邱明路

（精河下天吉水利樞紐二期工程建管局，新疆 博爾塔拉 833400）

0 引言

水利水電工程中涉及隧道工程的內(nèi)容中，鉆孔爆破施工是必不可少的核心內(nèi)容，該項(xiàng)施工很容易受到外部環(huán)境因素影響，因此需科學(xué)設(shè)計(jì)施工程序，采取合適的施工方法，保證各個流程施工的規(guī)范進(jìn)行，進(jìn)而確保隧道工程的質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

1 工程概況

本次施工的工程項(xiàng)目為精河縣下天吉水利樞紐二期工程（大壩加高部分），地點(diǎn)為新疆博爾塔拉蒙古自治州精河縣。工程開發(fā)的任務(wù)是確?；诤拥郎鷳B(tài)基流實(shí)現(xiàn)工業(yè)供水和灌溉功能，同時要保證水利水電工程實(shí)現(xiàn)水力發(fā)電和防洪，工程施工中的所有物資都利用公路和鐵路來進(jìn)行運(yùn)輸，其左岸交通洞的全里程為K0+000—K0+245，總長度約為245m，其中二期開挖的支護(hù)長度約為215m，圍巖包括Ⅲ類（11m）、Ⅴ類（158m）以及Ⅳ類（74m），斷面尺寸為6m×6m，斷面型式為圓拱直墻型。地質(zhì)條件方面，基巖是泥盆系中統(tǒng)汗吉尕組（D2h）火山巖系，包括了砂巖、凝灰質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)凝灰?guī)r以及凝灰?guī)r等等，整體巖體的特征為脆、雜、碎、裂以及硬，壩址區(qū)構(gòu)造發(fā)育，主要為斷裂，但斷層規(guī)模普遍不大。

2 水利水電工程施工中的隧洞鉆孔爆破技術(shù)應(yīng)用分析

2.1 施工的重難點(diǎn)與應(yīng)對手段

2.1.1 開挖與支護(hù)施工

結(jié)合本次水利水電施工工程交通洞的地質(zhì)概況資料可知，由于其施工時的交通洞主要為K0+165—K0+215 以及K0+000—K0+078 兩個施工段，且皆為Ⅴ類圍巖，總長度約為158m，都屬于強(qiáng)風(fēng)化類型的地段，這類地段施工開挖過程中的重點(diǎn)就是保證圍巖能夠穩(wěn)定，因此支護(hù)要求較高，要確保整個洞室的施工開挖質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。為了順利完成開挖與支護(hù)施工部分，在運(yùn)用隧洞鉆孔爆破技術(shù)時，可采取以下幾種應(yīng)對手段：①嚴(yán)格控制洞內(nèi)爆破開挖施工時的裝藥量以及單響，若是裝藥量過多，在爆破時就很容易導(dǎo)致周圍坡面出現(xiàn)滑塌的不良情況，在進(jìn)行洞內(nèi)爆破施工時，也要對附近地面做好監(jiān)測，防止出現(xiàn)異常狀況而引發(fā)事故，若是發(fā)覺異?？梢赃m當(dāng)對裝藥量進(jìn)行調(diào)整，確保洞內(nèi)爆破可以安全且順利地完成。②對工程洞身開挖支護(hù)施工部分和混凝土的襯砌施工部分進(jìn)行科學(xué)安排，通常需要結(jié)合實(shí)際地質(zhì)情況以及采取的襯砌施工結(jié)構(gòu)形式，可統(tǒng)籌安排臺階法施工，遇到一些強(qiáng)度和硬度較高的巖石部分再進(jìn)行鉆爆處理，若是一些圍巖部分較為軟弱，則可以運(yùn)用機(jī)械開挖措施，在開挖環(huán)節(jié)完成并做好清查之后，需對其進(jìn)行測量并確認(rèn)驗(yàn)收，若是測量中發(fā)現(xiàn)有欠挖問題則要進(jìn)行處理，隨后才能夠科學(xué)支護(hù)。③要對整個開挖與支護(hù)施工的工期進(jìn)行分析，確保其安排的合理性并科學(xué)設(shè)置具體施工程序，還要做好施工中的資源配置工作，保證在規(guī)劃的工期內(nèi)將開挖與支護(hù)施工、混凝土澆筑施工等任務(wù)完成。④要對洞室開挖與支護(hù)程序做好相關(guān)設(shè)備的準(zhǔn)備，性能較好的設(shè)備有利于促進(jìn)工序之間有效銜接，保證整體施工作業(yè)的流暢推進(jìn)，還可以盡可能確保進(jìn)度合理，此外，還應(yīng)結(jié)合要求進(jìn)行模板定制并對科學(xué)設(shè)計(jì)混凝土的配合比[1]。

