吉燎原

（廈門安能建設(shè)有限公司，福建 廈門 361000）

0 前言

小斷面長隧洞一般是指斷面面積在3 m2～10 m2的隧洞，長度在3 km～10 km，該類隧洞在施工時(shí)存在著較多的困難，主要表現(xiàn)在:①作業(yè)面小，難以布置多臺掘進(jìn)設(shè)備，掘進(jìn)周期長；②距離長，單臺運(yùn)渣設(shè)備容量有限，出渣周期長；③風(fēng)力損耗大、煙塵擴(kuò)散慢，通風(fēng)時(shí)間長；④材料設(shè)備周轉(zhuǎn)慢、故障排除周期長、信息反饋遲鈍，導(dǎo)致每循環(huán)進(jìn)尺需要時(shí)間較長。為了解決這些問題，采用了長進(jìn)尺控制鉆爆的隧洞掘進(jìn)施工工法，該工法采用擴(kuò)大超前導(dǎo)洞異位全斷面開挖、抽出壓出結(jié)合式通風(fēng)、裝運(yùn)一體化運(yùn)渣的掘進(jìn)方法，在福建龍津溪引水工程具體應(yīng)用，取得了良好的效果，施工進(jìn)度比傳統(tǒng)鉆爆法速度提高25%～40%，質(zhì)量好，安全性高。

1 技術(shù)特點(diǎn)

第一，擴(kuò)大了導(dǎo)洞的范圍；除了保護(hù)層外，其余掌子面都作為導(dǎo)洞，每間隔一到二次導(dǎo)洞開挖后，第二次后的超前導(dǎo)洞與保護(hù)層相隔一定距離實(shí)現(xiàn)異位的全斷面爆破開挖，提高了掘進(jìn)效率，保證了光爆質(zhì)量。第二，通風(fēng)效率高；爆破后，先采取水幕降塵，再采用抽出壓出結(jié)合式通風(fēng)法進(jìn)行通風(fēng)，超過1 km 采用串聯(lián)風(fēng)機(jī)接力通風(fēng)，可以在30 min 內(nèi)滿足工人進(jìn)洞施工條件要求。第三，縮短了運(yùn)渣周期；采用挖掘式裝載機(jī)挖渣，多列梭式礦車運(yùn)渣，實(shí)現(xiàn)裝運(yùn)一體化的軌道運(yùn)輸。

2 施工重點(diǎn)

2.1 長進(jìn)尺控制鉆爆法改變傳統(tǒng)布眼形式

掏槽眼及輔助一般掏槽眼為9 眼以上，其中中心眼為裝藥眼，其它眼均對稱布置為空眼。增加超前導(dǎo)洞掏槽空眼，利用增設(shè)掏槽空眼創(chuàng)造爆破臨空面，可減少炸藥用量并有效提高單循環(huán)進(jìn)尺長度。

2.2 擴(kuò)大導(dǎo)洞開挖面積

擴(kuò)大導(dǎo)洞開挖斷面可增加導(dǎo)洞鉆爆及出渣作業(yè)空間，提高鉆爆及出渣作業(yè)效率，為履帶式挖掘裝載機(jī)出渣提供較好工作面，提高出渣作業(yè)效率。

2.3 加大超前導(dǎo)洞鉆眼深度

加大超前導(dǎo)洞鉆眼深度，根據(jù)實(shí)際需要，將普通3.5 m 或3 m鉆桿自制加工至2.3 m 或2.8 m 左右, 根據(jù)隧洞地質(zhì)圍巖情況將超前導(dǎo)洞鉆眼深度加大，有效提高單循環(huán)進(jìn)尺長度。

2.4 改變施工順序

超前導(dǎo)洞先開挖5 m～9 m 后，光爆層與擴(kuò)大導(dǎo)洞間相隔一定距離實(shí)現(xiàn)異位同時(shí)爆破開挖。兩個(gè)斷面在前后不同工作面同時(shí)鉆孔、爆破、出渣作業(yè)。

2.5 創(chuàng)新通風(fēng)模式

結(jié)合抽出式通風(fēng)和壓出式通風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)，組合成全新的抽出壓出式通風(fēng)方式。抽出壓出式通風(fēng)利用硬質(zhì)通風(fēng)管道快速抽取掌子面附近有毒有害氣體，提高工作效率。

2.6 多列式梭式礦車提高運(yùn)輸效率

普通的梭式礦車運(yùn)輸?shù)娜萘勘容^有限，多列式礦車可以一次性運(yùn)送多倍的洞渣，減少清渣時(shí)間。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 主要施工工藝流程

