石 海

（山西澤城西安水電有限公司，山西 太原 030002）

1 工程概況

澤城西安水電站（二期）工程是“十一五”期間山西省建設的35項應急水源工程之一，工程位于晉中市左權縣境內的清漳河干流上，是一座以發(fā)電為主，兼顧防洪、養(yǎng)殖等綜合利用，并為下游梯級水電站調節(jié)發(fā)電用水的水電樞紐工程。主要建筑物由大壩、溢洪道、泄洪洞、引水發(fā)電洞、水電站組成。

泄洪洞布置于擋水壩右岸，壩軸線上游約380 m處，隧洞走向為N69°W，斷面為圓形，洞內徑8.0 m，進口底高程806.0 m，洞長593.0 m，出口高程803.3 m。出露地層為常州溝組第三至第七巖組石英砂巖、石英巖狀砂巖、含鐵質長石石英砂巖和長石石英砂巖，為Ⅲ、Ⅳ類圍巖，單斜巖層，厚度20.0～110.0 m，巖層產(chǎn)狀N10°～20°E/SE∠3°～5°，地下水位高程約809.0 m。局部洞段發(fā)育斷層，巖石較破碎，圍巖地質分類為Ⅳ～Ⅴ類，不穩(wěn)定或極不穩(wěn)定。

2 石方洞挖爆破參數(shù)選定

擬確定的爆破參數(shù)有掏槽方式、炮眼位置、裝藥量、堵塞方法、起爆方法等。

2.1 單位巖體炸藥消耗量

單位巖體炸藥消耗量q，取決于巖石性質，隧洞斷面、炮孔深度及掏槽方式等各種因素。

根據(jù)經(jīng)驗，隧洞斷面在4～100 m2時，按如下經(jīng)驗公式計算。

式中：s——洞身開挖斷面面積，60 m2；

a——修正系數(shù)取0.6～0.8，炮孔偏差取值，本次取0.8。

2.2 單孔裝藥量

單孔裝藥量qd根據(jù)如下經(jīng)驗公式計算：

式中：qd——每個炮孔的裝藥用量，kg；

d——藥卷直徑，取0.035 m；

Δ——藥卷裝藥密度，本工程使用巖石乳化炸藥，Δ為1.0×103kg/m3；

L——炮孔平均深度，本工程取3 m；

a——充填系數(shù)，取0.6。

2.3 工作面總鉆孔數(shù)

