藍(lán) 芬，田 彬

(陜西水利水電工程集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710000)

20 世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)陸續(xù)建設(shè)了不少引水、調(diào)水工程。這些引、調(diào)水工程的隧洞大部分深埋地下。為了便于施工，工程中就出現(xiàn)了不少大坡度的斜洞。由于隧洞斷面尺寸不大，無(wú)法在施工中運(yùn)用高效的大型機(jī)械設(shè)備，同時(shí)坡度大不能采用運(yùn)輸車輛進(jìn)行運(yùn)輸，只能采用卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)輸，導(dǎo)致施工效率低，工期緊張。本文結(jié)合太白縣龍王河水庫(kù)工程溢洪洞開(kāi)挖施工實(shí)例，分析如何提高中等斷面大坡度斜洞的開(kāi)挖效率，淺談中等斷面大坡度斜洞的開(kāi)挖施工技術(shù)。

1 工程概況

溢洪洞布置于大壩左岸，全長(zhǎng)396.85 m，為側(cè)槽式溢洪洞，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由側(cè)槽、調(diào)整段、隧洞段、消力池及出水渠組成。

溢洪洞洞身段設(shè)計(jì)橫斷面為城門洞型，沿洞軸線長(zhǎng)218.28 m，其中平直段長(zhǎng)度為59.54 m，斜坡段長(zhǎng)度為158.74 m，洞身坡比分別為：i=0.036(平直段)、i=0.5(斜坡段)，洞身大部分為Ⅲ類圍巖，開(kāi)挖斷面尺寸為： 5.9 m(高)×6 m(寬)。

2 施工技術(shù)難點(diǎn)分析

溢洪洞的主要特點(diǎn)有：斷面小、坡度大，洞身穿越整個(gè)山體，洞身斜坡段坡比為i=0.5(坡度為26.6°)，隧洞進(jìn)出口高差66 m。由于坡度大，施工操作平臺(tái)無(wú)法到達(dá)掌子面，同時(shí)開(kāi)挖過(guò)程中排煙困難，出渣問(wèn)題較為突出，難度較大，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。

主要技術(shù)難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施如下：

(1)由于洞室?guī)в?:2斜坡，考慮出渣和洞內(nèi)排水問(wèn)題，開(kāi)挖只能從出口向進(jìn)口掘進(jìn)，隨著進(jìn)尺增大，排煙和出渣時(shí)間增大，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。應(yīng)對(duì)措施：給洞內(nèi)增加大功率送風(fēng)機(jī)，同時(shí)利用反臺(tái)階開(kāi)挖法先將洞子下半洞貫通，這樣便于快速排出爆破濃煙，利用扒渣機(jī)配合裝載機(jī)進(jìn)行出渣。

(2)溢洪洞洞身斷面不大且坡度大、常規(guī)的隧洞施工方法不適用，尤其表現(xiàn)在爆破后的出渣工序上。同時(shí)由于洞子自身特點(diǎn)，對(duì)于出渣設(shè)備的選用非常有限，挖掘機(jī)在斜洞里面轉(zhuǎn)彎半徑不夠，同時(shí)施工設(shè)備又無(wú)法在坡面上行駛，到達(dá)掌子面進(jìn)行扒渣作業(yè)，出渣范圍有限，洞渣在i=0.5(即26.6°)的坡面上無(wú)法靠自重溜渣。應(yīng)對(duì)措施：針對(duì)這種問(wèn)題，采用簡(jiǎn)易扒渣機(jī)配合定滑輪進(jìn)行扒渣，將掌子面渣子扒至裝載機(jī)可操作范圍內(nèi)進(jìn)行洞渣外運(yùn)。

3 斜洞開(kāi)挖施工方法

3.1 施工工序

3.1.1 施工流程圖(如圖1施工流程圖)

圖1 施工流程圖

圖2 正、反臺(tái)階法示意圖

3.1.2 正、反臺(tái)階法的應(yīng)用

1)正臺(tái)階法

平直段開(kāi)挖利用正臺(tái)階法，分上下兩個(gè)臺(tái)階，首先利用臺(tái)架進(jìn)行洞臉腰線上部4.1m范圍內(nèi)洞室開(kāi)挖施工，隨后進(jìn)行腰線下部1.8 m范圍內(nèi)抬底爆破施工，上下臺(tái)階進(jìn)尺距離差距控制在≤5D內(nèi)(D為開(kāi)挖洞徑)。利用人工配合挖機(jī)以及裝載機(jī)進(jìn)行洞內(nèi)出渣。

圖3 起爆連線示意圖

2)反臺(tái)階法

3.2 施工工藝

3.2.1 測(cè)量放線

開(kāi)挖前先利用水準(zhǔn)儀和全站儀進(jìn)行測(cè)量和放樣，確定開(kāi)挖輪廓線，并在掌子面上依據(jù)爆破設(shè)計(jì)布置炮孔位置。

3.2.2 爆破施工

通過(guò)爆破設(shè)計(jì)，同時(shí)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)實(shí)際選用情況如下：