施工工藝流程見圖1。

圖1 施工工藝流程圖

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 測量放樣

隧洞內(nèi)測量采用免棱鏡激光全站儀測量放樣。為確保施工精準(zhǔn)度，每一開挖循環(huán)準(zhǔn)確放樣出中心線、腰線以及每一個(gè)準(zhǔn)確的周邊孔位置。按爆破布眼圖放出中心掏槽眼和全部周邊孔，用紅色油漆標(biāo)識在斷面上。

3.2.2 炮眼布置

掏槽采用直眼掏槽，一般設(shè)置9 個(gè)掏槽眼，掏槽中心眼為裝藥孔，掏槽中心眼需適當(dāng)擴(kuò)大，其余掏槽眼全部設(shè)為空孔，根據(jù)需要空孔可適當(dāng)增加，在裝藥孔周邊對稱布置。輔助眼用來進(jìn)一步擴(kuò)大掏槽眼爆破形成自由面，逐層交錯布置。周邊眼均勻布置在開挖的輪廓線上，炮孔間距控制在60 cm 以內(nèi)為宜，具體周邊孔嚴(yán)格按照隧洞開挖設(shè)計(jì)參數(shù)布設(shè)。

以福建龍津溪引水工程為類，Ⅱ～Ⅲ類圍巖隧洞開挖設(shè)計(jì)參數(shù)布置見圖2（導(dǎo)洞與光爆層異位布置）。

圖2 隧洞開挖設(shè)計(jì)參數(shù)布置圖

3.2.3 炮眼鉆進(jìn)

炮眼采用YT28 型氣腿鑿巖機(jī)鉆進(jìn)，炮眼直徑42 mm，深度為2.8 m～3.3 m，考慮非標(biāo)準(zhǔn)炮釬采購不便，掏槽眼和輔助眼鉆機(jī)炮釬一般由標(biāo)準(zhǔn)3 m 或3.5 炮釬現(xiàn)場加工；根據(jù)工程實(shí)際，周邊眼孔深為5 m。

輔助眼。輔助眼又稱崩落眼，是大量崩落巖石和繼續(xù)擴(kuò)大掏槽的炮眼。輔助眼要均勻布置在掏槽眼與周邊眼之間，其眼距一般為500 mm～700 mm，炮眼方向一般垂直于工作面。

周邊眼。周邊眼是爆落隧洞周邊巖石最后形成隧洞斷面設(shè)計(jì)輪廓的炮眼。為了便于鉆眼，通常向外偏斜一定的角度，現(xiàn)場操作時(shí)，角度的把握以釬肩和輪廓線作為參照物，控制眼底距輪廓線的距離。

3.2.4 裝藥、連網(wǎng)、起爆

爆破炮工應(yīng)參照隧洞開挖設(shè)計(jì)參數(shù)認(rèn)真裝藥，炸藥選用2#巖石乳化炸藥，掏槽眼和輔助眼的藥卷直徑為32 mm，周邊眼優(yōu)選更小藥卷，對于小藥卷炸藥難以購買的可用藥卷直徑為32 mm 代替。爆破雷管采用非電毫秒雷管爆破，裝藥由經(jīng)驗(yàn)豐富爆破員操作，裝藥前用高壓風(fēng)水聯(lián)合沖洗炮眼。周邊眼用非連續(xù)裝藥方式均勻綁于導(dǎo)爆索上。擴(kuò)大眼裝藥要密實(shí)，堵塞長度一般大于50 cm，堵塞用炮泥堵實(shí)。非電導(dǎo)爆管網(wǎng)絡(luò)連接，最后由炮工和爆破技術(shù)員復(fù)核檢查。確認(rèn)無誤后，撤離人員設(shè)備并做好安全警戒，爆破隊(duì)長負(fù)責(zé)引爆。

3.2.5 通風(fēng)排煙

（1）布置安裝風(fēng)機(jī)和管道

風(fēng)機(jī)采用2 臺并聯(lián)軸流式通風(fēng)機(jī)，抽出風(fēng)管選500 mm 以上的PVC 管或鐵制硬管，接頭用通風(fēng)布柔性連接，壓入風(fēng)管選用800 mm 帆布制作的柔性通風(fēng)筒；風(fēng)機(jī)和風(fēng)管固定在隧洞右側(cè)，離地2 m；引水隧洞開挖超過1000 m 后，增設(shè)2 臺并聯(lián)軸流風(fēng)機(jī)串聯(lián)排風(fēng)；引水隧洞開挖超過2000 m 后，再增設(shè)2 臺并聯(lián)軸流風(fēng)機(jī)串排風(fēng)。

