周金順 王洋

摘 要：為解決浙南丘陵地區(qū)管道穿越小斷面隧道爆破掘進的施工難點，本文根據(jù)金麗溫輸氣管道工程34座隧道的施工經(jīng)驗，總結(jié)出小斷面隧道爆破掘進施工的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：小斷面隧道;爆破掘進;施工;關(guān)鍵技術(shù)

0引言

作為高效運輸方式之一，管網(wǎng)建設(shè)正在新基建浪潮中得到大力推進。丘陵地區(qū)市政管道和油氣管道工程建設(shè)需要考慮山嶺和河流的穿越，利用小斷面隧道方式進行管道穿越因其具有經(jīng)濟適用性被較多采用。針對浙江丘陵地區(qū)管道穿越工程建設(shè)中大量采用的小斷面隧道施工難點，本文整理了金麗溫輸氣管道工程中鉆爆法掘進的爆破施工經(jīng)驗，梳理了關(guān)鍵技術(shù)。

1工程概況及施工難點

金麗溫輸氣管道工程長約220余公里，管徑為DN800，壓力6.3兆帕，設(shè)計年輸量44億方，為大型復(fù)雜的管道建設(shè)項目。其中隧道穿越共34座，隧道總長度約46公里，占比約21%。隧道襯砌后斷面為直墻圓弧拱形，凈寬3.0m，凈高3.0m（其中墻高1.7m，拱高1.3m）。穿越河流的隧道一般采用兩端為斜巷、中間為平巷的形式;穿越山嶺的隧道一般采用“一”字形或“人”字形。

管道穿越小斷面隧道與高鐵、公路交通隧道等大斷面隧道存在較大的差異：隧道斷面小、水下隧道多、坡度大、機械化作業(yè)程度低、需考慮管道安裝和運維需要。其爆破掘進施工的難點主要在于[1]：進洞口圍巖穩(wěn)定性差，隧道洞身一般經(jīng)過若干斷層破碎帶，掘進風(fēng)險較大;部分斜巷坡度較大，鉆孔施工勞動強度高、運渣作業(yè)風(fēng)險大;長隧道、斜井隧道施工中若滲水或涌水，排水難度大;穿越河流的隧道洞壁裂隙可能與河水連通，容易造成隧道涌水事故。

2 掘進流程和循環(huán)進尺要求

掘進施工流程如下：施工準(zhǔn)備→測量放樣→炮眼鉆孔→清理鉆孔（檢查）→裝藥→孔口堵塞→連接起爆網(wǎng)絡(luò)→爆破→通風(fēng)灑水降塵→清危排險→出碴→支護→安全檢查→下道工序

每循環(huán)進尺控制在2.0-2.2m（Ⅲ類圍巖段2.2m，Ⅳ類圍巖段2.0m）;Ⅴ類圍巖因巖石比較破碎，采用6眼楔形掏槽的方式，每循環(huán)進尺控制在1.0m。

3鉆爆設(shè)計

炮眼數(shù)量直接影響每一循環(huán)鑿巖工作量、爆破效果、循環(huán)進尺以及爆碴塊度的大小。先按下式計算炮眼數(shù)目，并在施工中據(jù)實調(diào)整，以達到最佳爆破效果。

Ⅲ～Ⅳ類圍巖炮眼數(shù)目N，按下式計算：

N=q·s/（rη）

式中：q—炸藥單耗量，其中Ⅲ類圍巖取q=2.5kg/m3，Ⅳ類圍巖取q=2.0kg/m3。

s—開挖面積， Ⅲ圍巖取S=10.87m2，Ⅳ類圍巖取S=11.59㎡

r—每米長度炸藥的重量，巖石粉狀乳化炸藥r=0.78kg/m

η—炮眼裝藥系數(shù)，取η=0.8

經(jīng)計算，N（Ⅲ類）=44只;N（Ⅳ）=37只?？紤]到光面爆破、中空眼影響、排水溝開挖及爆破塊度要求，N（Ⅲ類）合理數(shù)值為49只;N（Ⅳ類）合理數(shù)值為59只。

Ⅴ類圍巖根據(jù)地質(zhì)情況和圍巖完整性，查詢巖石分類系數(shù)表中的巖石普氏系數(shù)，暫按巷道斷面和巖石堅固性系數(shù)估算炮眼數(shù)目，在施工中，根據(jù)具體情況再作調(diào)整，以達到最佳爆破效果。

N= 3.3（f·S2）1/3

式中 N——巷道全斷面炮孔總數(shù)，個;

F——巖石堅固性系數(shù)，取f=6-8;

S——巷道掘進斷面積，12.29m2。

經(jīng)計算，N（Ⅴ類）=35只，考慮到圍巖受斷層裂隙帶影響巖體較破碎、完整性較差條件下光面爆破、排水溝開挖等要求，N（Ⅴ類）合理數(shù)值為43只。

4 測量放樣

用全站儀準(zhǔn)確繪出開挖輪廓線及周邊眼、掏槽眼和輔助眼的位置，并用激光指向儀控制邊線。距開挖面50m埋設(shè)中線樁，每100m設(shè)臨時水準(zhǔn)點。每次測量放線時，要對上次爆破效果檢查一次，并及時將結(jié)果告知技術(shù)主管和爆破人員，技術(shù)人員將測量數(shù)據(jù)輸入計算機處理后，及時修正爆破參數(shù)，以達到最佳爆破效果。

