李小燕

（甘肅省水利水電工程局有限責任公司，甘肅蘭州730030）

1 基本情況

引洮供水二期主體工程11-1標總干22#隧洞1#支洞向下游洞身圍巖為γ4花崗巖，中粗粒結構，塊狀構造；洞段圍巖中裂隙、斷層較為發(fā)育，巖體較為破碎，多為碎裂結構，圍巖屬不穩(wěn)定的Ⅳ類圍巖，采用系統(tǒng)錨桿加鋼筋網、鋼拱架、噴混凝土的方式進行一次支護。

2 爆破方案

根據(jù)目前實際Ⅳ類圍巖開挖采用鉆爆法施工，手風鉆鉆孔，全斷面開挖的方式[1]，每循環(huán)進尺控制在2 m左右。每次鉆孔前均由施工人員根據(jù)紅外線導向儀指示在掌子面上的導向點放樣開挖輪廓線，并用紅油漆在掌子面上標示各孔位置，鉆爆作業(yè)組嚴格按照標示的孔位進行打孔。鉆工按照各自負責的孔位鉆孔，嚴格按照爆破方案執(zhí)行，對符合設計和超挖要求的斷面的鉆工進行獎勵。周邊孔偏差不得大于5 cm，爆破孔偏差不得大于10 cm。

2.1 爆破器材的選用

2.1.1 炸藥2#巖石乳化炸藥，直徑φ32 mm，長20 cm。

2.1.2 雷管 采用非電毫秒導爆管雷管。

2.2 單位巖體炸藥消耗量計算

按照目前正在進行施工洞段開挖斷面13.584 m2進行計算，單位巖體炸藥消耗量：

式中，q為巖石單位耗藥量（kg/m3）；f為普氏巖石堅固系數(shù)，洞身圍巖為γ4花崗巖，裂隙和斷層在圍巖中較為發(fā)育，巖體多為碎裂結構，取f=10；L1為平均鉆孔深度（m），2.2 m；s為斷面面積（m）2，s=13.584 m2；K1為炮孔裝藥量充填系數(shù)，60%～80%，取K1=0.8；η為炮孔利用系數(shù)，0.8～0.95，取η=0.9；K2為等效炸藥換算系數(shù)，K2=0.9；K3為巖體裂隙率的修正系數(shù)，取K3=0.75；Fs為自由面數(shù)量，取Fs=1。

經計算：q=｛[(10－3)/3.8]1/2+2.2×0.8×0.9/13.584｝×0.9×0.75=0.995 kg/m3。

每循環(huán)開挖炸藥用量：Q=qV=0.995×2×13.584=27.03 kg。

2.3 挖斷面的鉆孔數(shù)量

全斷面開挖鉆孔數(shù)量：

式中，K為系數(shù)，取4.1。

由此鉆孔數(shù)量：

2.4 爆破參數(shù)計算

2.4.1 掏槽孔的炸藥用量計算

式中，qcut為掏槽孔的炸藥用量（kg/孔）。

2.4.2 周邊孔平均裝炸藥的用量計算

式中，qp為周邊孔平均裝炸藥的用量（kg）；a為周邊孔的兩孔間距（m），0.35～0.45 m；w為周邊孔的最小抵抗線（m），取0.45 m；lp為周邊孔的深度（m）；q為每方消耗炸藥數(shù)量（kg/m3）。

2.4.3 輔助孔的平均炸藥用量計算

式中，qn為輔助孔的平均炸藥用量（kg）；Ncut為掏槽孔數(shù)；Np為周邊孔數(shù)。

2.5 爆破參數(shù)的選用

用以上計算方法作為初選爆破參數(shù)，通過現(xiàn)場試驗調整有關爆破參數(shù)（若圍巖較軟弱或破碎，則根據(jù)實際情況將周邊孔孔距調整至30～40 cm）。初次選用的參數(shù)見《IV類圍巖隧洞全斷面開挖爆破參數(shù)表》（見表1）、《隧洞爆破參數(shù)表》（見表2）、《隧洞爆破炮孔布置示意圖》（見圖1）。

表1 IV類圍巖隧洞全斷面開挖爆破參數(shù)

表2 隧洞爆破參數(shù)

圖1 隧洞炮孔布置示意圖

2.6 裝藥方案

隧洞I V類圍巖周邊孔用間隔裝藥的方案，底板孔也采用間隔裝藥的方案，掏槽孔采用連續(xù)裝藥的方案，輔助孔也采用連續(xù)裝藥的方案，裝藥形式如圖2所示。注：1.預計每循環(huán)進尺2.0 m，循環(huán)方量27.16 m2，預計炮眼利用率80%～90%；2.炸藥單耗0.99 kg/m（3以IV類圍巖為準）；3.炮眼采用φ32*200藥卷，有水炮眼采用乳化炸藥。