2.1.2 不良地質(zhì)段的施工

在本工程當(dāng)中，其隧洞的圍巖部分大多是Ⅴ類，洞身則屬于Ⅳ類，因此，圍巖的穩(wěn)定性不夠高，有很多強(qiáng)風(fēng)化地段，屬于不良地質(zhì)施工段，在施工過程中，這也是一項(xiàng)重難點(diǎn)內(nèi)容，要確保順利完成這類地段的施工，確保隧洞鉆孔爆破技術(shù)運(yùn)用的有效性，還需注意以下3點(diǎn)：①在進(jìn)行洞身開挖和支護(hù)施工時，嚴(yán)格遵循安全、快速以及優(yōu)質(zhì)的施工原則，為了避免圍巖出現(xiàn)變形情況，可以采用拱架型鋼結(jié)構(gòu)及錨桿組合式支護(hù)，同時，在開挖不良地質(zhì)洞段時，還需進(jìn)行超前支護(hù)、探測，盡可能短進(jìn)尺且減少擾動，促進(jìn)快循環(huán)和早封閉，保證施工完成后的圍巖穩(wěn)定性能夠達(dá)標(biāo)。②對洞身的掘進(jìn)施工進(jìn)行精心設(shè)計(jì)及規(guī)劃，可以參考以往的類似工程項(xiàng)目，減少施工中的問題出現(xiàn)，也能夠保證安全施工并提高質(zhì)量。③對整個施工過程做好安全監(jiān)測，在施工現(xiàn)場安設(shè)臨時安全監(jiān)測的設(shè)備，尤其是針對不良地質(zhì)施工段，要針對性開展加密監(jiān)測，將監(jiān)測數(shù)據(jù)及時進(jìn)行分析，預(yù)報(bào)安全問題，保證整個施工得到良好監(jiān)控，可順利推進(jìn)。

2.2 隧洞鉆孔爆破技術(shù)應(yīng)用的施工工藝分析

2.2.1 工藝概述

結(jié)合本工程的相關(guān)設(shè)計(jì)文件可了解到地質(zhì)情況，其圍巖為Ⅴ類，通過現(xiàn)場實(shí)際情況來看，較為適合采用隧洞鉆孔爆破技術(shù)，確保整個工作面的順利施工，而針對于一些較為破碎的圍巖部分，則建議運(yùn)用機(jī)械開挖工藝進(jìn)行施工。在整個施工工藝當(dāng)中，隧洞室段的石方洞部分開挖時，可以運(yùn)用臺車配合鉆孔的技術(shù)，采用的鑿巖鉆機(jī)型號為YT28，開挖方法還可采用全斷面光面爆破法，若有必要則運(yùn)用臺階開挖方法。開挖過程中還要伴隨著支護(hù)施工，在一個循環(huán)的進(jìn)尺開挖結(jié)束支護(hù)，立即開始進(jìn)行一次支護(hù)處理，確保隧洞內(nèi)趨向于穩(wěn)定，避免出現(xiàn)坍塌事故。爆破處理后的石渣都需要運(yùn)用裝載機(jī)運(yùn)出洞外，然后運(yùn)用8t 規(guī)格的自卸汽車運(yùn)離施工現(xiàn)場。在本次施工的工程當(dāng)中，由于地質(zhì)條件頗為復(fù)雜，存在許多交錯斷層，因而施工爆破環(huán)節(jié)要對裝藥量進(jìn)行嚴(yán)格控制，盡可能做到短進(jìn)尺、少藥量、強(qiáng)支護(hù)以及強(qiáng)監(jiān)測，還要循序漸進(jìn)施工，以免隧洞開挖出現(xiàn)危險(xiǎn)，減少漏洞、邊坡滑塌等情況的出現(xiàn)[2]。此外，整個施工過程中也需做好記錄工作，圖1 表示的是石方洞鉆孔爆破開挖施工流程。