5鉆孔作業(yè)

（1）采用YT-28型氣腿式風(fēng)動鑿巖機，φ42鉆頭，鉆孔深度根據(jù)爆破設(shè)計決定，每個工作面配3～4臺風(fēng)鉆同時作業(yè)。

（2）鉆孔孔位應(yīng)依據(jù)測量定出的中線、腰線及開挖輪廓線確定。

（3）炮眼位置及數(shù)量嚴(yán)格按照光爆設(shè)計圖施作。特別是周邊眼和掏槽眼的位置、間距及個數(shù)，未經(jīng)主管技術(shù)工程師的許可不得隨意改動。

（4）周邊孔應(yīng)在開挖輪廓線上，沿輪廓線的調(diào)整范圍和掏槽孔的孔位偏差不應(yīng)大于5cm，其它炮孔孔位的偏差不得大于10cm。

（5）周邊眼鉆孔外插角度控制在4°以內(nèi)。

（6）炮孔的孔底應(yīng)落在爆破圖規(guī)定的平面上。

（7）炮孔經(jīng)檢查合格后，方可裝藥爆破。

6清孔和檢查

裝藥前，必須用由鋼筋彎制的炮鉤和小于炮眼直徑的高壓風(fēng)管輸入高壓風(fēng)將炮眼石屑刮出和吹凈，并檢查鉆孔深度和角度。

7裝藥及堵塞

（1）裝藥采用分片分組按炮眼設(shè)計圖確定的裝藥量自上而下進行，雷管“對號入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞長度不小于25cm。

（2）周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)光面爆破的重要條件，嚴(yán)格控制周邊眼裝藥量，采取分段非連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)。施工時采用不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，不耦合裝藥系數(shù)控制在1.4～2.0范圍內(nèi)。

（3）裝藥要求如下：

1）成立光爆小組，實行定人、定位、定標(biāo)準(zhǔn)、定段別的崗位責(zé)任制，不準(zhǔn)亂裝藥。

2）裝藥前，仔細(xì)檢查炮孔的位置、深度、角度是否符合設(shè)計要求，有不正確者采取補救措施或廢棄重鉆。同時認(rèn)真進行清孔，將所有炮孔中的殘碴積水排除干凈，用高壓風(fēng)吹凈塵沫。

3）裝藥時嚴(yán)格按照設(shè)計的裝藥結(jié)構(gòu)和裝藥量施作。

4）掏槽眼和輔助眼采用連續(xù)裝藥，周邊眼采用不偶合裝藥，炮眼直徑42 mm，藥卷直徑采用φ25mm的小直徑藥卷，用塑料翼片擴張式套管將藥卷固定在炮孔中央部位，底部裝加強藥卷。

5）無論采取何種形式的裝藥結(jié)構(gòu)形式，都必須堵塞密實。堵塞炮孔所用的材料，結(jié)合現(xiàn)場條件用黃泥堵塞，堵塞長度不小于最小抵線。

6）嚴(yán)格按設(shè)計的聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)實施起爆，注意導(dǎo)爆索的連接方向和聯(lián)接點的牢固性。

8聯(lián)線起爆

聯(lián)線要求保證起爆的可靠性和準(zhǔn)確性。具體如下：

1）導(dǎo)爆管不能打結(jié)和拉細(xì)。

2）各炮眼雷管連接次數(shù)應(yīng)相同。

3）引爆雷管應(yīng)用黑膠布包扎在離一簇導(dǎo)爆管自由端10cm以上處。

4）網(wǎng)路聯(lián)好后，專人負(fù)責(zé)檢查。且各警戒點人員到位并保證警戒區(qū)域內(nèi)無人員和機械設(shè)備后，通知爆破員起爆。

9 炮后檢查

起爆后進行排煙降塵，由爆破技術(shù)人員進入爆破現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)安全隱患（如盲炮等）立即處理，無安全隱患后進行下道工序施工。

10結(jié)語

金麗溫輸氣管道工程從金華經(jīng)麗水至溫州，50公里的隧道掘進斷面可謂地質(zhì)博物館，在隧道工程的小斷面細(xì)分領(lǐng)域，具有很強的代表性。小斷面隧道因斷面尺寸小，無法采用大型機械化作業(yè);且因坡度大、水下隧道多，勞動強度大施工風(fēng)險高，需要不斷總結(jié)經(jīng)驗，以實現(xiàn)精細(xì)化管理，提高安全和施工效益。

參考文獻

[1] 傅魯婷.天然氣管道穿越小斷面隧道施工的難點及對策[J].天然氣技術(shù)與經(jīng)濟，2015，9（2）：53-54.

作者簡介：周金順（1987年-），男，土木工程學(xué)術(shù)碩士，從事建設(shè)工程管理工作。