1)鉆孔深度

在保證安全的前提下，盡可能提高掘進(jìn)速度，縮短工期。本洞室擬定Ⅲ類圍巖鉆孔深度2.8 m(預(yù)期進(jìn)尺2.5 m)，實(shí)際鉆孔深度根據(jù)實(shí)際情況可靈活調(diào)整，由于斜坡段采用的是反臺(tái)階法施工，爆破空間受限，進(jìn)尺稍短為1.5 m。

2)炸藥及雷管參數(shù)

為保證開(kāi)挖爆破效果，擬定采用非電毫秒延期雷管爆破，具體參數(shù)如下：炸藥選取二號(hào)巖石乳化炸藥，Φ32 mm，L=200 mm，0.2 kg/條；采用非電毫秒延期雷管，1～11段，腳線長(zhǎng)4米；導(dǎo)爆索(防水型)；起爆母線200 m，國(guó)標(biāo)；起爆器一臺(tái)；孔口炮泥堵塞，非電雷管連接起爆，光面爆破。

3)掏槽方式、裝藥結(jié)構(gòu)及堵塞

本闡述以Ⅲ類圍巖為例，全斷面鉆爆區(qū)鉆孔分為掏槽孔(超設(shè)計(jì)孔深20 cm)、崩落孔及周邊孔，采用中孔直孔掏槽，中部設(shè)置一掏槽孔，外側(cè)均勻分布一圈空孔(5個(gè))作為輔助孔，空孔外部布置菱形掏槽，共4孔。掏槽孔和崩落孔采用Φ32 mm藥卷連續(xù)裝藥，炮泥堵塞，堵塞長(zhǎng)度50 cm；周邊孔孔間距50 cm，采用1/2Φ32 mm藥卷、1/4Φ32 mm藥卷間隔裝藥，使藥量沿炮眼全長(zhǎng)均勻分布，炮泥堵塞，堵塞長(zhǎng)度45 cm；底孔孔間距50 cm，采用Φ32 mm藥卷間隔裝藥，藥量沿炮眼全長(zhǎng)均勻分布，炮泥堵塞，堵塞長(zhǎng)度50 cm。

4)起爆

采用非電毫秒雷管微差起爆，起爆順序：掏槽眼→空眼→輔助眼→邦眼、頂眼→底眼。

起爆連線示意圖見(jiàn)圖3，圖中數(shù)字為從小到大的起爆順序。

圖4 扒渣機(jī)設(shè)備示意圖

3.2.3 出渣工藝優(yōu)化

在無(wú)法改變隧洞設(shè)計(jì)方案的情況下，首先考慮對(duì)施工工藝進(jìn)行優(yōu)化。一般隧洞開(kāi)挖出渣分為有軌運(yùn)輸或無(wú)軌運(yùn)輸。本工程考慮在整個(gè)斜坡段范圍內(nèi)，采用卷?yè)P(yáng)機(jī)與扒斗用鋼絲繩鏈接方式進(jìn)行出渣，可以克服坡度較陡，普通機(jī)械無(wú)法進(jìn)入掌子面進(jìn)行出渣的缺點(diǎn)。

1)設(shè)備性能

本工程主要從選擇設(shè)備的性能入手。所選設(shè)備除了要滿足隧洞洞徑的要求外，還必須滿足能夠在i=50%(25.7°)的坡面上正常運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。項(xiàng)目部通過(guò)多方考察，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況討論研究，最終選擇了體型小、質(zhì)量輕、操作簡(jiǎn)便的簡(jiǎn)易扒渣機(jī)進(jìn)行出渣。采用卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引扒斗從上往下依靠扒斗自重將斜坡面的洞渣進(jìn)行清理。由于斜洞內(nèi)整個(gè)出渣過(guò)程所用的施工設(shè)備都是以電力作為動(dòng)力，因此不會(huì)污染空氣，有利于保持洞室中的空氣質(zhì)量(見(jiàn)圖4)。

2)扒料

扒料時(shí)，用錨桿將滑輪固定在掌子面上，然后將鏈接扒斗與卷?yè)P(yáng)機(jī)的鋼絲繩連接在滑輪上，通過(guò)控制卷?yè)P(yáng)機(jī)電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制扒斗的上下運(yùn)動(dòng)，扒斗在自重的作用下，經(jīng)鋼絲繩牽引實(shí)現(xiàn)將石渣自上而下運(yùn)輸。運(yùn)輸至直線段，再由裝載機(jī)轉(zhuǎn)出。

4 結(jié)語(yǔ)

太白縣龍王河水庫(kù)工程溢洪洞工程作為本工程施工的關(guān)鍵線路，施工技術(shù)難度非常大。為了解決這一施工難題，本工程項(xiàng)目部投人了大量的資源，擬定了全斷面一次性開(kāi)挖及管槽溜渣、皮帶機(jī)出渣等多種施工和出渣方案。后對(duì)施工方案進(jìn)行詳細(xì)研究逐步細(xì)化，最終采用了反臺(tái)階法以及簡(jiǎn)易扒渣機(jī)出渣工藝有效地解決了大坡度斜洞開(kāi)挖和出渣難的問(wèn)題，同時(shí)溢洪洞工程的施工為后續(xù)大坡度(坡度在26°左右以及洞徑在5 m左右的隧洞)斜洞開(kāi)挖提供了許多有價(jià)值的技術(shù)參考和工藝借鑒。