高 鵬

（遼寧水利土木工程咨詢有限公司，遼寧 沈陽 110001）

水資源對(duì)于區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，而其分布往往不均。輸水工程是調(diào)配水資源平衡的重要手段，因此不可避免需要開挖隧洞。巖石山體開挖時(shí)需要爆破，這對(duì)控制超欠挖技術(shù)要求很高，而且支護(hù)也必須及時(shí)跟進(jìn)，否則容易局部塌方。

1 工程概況

本研究隧洞工程隸屬于遼西北供水工程（二段），全長(zhǎng)4.39 km，斷面形式為圓拱直墻形，成洞斷面尺寸為6.6 m×（6.15～7.28 m）（寬×高），設(shè)計(jì)坡度0.312%。根據(jù)地質(zhì)勘察，項(xiàng)目區(qū)的巖石以花崗巖類為主，質(zhì)地堅(jiān)硬，發(fā)育完整性較好。結(jié)合隧洞斷面情況，初步設(shè)計(jì)采用全斷面開挖法。

2 隧洞開挖措施

2.1 開挖流程設(shè)計(jì)

全斷面開挖法采用“YT28風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔+光面爆破”工藝，側(cè)卸式裝載機(jī)配自卸車出渣，設(shè)計(jì)循環(huán)進(jìn)尺為2.5 m，然后利用“人工安裝錨桿+噴射混凝土”支護(hù)工藝，具體開挖流程如圖1所示。

圖1 開挖施工工藝流程

2.2 鉆爆參數(shù)設(shè)計(jì)

炮孔參數(shù)布置與圍巖類別直接相關(guān)，詳見表1。本項(xiàng)目圍巖屬于Ⅲ類，周邊孔布置間距為50 cm。

表1 各類圍巖周邊孔布置間距

隧洞開挖鉆爆參數(shù)設(shè)計(jì)詳見表2，炮眼平面如圖2所示。孔型不同，孔深、孔數(shù)、裝藥集中度和總量會(huì)存在一些差別，施工時(shí)應(yīng)給予注意。

表2 隧洞斷面鉆爆參數(shù)

圖2 炮眼布置平面

2.3 開挖要點(diǎn)分析

2.3.1 測(cè)量放線

測(cè)量放線由專業(yè)工程師采用全站儀對(duì)設(shè)計(jì)輪廓線、炮孔逐一精確放樣，掌子面開挖斷面測(cè)量在噴混凝土前進(jìn)行。洞內(nèi)臨時(shí)測(cè)量控制點(diǎn)要求埋設(shè)牢固并作好防護(hù)。在每循環(huán)鉆孔前測(cè)量人員應(yīng)檢查上一循環(huán)超欠挖情況，并及時(shí)向鉆孔施工班組進(jìn)行交底[1]。

2.3.2 鉆孔作業(yè)

為保證鉆孔質(zhì)量，設(shè)計(jì)分區(qū)、分部位定人定位施鉆，實(shí)行鉆工作業(yè)質(zhì)量獎(jiǎng)罰制。炮孔鉆完后，用棉紗堵塞孔口進(jìn)行保護(hù)，防止石渣掉入孔內(nèi)。對(duì)于因堵塞無法裝藥的鉆孔，應(yīng)予吹孔或補(bǔ)鉆。每個(gè)鉆孔施工完畢后由現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)班組長(zhǎng)進(jìn)行初步檢查并及時(shí)糾正偏差，所有鉆孔完成后由當(dāng)班技術(shù)員進(jìn)行復(fù)檢，重點(diǎn)檢查周邊孔質(zhì)量和間距，要求偏差不得大于5 cm，對(duì)不符合要求的鉆孔需立即補(bǔ)打，在所有鉆孔符合要求后才可進(jìn)行下一步工序[2]。

