標示，以便于后續(xù)裝藥施工。

3.3裝藥與聯(lián)網(wǎng)

鉆孔完成并經(jīng)質(zhì)檢合格后，鉆孔機具及人員立即撤離鉆爆區(qū)。

炮孔全部采用人工裝藥，一般孔為連續(xù)裝藥，光爆孔為不耦合間隔裝藥。在連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)中，孔內(nèi)采用非電毫秒雷管引爆。起爆雷管一般置于孔底第二節(jié)炸藥上，并將聚能穴朝孔口方向，起爆雷管必須用膠帶與炸藥綁牢并注意保護好雷管腳線。為確保爆破效果及安全，起爆雷管必須嚴格按爆破設(shè)計選擇段號。裝藥時要嚴防藥卷在孔內(nèi)出現(xiàn)架空現(xiàn)象，每裝入一節(jié)炸藥必須用木制炮棍輕輕向下捅一捅，以保證藥卷與藥卷之間相互緊挨。光爆孔使用導(dǎo)爆索引爆，施工時先將炸藥藥卷按設(shè)計藥量、設(shè)計間距綁于導(dǎo)爆索上，再將炸藥和導(dǎo)爆索綁于小竹片上，經(jīng)檢查無誤后將綁有炸藥的竹片緩慢插入炮孔內(nèi)。

堵孔是影響爆破效果的關(guān)鍵因素之一，務(wù)必認真對待。堵孔用專制炮泥進行堵塞，堵孔必須堵至孔口。所有炮孔裝藥完畢并經(jīng)檢查合格后，即可進行孔外聯(lián)網(wǎng)作業(yè)，用磁電雷管起爆。

炮孔的裝藥、堵塞和引爆線路的聯(lián)結(jié)應(yīng)由經(jīng)考核合格的炮工進行。炮孔經(jīng)檢查合格后，方可進行裝藥爆破；炮孔的裝藥、堵塞和引爆線路的聯(lián)結(jié)嚴格按批準的鉆爆設(shè)計施作，嚴格按照爆破設(shè)計圖進行裝藥、用非電雷管聯(lián)結(jié)起爆網(wǎng)絡(luò)，最后由炮工和值班技術(shù)員復(fù)核檢查，確認無誤后撤離人員和設(shè)備，炮工負責引爆。

3.4爆后的排煙與排險

每次爆破后，待洞內(nèi)煙塵全部消散后爆破人員方可進入洞內(nèi)進行檢查。檢查的內(nèi)容主要包括：有無瞎炮、危石等情況。若無補炮，則及時通知解除警報，恢復(fù)洞內(nèi)的車輛交通。

經(jīng)檢查一旦發(fā)現(xiàn)瞎炮，必須立即處理。處理瞎炮可視具體情況采用重新起爆法、打平行眼裝藥引爆法、掏空炮泥藥包引爆法等方法。

3.5爆后檢查

龍落尾摻氣坎是泄洪洞工程的重要結(jié)構(gòu)部位且體型開挖復(fù)雜，其爆破質(zhì)量的好壞直接影響后期襯砌混凝土的施工及洞室圍巖穩(wěn)定。因此，每次爆破后均由質(zhì)量部組織技術(shù)部、測量隊、鉆爆班組進行爆后質(zhì)量檢查及效果評價，主要檢測爆破后斷面超欠挖情況、爆后光面爆破孔殘孔、半孔率，孔間平整度、爆破粒徑等參數(shù)。根據(jù)爆破效果及時調(diào)整、優(yōu)化爆破參數(shù)，確保下一循環(huán)爆破質(zhì)量。

4　結(jié)　語

地下洞室開挖的方法有多種多樣,實際工程中究竟采用哪種開挖方法,應(yīng)綜合考慮工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、基礎(chǔ)類型、結(jié)構(gòu)特點、周邊環(huán)境對圍巖穩(wěn)定性的要求、施工季節(jié)、施工工期、使用期限等因素，做到因地制宜，因時制宜，合理設(shè)計、精心施工、嚴格監(jiān)控。

(責任編輯：李燕輝)

2016-07-12

TV7;TV554;TV52

B

1001-2184(2016)04-0059-04

于志強(1980-)，男，河南新野人，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)及管理工作；

王偉(1984-)，男，四川巴中人，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)及管理工作.