圖1 石方洞鉆孔爆破開挖施工的流程

2.2.2 施工工藝的具體流程

（1）開展測量放樣。

結(jié)合上述分析的施工工藝流程圖，其施工時首先應(yīng)進(jìn)行的就是測量放樣工作。具體來說，需要結(jié)合隧洞工程平面布置的設(shè)計(jì)圖以及業(yè)主方所提供的測量控制點(diǎn)，進(jìn)一步設(shè)置測量控制的網(wǎng)點(diǎn)，具體采用插網(wǎng)加密形式，為施工放樣奠定良好基礎(chǔ)。測量放樣過程中還會運(yùn)用到全站儀設(shè)備，結(jié)合水利水電工程的實(shí)際要求，盡可能選擇精度達(dá)標(biāo)的測量設(shè)備，保證測量的準(zhǔn)確性。測量放樣還會運(yùn)用到坐標(biāo)法，結(jié)合設(shè)計(jì)當(dāng)中的相關(guān)洞軸線來設(shè)置控制點(diǎn)坐標(biāo)，主要是對洞軸線的中心位置、開挖施工的高程值以及邊線進(jìn)行準(zhǔn)確定位，提升施工控制水平，最后的測量成果需要報(bào)備給監(jiān)理工程師，在工程師確定無誤后才能進(jìn)行下一步的施工工作。實(shí)施開挖施工過程中，也需采用從外到洞內(nèi)逐漸引測的方式，為了確保開挖控制的有效性，需要在合適位置處設(shè)置控制點(diǎn)以及測量的標(biāo)志樁，提高開挖施工的質(zhì)量[3]。

（2）進(jìn)行鉆孔施工。

測量放樣結(jié)束后需進(jìn)行鉆孔施工，首先是對鉆孔的孔位進(jìn)行合理布置，主要是依據(jù)爆破試驗(yàn)結(jié)果獲得的爆破參數(shù)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步確定隧洞開挖過程中的最佳鉆孔孔位并加以布置。確定了孔位后就正式開始鉆孔，在本工程當(dāng)中，隧洞石方洞鉆孔過程中主要采用手風(fēng)鉆結(jié)合臺車鉆孔形式，其中手風(fēng)鉆的型號為YT-28，鉆孔時主要是需對鉆孔角度進(jìn)行檢查，過程中若是發(fā)現(xiàn)角度偏離需立即進(jìn)行調(diào)整，以免鉆孔失敗，盡可能讓實(shí)際鉆孔與設(shè)定孔位之間保持合理偏差，確保鉆孔質(zhì)量可達(dá)標(biāo)。在鉆孔施工完成之后則需進(jìn)一步檢查質(zhì)量，確定孔洞合格之后就可向其內(nèi)部裝藥，為后續(xù)爆破做準(zhǔn)備。

（3）實(shí)施清孔、裝藥以及封堵。

鉆孔施工結(jié)束之后，需立即開展吹孔處理，將每一個炮孔中的殘?jiān)党?。隨后需進(jìn)行裝藥，在各個炮孔內(nèi)部根據(jù)設(shè)計(jì)的裝藥量參數(shù)來裝藥，主要是采用平臺車加人工共同作業(yè)完成該項(xiàng)工作，需要注意的是，輔助孔、掏槽孔進(jìn)行裝藥的過程中，應(yīng)當(dāng)要在炮孔口位置上放置一個藥卷，再按照順序裝進(jìn)兩個或是三個藥卷，最后將其使用炮棍逐漸推進(jìn)到孔內(nèi)深處。而周邊孔的裝藥則是可運(yùn)用間隔不耦合形式，藥卷在裝入時，相鄰要藥卷之間會存在一些間隔，而孔口位置處只需裝進(jìn)半個藥卷即可。完成裝藥處理后對孔洞開展封堵，主要是提前進(jìn)行炮泥拌制，再對每個孔洞封堵處理，確保密實(shí)性達(dá)標(biāo)，也可運(yùn)用一些其他合適的封堵材料[4]。