2.3.3 裝藥、聯(lián)線、爆破

具體過程和要求記述如下：①裝藥前用高壓風(fēng)沖掃孔內(nèi)。②炮孔全部采用人工裝藥，一般孔為連續(xù)裝藥，光爆孔為不耦合間隔裝藥。在連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)中，孔內(nèi)采用毫秒雷管引爆。起爆雷管置于孔底第二節(jié)炸藥上，并將聚能穴朝孔口方向[3]。③起爆雷管必須用膠帶與炸藥綁牢，并注意保護(hù)好雷管腳線。④為確保爆破效果及安全，起爆雷管必須嚴(yán)格按爆破設(shè)計(jì)選擇段號(hào)。⑤光爆孔使用導(dǎo)爆索引爆，施工時(shí)先將炸藥藥卷按設(shè)計(jì)藥量、間距與導(dǎo)爆索和小竹片捆綁，經(jīng)檢查無誤后將炸藥串緩慢插入炮孔內(nèi)。裝藥時(shí)必須用裝有橡膠端頭的非金屬材料制作的炮棍裝填。⑥堵孔用專制炮泥進(jìn)行堵塞，必須堵至孔口。

2.3.4 出渣及清底

采用裝載機(jī)配合自卸車出渣，直接運(yùn)到棄渣場(chǎng)。出渣完畢后清出工作面積渣，為下一循環(huán)鉆爆作業(yè)做好準(zhǔn)備。在渣場(chǎng)棄渣時(shí)，配備1臺(tái)挖掘機(jī)配合自卸車棄渣，防止由于冬季氣候寒冷引起自卸車棄渣不流暢，并配備1臺(tái)裝載機(jī)對(duì)棄渣隨時(shí)進(jìn)行清理、整平，防止棄渣凍結(jié)，影響后期棄渣倒運(yùn)。

2.3.5 安全處理及臨時(shí)支護(hù)

出渣前，人工對(duì)拱頂危石進(jìn)行清撬，出渣結(jié)束后則清除掌子面及邊頂拱上殘留的危石及碎塊，保證進(jìn)入人員及設(shè)備的安全。根據(jù)地質(zhì)情況，按設(shè)計(jì)要求局部采用錨桿加固圍巖；對(duì)較破碎的圍巖清撬松動(dòng)巖塊后及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)[4]。

3 隧洞支護(hù)措施

隧洞開挖后要及時(shí)支護(hù)，具體工序?yàn)椋撼鯂姟惭b鋼架→打錨桿和掛鋼筋網(wǎng)→復(fù)噴，下面對(duì)各工序的施工要點(diǎn)進(jìn)行分析。

3.1 噴射混凝土

具體過程和要求記述如下：①項(xiàng)目選用普通硅酸鹽水泥P.0.42.5，細(xì)度模數(shù)2.5～3.0的堅(jiān)硬耐久中粗砂河砂，粒徑不大于10 mm連續(xù)級(jí)配碎石，化驗(yàn)合格的拌和用水。②采用濕噴機(jī)作業(yè)，噴層厚度15 cm，每10 m設(shè)置一處噴混凝土厚度標(biāo)識(shí)（埋設(shè)鋼筋頭）。在噴射前，將松動(dòng)圍巖清理干凈，用高壓水和高壓風(fēng)沖洗吹凈受噴面。③噴射時(shí)，噴嘴與巖面保持垂直，且距受噴面0.6～1.0 m，噴射壓力控制在0.15～0.2 MPa。噴射路線應(yīng)先邊墻后拱部，分區(qū)、分段“S”形運(yùn)動(dòng)，噴頭作連續(xù)不斷的圓周運(yùn)動(dòng)（直徑20～30 cm），后一圈壓前一圈1/3，以螺旋狀噴射。要求噴射混凝土回彈量頂拱部位不大于25%，其余部位不大于15%[5]。④噴射混凝土完成時(shí)間距下次爆破時(shí)間的間隔不得小于4 h。噴射混凝土終凝2 h后進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14 d。