圖2 裝藥形式

經計算，該斷面單位巖體炸藥消耗量為0.995 kg/m3，每循環(huán)炸藥消耗量為27.03 kg，鉆孔數(shù)量為47孔。但在前期施工過程中發(fā)現(xiàn)花崗巖巖質較硬，使用該爆破參數(shù)效果不理想，經試驗和改進，目前將周邊孔增加4個（即30個）；其他孔數(shù)不變，增加的周邊孔根據(jù)圍巖情況少裝藥或不予裝藥，即可保證爆破切割平整度，每循環(huán)（2 m）炸藥消耗量控制在28～32 kg范圍爆破效果較為理想。

就目前施工情況來看，超挖量基本控制在17～20 cm以內。在后期的施工過程中將根據(jù)實際圍巖情況不斷優(yōu)化爆破參數(shù)，將超挖量控制在最小范圍內。

3 目標控制措施

3.1 控制目標

要求主洞開挖工作不出現(xiàn)欠挖現(xiàn)象，超挖控制在10 cm以內。

3.2 控制措施

3.2.1 根據(jù)圍巖變化及時調整各類爆破數(shù)據(jù) 在隧洞洞挖的施工中，圍巖是隨時變化的，對現(xiàn)場管理人員及作業(yè)人員是一個極大的考驗，不僅需要專業(yè)的地質知識，還需要施工經驗，在兩者結合的情況下，根據(jù)上次爆破的效果，變化下次爆破的數(shù)據(jù)，保證下次的斷面形狀、超挖和欠挖符合目標要求。

爆破后發(fā)現(xiàn)較大超挖，殘留炮孔痕跡分布不均勻，兩茬炮之間的臺階大于10 cm，說明藥量偏高，需要降低藥量。

3.2.2 提高鉆孔精度 在爆破中，鉆孔應嚴格按照爆破方案進行，但受到外界影響較大，作業(yè)人員的水平和經驗、機械設備的效率和使用方法都會使爆破效果與方案形成一定的差距。根據(jù)施工過程中的方法和效果，采用以下辦法降低超挖和欠挖的現(xiàn)象，并保證開挖斷面符合設計要求。

3.2.2.1 對鉆孔作業(yè)人員進行技術交底，使其明白操作的原理及重點應該控制的參數(shù)，按照技術交底的內容進行鉆孔；選用有經驗的作業(yè)人員進行鉆孔，提高鉆孔的準確率；在提前鉆好的孔內放入導向管，作為后續(xù)的打孔方向，提高后續(xù)孔的精度。

3.2.2.2 周邊孔打眼時，稍微向掌子面輪廓線的內側移動，提高斷面形狀的保證率，使斷面符合設計和目標控制要求。

3.2.3 提高測量放線的精度 洞挖施工過程中，首先進行的工作就是測量放線，測量放線的精確度直接影響斷面的成型，所以要求測量人員熟悉設計圖紙和開挖斷面的尺寸，在此基礎上，適當考慮開挖后斷面的變形和沉降，以提高斷面的精確度。

測量人員由熟練、技術過硬的人員擔任，測量數(shù)據(jù)換手復核。測量儀器選用較先進儀器操作，定期到技術鑒定部門進行儀器標定。

3.2.4 選用適合本標段地質條件和斷面成型形狀的爆破技術 根據(jù)本標段的地質條件和開挖斷面形狀進行爆破試驗，選取合適的爆破方法和參數(shù)，通過現(xiàn)場試驗結合工程實際經驗，不斷調整參數(shù)，使爆破參數(shù)更適用，按照此參數(shù)，嚴格控制每個孔的裝藥量和爆破質量，選取使用的爆破方案。

3.2.5 落實各方責任 技術人員按照總工根據(jù)實際圍巖確定的光爆布置圖將炮孔布設完畢后，移交至施工員及工長，由施工員進行跟班，負責檢查鉆眼的走向及裝藥量，確保嚴格按照爆破參數(shù)執(zhí)行。

在施工前加強組織保障，根據(jù)每個鉆孔人員的熟練度和操作經驗，將孔眼分別固定給個人，各司其職；在作業(yè)前，對鉆孔人員進行技術交底和培訓，使其熟練掌握炮孔的參數(shù)。在實際操作過程中，結合自身經驗，使爆破效果符合要求；由爆破班組長負責整個鉆爆工作，及時觀察圍巖情況，發(fā)現(xiàn)問題及時向技術人員反應，保證爆破工作各個環(huán)節(jié)的搭接和質量。

4 結語

通過對爆破參數(shù)等的控制，項目部全體技術人員認識到隧洞質量控制對生產經營效果的重要性，施工人員從思想上高度重視，切實負起主體責任，層層把關，各司其職，責任到人。在開挖過程中，由技術人員觀察圍巖情況的變化，根據(jù)圍巖情況調整爆破參數(shù)，實行動態(tài)交底，使超挖降低到最低程度。