工作面總鉆孔數(shù)N，用如下經(jīng)驗公式計算：

式中：N——工作面總鉆孔數(shù)；

q——單位耗藥量，kg/m3；

V——爆破巖體的體積，m3；

qd——單孔裝藥量，kg。

2.4 一次開挖循環(huán)炸藥量

一次開挖循環(huán)炸藥量，用如下經(jīng)驗公式計算：

式中：Q——次開挖循環(huán)炸藥用量

2.5 每個掏槽孔炸藥量

掏槽孔炸藥量qcut按如下經(jīng)驗公式計算：

式中：qcut——掏槽孔的炸藥用量

2.6 周邊孔平均炸藥量

周邊孔平均炸藥用量，按如下經(jīng)驗公式計算：

式中：qp——周邊孔的平均炸藥量，kg；

E——周邊孔間距，m；取E＝0.4～0.5 m；

W——周邊孔的最小抵抗線，m；取W＝0.7 m

Lp——周邊孔的孔深，m；取Lp＝3 m；

q——單位耗藥量，kg/m3。

2.7 輔助孔（崩落孔）平均炸藥量

輔助孔（崩落孔）平均炸藥量qn，按如下經(jīng)驗公式計算：

式中：qn——輔助孔的平均炸藥量，kg；

Ncut——掏槽孔數(shù)（不含空孔）；

Np——周邊孔孔數(shù)。

輔助孔的間距取80～100 cm。布孔時，如果孔內放不下所需藥量，可適當增加輔助孔數(shù)。

2.8 掏槽方式

根據(jù)隧洞工程地質條件和開挖斷面，石方洞挖時采用楔形掏槽的方式。石方洞挖的爆破參數(shù)詳見表1。

表1 石方洞挖爆破參數(shù)明細表

3 施工方法

3.1 測量放樣

洞內測量按施工測量規(guī)范進行，根據(jù)施工的需要，在洞內底板部位適當位置，布置相對固定的軸線中心控制樁點，直到控制點能控制整條隧洞的開挖為止。

3.2 鉆孔孔位布置

洞身開挖炮孔位置，按照爆破參數(shù)進行布置。詳見圖1。

3.3 鉆孔

石方洞挖使用帶氣腿的YT-28型手風鉆進行鉆孔，由于本工程斷面較大，在鉆孔時要搭設1個施工平臺，隨后將手風鉆支在工作平臺上進行鉆孔，鉆孔時分上中下三部分同時進行施工。在鉆孔過程中要隨時檢查鉆孔角度，若有偏差要及時調整，使孔位偏差控制在允許范圍內，以提高鉆孔質量。

圖1 石方洞挖炮孔布置圖（單位：cm）

3.4 清孔、裝藥、封堵

鉆孔完成后，每1個炮孔要吹孔。按照各孔的裝藥量，借助平臺車采用人工裝藥，在對掏槽孔和輔助孔（崩落孔）裝藥時，先將1個藥卷放進炮孔口，接著依次裝入2～3個藥卷，然后用木制炮棍輕輕將藥卷推至炮孔深處。周邊孔采取間隔不偶合方式裝藥，每1個藥卷之間留有一定的距離，在孔口只裝0.5個藥卷。裝藥后進行封堵，孔口封堵要密實。

3.5 聯(lián)網(wǎng)起爆

起爆順序為：掏槽孔先起爆，然后爆破輔助孔，最后周邊孔。

為提高爆破質量，從內到外分5段起爆。起爆方法：周邊孔采用導爆索引爆，掏槽孔、輔助孔均采用導爆管起爆，總網(wǎng)絡采用電雷管引爆。詳見圖2。

圖2 洞身石方開挖起爆網(wǎng)絡圖

3.6 通風排煙

起爆完成后，施工人員要對洞內進行通風，凈化洞內空氣。以縮短散煙及作業(yè)循環(huán)時間，提高施工進度，確保洞內施工人員的身體健康。

3.7 出渣

出渣采用無軌裝渣、無軌運渣的方式進行，在工作面用ZL 50型裝載機裝渣，15 t自卸汽車運渣至棄渣場內。

3.8 開挖循環(huán)時間

按照泄洪洞地質條件和洞身開挖爆破參數(shù)，明確洞身開挖時的施工準備、鉆孔、裝藥爆破、通風散煙及排水用時，并按照出渣機械確定出渣時間。

開挖循環(huán)進尺為3.0 m，工作面鉆孔深度為3.3 m，工作面鉆孔數(shù)量為110個，鉆孔總深度為363 m，每個循環(huán)共需16 h完成，循環(huán)進尺為3.0 m，考慮到其他因素的影響，每天1.5個工作循環(huán)，則每天每個作業(yè)面開挖進尺為4.5 m。

3.9 安全保證措施

一是嚴格按照國家爆破安全規(guī)程實施爆破作業(yè)；二是落實安全檢查制度，明確專職安全檢查人員；三是爆破作業(yè)人員，應按國家和行業(yè)有關規(guī)定，進行考試和現(xiàn)場操作考核，合格者持證上崗，同時加強爆破材料監(jiān)管；四是爆破作業(yè)區(qū)，要采取必要的安全裝置或安全措施，防止洞內電器設備放電和閘柵電流的影響；五是在主要地段設置防護欄或防護墻及警戒線，以防飛石影響其它部位施工和他人安全。

3.10 資源配置

根據(jù)施工進度安排和作業(yè)面的布置，石方洞挖所配置的主要機械設備及人員詳見表2。

表2 石方洞挖主要機械設備及人員配置表

4 結語

隧洞開挖選擇正確的施工程序和合理的施工方法是非常重要的，澤城西安水電站（二期）工程泄洪洞開挖施工過程中，采用上述爆破參數(shù)進行鉆爆施工，通過合理的布控裝藥，采用淺孔爆破，使用毫秒延期導爆管雷管，分段逐孔微差起爆爆破技術，并嚴格控制炸藥的單孔使用量，有效的減少了對圍巖的擾動，保證了圍巖的穩(wěn)定性，既保證了泄洪洞開挖質量和施工安全，又保證了施工工期。