（2）布置水幕噴淋系統(tǒng)降塵

在掌子面附近采用自制噴頭噴水，形成水幕，從而快速降塵。噴淋的水源通過抽取隧洞內(nèi)排水溝的積水。

（3）采用抽出壓出結(jié)合式進(jìn)行通風(fēng)

1）風(fēng)機(jī)布置于距離掌子面30 m 左右處，柔性風(fēng)管接風(fēng)機(jī)通至隧洞外30 m 以外處，剛性風(fēng)管接風(fēng)機(jī)接至距離掌子面15 m 以內(nèi)處，開始通風(fēng)爆破；

2）爆破若干周期后，當(dāng)剛性風(fēng)管口距離掌子面超過15 m后，在剛性風(fēng)管末端加接剛性風(fēng)管，繼續(xù)通風(fēng)并循環(huán)爆破；

3）重復(fù)以上步驟，當(dāng)風(fēng)機(jī)距離掌子面超過100 m 左右時(shí)，撤掉一部分剛性風(fēng)管，將風(fēng)機(jī)移至距離掌子面30 m 處，加長柔性風(fēng)管與風(fēng)機(jī)相接；

4）重復(fù)以上步驟。

3.2.6 安全處理

通風(fēng)散煙以后，排隊(duì)人員站在碴堆上進(jìn)行安全撬挖，排除危石，為出碴及以后各工序創(chuàng)造安全條件，高處大危石,必要時(shí)用挖機(jī)排除。在圍巖破碎地帶，洞壁埋設(shè)變形觀測設(shè)施，隨時(shí)檢測洞壁變形情況，確保施工安全。

3.2.7 出碴

采用履帶挖掘裝載機(jī)裝渣，多列式梭式礦車由電瓶車牽引出渣。梭式礦車的列數(shù)根據(jù)出渣量而定，一般為2～3 列。多列式梭式礦車?yán)列对脚_再由自卸汽車運(yùn)輸至棄渣場。

3.2.8 清底

完成一輪全斷面開挖后，人工對掌子面進(jìn)行徹底清理，把危石處理干凈，并清除底部松碴及洞壁欠挖地帶，便于進(jìn)行下一循環(huán)造眼。

3.2.9 鋪軌、鋪路、管道接長

每開挖20 m 后，要整理隧洞底部，鋪上碎石路基，修整，再鋪上軌道，通風(fēng)管道要相應(yīng)接長。

3.2.10 開挖循環(huán)

（1）擴(kuò)大導(dǎo)洞斷面

擴(kuò)大超前導(dǎo)洞斷面，僅預(yù)留60 cm～100 cm 的光爆層，其余斷面全部作為為導(dǎo)洞的開挖范圍。擴(kuò)大導(dǎo)洞層每次鉆孔深2.8 m～3.3 m，導(dǎo)洞一般超前開挖2 m～3 m，當(dāng)導(dǎo)洞先行開挖開挖5 m～9 m 后，再與后端異位的光爆層同時(shí)鉆爆作業(yè)，起爆順序通過非電毫秒雷管進(jìn)行微差爆破控制。

（2）導(dǎo)洞與光爆保護(hù)層間隔異位同時(shí)鉆爆

保護(hù)層每次鉆孔深固定為5 m，光爆保護(hù)層與前端擴(kuò)大導(dǎo)洞層同時(shí)爆破，同方向的光爆保護(hù)層與擴(kuò)大導(dǎo)洞層斷面距離控制在不小于5 m。兩個(gè)作業(yè)面在不同的斷面上同時(shí)鉆爆，然后一起出渣，清理完畢后開始下一循環(huán)的施工。

4 結(jié)語

應(yīng)用長進(jìn)尺控制鉆爆施工工法，質(zhì)量好，隧洞輪廓面成型規(guī)則，表面平整，平均半孔殘孔率超過90%，且桿桿相連，經(jīng)監(jiān)理單位核驗(yàn)，掘進(jìn)單元工程合格率100%，優(yōu)良率62%；進(jìn)度快，月平均進(jìn)尺由120 m 提高到170 m；技術(shù)效率好，解決了小斷面長隧洞掘進(jìn)進(jìn)度慢、效益低的難題；取得了節(jié)約成本111.8 萬元的經(jīng)濟(jì)效益；對于盡快實(shí)現(xiàn)改善廈門原水水質(zhì)、提高供水能力、保障供水安全方面具有重要的社會效益。