3.2 安裝鋼架

具體過程和要求記述如下：①本項(xiàng)目鋼支架采用HW150型鋼，安裝間距1.0 m。按設(shè)計(jì)尺寸在洞外分節(jié)焊接，每節(jié)兩端均焊連接板，并用螺栓連接，加工后必須進(jìn)行試拼檢查，嚴(yán)禁不合格品進(jìn)場(chǎng)。②鋼架安裝尺寸允許偏差：橫向和高程為±5 cm，垂直度±2°。鋼架支撐底腳置于牢固基礎(chǔ)上，底板若有超挖用C30混凝土回填，利用鎖腳錨桿定位。鋼架支撐與圍巖之間必須楔緊，2排鋼架間用鋼筋縱向連接牢固，以便形成整體受力結(jié)構(gòu)。

3.3 鋼筋網(wǎng)和錨桿施工

3.3.1 鋼筋網(wǎng)

具體過程和要求記述如下：①本項(xiàng)目段為Ⅲ類圍巖，掛網(wǎng)形式為頂拱掛設(shè)，鋼筋網(wǎng)規(guī)格Φ8，網(wǎng)格尺寸20 cm×20 cm，在洞口鋼筋加工場(chǎng)預(yù)制后運(yùn)至作業(yè)面。②首先在巖面噴射一層混凝土作鋪墊，之后掛鋼筋網(wǎng)，相鄰鋪設(shè)的鋼筋網(wǎng)搭接長(zhǎng)度不小于200 mm。③掛網(wǎng)后噴射保護(hù)層，要求厚度不小于40 mm。

3.3.2 錨桿

具體過程和要求記述如下：①錨桿桿體采用HRB335級(jí)帶肋鋼筋，使用前要調(diào)直、除銹、去污。錨桿端頭安裝墊板，材質(zhì)為Q235C級(jí)，墊板尺寸150 mm×150 mm×8 mm。緊固后螺母端頭錨桿外露長(zhǎng)度應(yīng)小于40 mm，螺母規(guī)格為M16。設(shè)計(jì)錨桿間距1000 mm×1200 mm。②采用水泥卷式錨固劑，要求水泥強(qiáng)度不低于P.0.42.5級(jí)，具有快凝、快硬、高強(qiáng)、微膨脹性能。要求提供的錨固力0.5 h應(yīng)達(dá)到50 kN以上、1 h應(yīng)達(dá)到80 kN以上，后期強(qiáng)度穩(wěn)定。③系統(tǒng)錨桿沿隧洞周邊徑向布置，當(dāng)結(jié)構(gòu)面和巖面層明顯時(shí)，錨桿以較大交角貫穿巖體主結(jié)構(gòu)面或巖面層。④按設(shè)計(jì)要求定出孔位，允許誤差±150 mm；保持錨孔順直，并與巖面基本垂直；鉆孔深度及直徑與桿體相匹配。錨桿入巖長(zhǎng)度不得小于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的95%。支護(hù)結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

圖3 隧洞斷面支護(hù)結(jié)構(gòu)

4 結(jié)語

項(xiàng)目個(gè)別地段出現(xiàn)超欠挖現(xiàn)象嚴(yán)重，究其原因是裝藥量存在較大誤差，而且存在個(gè)別雷管沒起爆問題，后續(xù)的支護(hù)工作能否及時(shí)跟進(jìn)則直接影響了支護(hù)難度。

本項(xiàng)目部分地段圍巖完整性較差導(dǎo)致支護(hù)困難，經(jīng)技術(shù)人員研究采用先注漿黏結(jié)再支護(hù)加固措施，最終順利通過工程驗(yàn)收。在此說明，由于圍巖特性千差萬別，每個(gè)項(xiàng)目對(duì)于爆破和支護(hù)設(shè)計(jì)，務(wù)必根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整，照搬其他項(xiàng)目成功經(jīng)驗(yàn)未必可行。