引水隧洞爆破开挖施工技术

引水隧洞爆破开挖施工技术

某引水隧洞全长11.3km，马蹄形断面，圆弧段洞径7.0m，底宽4.7m；纵坡i=0.01%。隧洞岩性：流纹质晶屑凝灰熔岩，花岗闪长岩，围岩以Ⅱ、Ⅲ类为主，本工程洞挖工程量共计约60万m3，为完成主洞开挖，共布置4条施工支洞。

标签：马蹄形；引水隧洞；爆破开挖；设计；施工

1、工程概况

主洞全长11.3km，马蹄形断面，圆弧段洞径7.0m，底宽4.7m，纵坡i=0.01%。主洞隧洞沿线穿过的地形为构造侵蚀的中低山、丘陵地貌、地形破碎、冲沟发育。隧洞岩性：流纹质晶屑凝灰熔岩，花岗闪长岩，围岩以Ⅱ、Ⅲ类为主，全洞中Ⅰ～Ⅱ类围岩占4.3%；Ⅱ类围岩占49.7%；Ⅲ类围岩占30.6%；Ⅳ类围岩占15.4%。本工程洞挖工程量共计约60万m3。

2、施工方案

主洞分上下半洞开挖，下半洞开挖高度3m，其余为上半洞开挖高度，施工时先开挖上半洞，待上半洞贯通后再进行下半洞开挖。

采用钻爆法开挖方案，按新奥法原理组织施工。洞身段坚持“先治水、管超前、弱爆破、短进尺、少扰动、强支护、早封闭、勤观测”的施工原则。

主洞上半洞Ⅴ类围岩采用预留核心土环形开挖，Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ类围岩采用上半洞全断面一次开挖。

主洞上半洞开挖采用两臂钻和手风钻造孔，Ⅱ、Ⅲ类围岩循环进尺3.5～3.8m，计划日进尺7.2m，月进尺180m；Ⅳ类围岩循环 进尺2.5m，计划日进尺3.8m，月进尺95m，Ⅴ类围岩循环进尺1.2～1.5m，计划日进尺2.2m，月进尺60m；控制爆破段Ⅱ、Ⅲ类围岩循环进尺2.5m，计划日进尺5m，月进尺125m；Ⅳ类围岩循环进尺2.0m，计划日进尺3.0m，月进尺75m，Ⅴ类围岩循环进尺1.2～1.5m，计划日进尺2.2m，月进尺60m；炸药采用2#岩石硝铵炸药，有水时采用乳化炸药，非电毫秒导爆管网络、电雷管起爆，周边采用光面爆破控制超、欠挖。开挖渣料全部采用ZL50侧翻装载机装渣，15t自卸汽车运输至指定的弃渣场，220HP推土机平渣。主洞下半洞开挖采用手风钻造水平孔，孔排距1.2×0.8m，循环进尺4m，日进尺10m，月进尺250m。炸药采用2#岩石硝铵炸药，有水时采用乳化炸药，非电毫秒导爆管网络、电雷管起爆，周边采用光面爆破控制超、欠挖。开挖渣料全部采用ZL50侧翻装载机装渣，反铲配合清底，15t自卸汽车运输至指定的弃渣场，220HP推土机平渣。

3、施工方法

（1）施工测量

洞内导线控制网测量采用全站仪进行。施工测量一般采用全站仪配水准仪进行。每次爆后进行洞室中心线、设计线测放，并根据爆破设计参数点布孔位。定期进行洞轴线的全面检查、复测，确保测量控制工序质量。

（2）主洞爆破设计

根据设计文件提供地质资料，主洞洞身的围岩主要是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ及Ⅴ类围岩。以主洞Ⅲ、Ⅳ类围岩上半洞为例进行设计说明。

1）钻孔布置炮孔布置原则为便于提高机械钻孔效率；提高炸药能量利用率、以降低炸药用量；减少对围岩的扰动，控制好开挖轮廓。主洞上半洞Ⅲ类围岩开挖炮孔设计布置见图一。

2）起爆顺序如下框图：

掏槽孔——崩落孔——底孔——周边孔掏槽孔、崩落孔和底孔采用非电毫秒雷管起爆，其中掏槽孔用1段，主爆孔用3、5、7、8、9段，周边光爆孔采用间隔装药，导爆索起爆，11段非电毫秒雷管孔外延时爆破，底孔采用13段毫秒导爆管。