（4）進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)起爆。

聯(lián)網(wǎng)起爆是鉆孔爆破施工工藝的核心環(huán)節(jié)，具體的起爆順序是：先進(jìn)行掏槽孔的起爆工作，然后開展輔助孔起爆，最后將所有的周邊孔進(jìn)行同時起爆，整體起爆的結(jié)構(gòu)從內(nèi)到外共包含了六段，可以確保爆破質(zhì)量盡可能達(dá)到要求。不同孔采取的起爆方式也略有不同，比如說輔助孔以及掏槽孔在進(jìn)行起爆時主要是利用導(dǎo)爆管，而周邊孔起爆采用的是導(dǎo)爆索引爆方式，總網(wǎng)絡(luò)起爆運(yùn)用電雷管引爆方式。不管是哪種起爆手段，在正式起爆之前，都需要做好警戒工作，警戒人員嚴(yán)格控制警戒，在未確定安全之前不可撤除警戒。相關(guān)爆破的指揮人員需要對隧道內(nèi)爆破施工進(jìn)行確認(rèn)，保證安全后就可完成警戒，起爆后還需確定炮孔已經(jīng)全部完成起爆操作，檢查后解除警戒信號并安排警戒人員有序撤離即可。此外，若是檢查發(fā)現(xiàn)有盲炮的孔洞，則需做進(jìn)一步處理。

（5）通風(fēng)、安全檢查以及做好出渣。

在完成了爆破工作之后，還需做好洞內(nèi)的排煙和通風(fēng)工作，將內(nèi)部因爆破施工而形成的氣體、粉塵等物質(zhì)排出洞內(nèi)，保證其內(nèi)部空氣得到凈化并有效流通，進(jìn)一步縮短作業(yè)的循環(huán)時間，做好散煙也有助于加快施工的進(jìn)度，為施工人員作業(yè)時的身體健康提供保障。在本次施工的工程當(dāng)中，隧洞的開挖長度頗短，結(jié)合以往相似的施工經(jīng)驗(yàn)，決定在通風(fēng)方面安排隧洞的出口位置、進(jìn)口位置分別布置一臺規(guī)格為2×37kW 的軸流通風(fēng)機(jī)裝備，其內(nèi)設(shè)的風(fēng)管為PVC 軟管形式，直徑參數(shù)為800mm。設(shè)置通風(fēng)管的風(fēng)口位置與開挖作業(yè)面之間距離超過5m，和地面之間的距離則也要保證超過3m，安設(shè)通風(fēng)管時還要均勻地布置鋼筋圈，便于在隧洞內(nèi)壁頂拱位置上懸掛，切實(shí)保證隧洞內(nèi)的通風(fēng)良好。在通風(fēng)處理結(jié)束之后，還需對實(shí)際開挖施工的作業(yè)面開展安全檢查，重點(diǎn)是清理一些危石，以免給施工人員造成安全威脅，也保證下一個循環(huán)面施工時能夠更加安全。最后是進(jìn)行出渣處理，在本工程中的出渣是利用裝載機(jī)先運(yùn)送到隧洞口處，然后再運(yùn)用自卸汽車運(yùn)離。

2.2.3 運(yùn)用的主要施工方法

本工程的隧洞圍巖中主要是包含了三種類型，分別為Ⅲ類、Ⅳ類以及Ⅴ類，其中Ⅴ類圍巖為主，結(jié)合這些圍巖特點(diǎn)，決定采用兩種施工方法：①全斷面開挖法；②機(jī)械開挖法。全斷面開挖法的特點(diǎn)是施工掘進(jìn)速度較快，能夠保證施工進(jìn)度，且出渣也比較便利，在作業(yè)上受到的干擾較少，還能夠盡可能利用機(jī)械設(shè)備而減少人工勞動，工序較少且方便進(jìn)行組織管理。機(jī)械開挖法會運(yùn)用到隧洞開挖的局部區(qū)域，其優(yōu)勢時可以有效控制開挖死角部分的處理，也能針對脆弱巖層進(jìn)行合理開挖，施工的原則之一為遵循由上至下順序，在V類圍巖開挖進(jìn)尺的過程中采取一榀鋼架控制，具體為0.5～0.8m，最后讓鋼架和人工進(jìn)行配合做好出渣裝載機(jī)的有效安裝。圖2 為隧洞全斷面開挖法的施工流程。

圖2 隧洞全斷面開挖法的施工流程

3 結(jié)語

綜上所述，水利水電工程中運(yùn)用隧洞鉆孔爆破技術(shù)，需做好重難點(diǎn)的把控并合理設(shè)計(jì)施工工藝，保證鉆孔爆破施工的安全性，確保最終施工質(zhì)量達(dá)到要求。由本文分析可知，隧洞鉆孔爆破開挖施工具體流程包括：開展測量放樣、進(jìn)行鉆孔施工、實(shí)施清孔裝藥以及封堵、進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)起爆、開展通風(fēng)和安全檢查以及做好出渣。