3）主洞上半洞Ⅲ、Ⅳ类围岩初拟爆破参数见表1、2。Ⅱ～Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩掘进循环时间见表3。

4）主洞下半洞爆破设计参数：周边光爆孔φ42mm，孔距0.5m，孔深4m；水平孔φ42mm，孔深4m，孔排距1.2×0.8m，第一排孔距临空面1.4m，单耗0.5kg/m3。

（3）爆破试验

石方洞挖在开挖时，要结合生产首先进行爆破试验，以确定准确、经济、安全的爆破参数。爆破试验的主要内容有：①爆破器材性能检测试验；②边墙光面预裂爆破控制试验；③掏槽孔的型式；④开挖进尺及孔排距；⑤开挖爆破网络的装药量、封堵长度等试验；⑥爆破石渣级配和块度情况。

试验前首先制定试验大纲，根据其要求选定试验部位，每组试验项目初定三次，通过外观检查等手段获取试验成果清单，并 对清单进行详细分析以确定准确的爆破参数。

光面爆破和预裂爆破效果应达到以下要求：残留炮孔痕迹应 在开挖轮廓面上均匀分布；炮孔痕迹保存率：完整岩石在80%以上，较完整和完整性差的岩石不少于50%，较破碎和破碎岩石不小于20%；相邻两孔间的岩面平整，孔壁不应有明显的爆震裂隙；相邻两茬炮之间的台阶或光爆爆破孔的最大外斜值，不应

大于5cm；周边孔应在断面轮廓线上开孔，沿轮廓线的调整范围和掏 槽孔的孔位偏差不应大于5cm，其它炮孔孔位的偏差不得大于10cm。

（4）钻爆施工

测量布孔完成后，钻孔设备就位开始施钻。每排炮由值班工程师按“平、直、齐”的要求进行检查，做到炮孔的孔底落在爆破规定的同一个铅直断面上；为了减少超挖，周边孔的外偏角控 制在设备所能达到的最小角度。光爆孔及掏槽孔的偏差不得大于5cm，其它炮孔孔位偏差不得大于10cm。

采用光面爆破是控制洞室开挖尺寸的重要手段，光爆的好坏将直接决定洞室开挖断面的优劣，因此合理选用优良的钻孔设备、挑选熟练的钻工，严格钻孔精度是保证开挖质量的前提。钻孔与装药合用一台自行式高空作业平台车进行。

（5）装药、连线、起爆

装药采用自制移动作业平台车，施工人员可以方便、安全的 在高空作业平台车上完成布孔、装药等工序。装药前用高压风冲 扫孔内，炮孔经检查合格后，方可进行装药爆破；炮孔的装药、 堵塞和引爆线路的联结，由考核合格的炮工严格按爆破图的规定 进行，装药严格遵守爆破安全操作规程。掏槽孔由熟练的炮工负 责装药，光爆孔用小药卷捆绑于竹片上间隔装药。掏槽孔、扩槽 孔和其它爆破孔装药要密实，堵塞良好，严格按照爆破设计图（爆破参数实施过程不断调整优化）进行装药、用非电雷管联结起爆网络，最后由炮工和值班技术员复核检查，确认无误，撤离人员和设备，炮工负责引爆。

（6）通风散烟及除尘开挖施工過程中一直启动通风设备，利用已形成的通风系统进行排烟除尘，保证在放炮后规定时间内将有害气体浓度降到允许范围内。爆破散烟结束后，对开挖面爆破渣堆洒水除尘。

（7）安全处理由专职安全员全过程监控。爆破后，用反铲（或人工）清除掌子面及边顶拱上残留的危石及碎块，保证进入人员及设备的安全，岩面破碎洞段在进行安全处理后，可先喷一层5cm厚混凝土，出渣后再次进行安全检查及处理。在施工过程中，经常检查已开挖洞段的围岩稳定情况，清撬可能塌落的松动岩块。

（8）出渣及清底

施工支洞和主洞均采用3m3侧卸式装载机装，15t自卸汽车运输至指定弃渣场。出渣完毕后使用反铲或人工清出工作面积渣，为下一循环钻爆作业做好准备。

每排炮开挖结束后，对稳定性差的局部岩体及时进行锚喷支护，围岩好地段系统锚杆、挂网及喷混凝土可滞后开挖作业施工。

结束语：

经过现场施工实践，本爆破施工方案满足设计规范要求，施工过程经过现场的参数调整及优化，爆破效果及施工进度满足总工期要求，得到业主及监理的认可。