大鵬半島水源工程東涌水庫輸水隧洞爆破施工技術

王 斌

(葛洲壩集團第二工程有限公司,四川成都 610091)

1 工程概況

東涌水庫工程是大鵬半島水源工程的重要組成部分,水庫位于深圳市東部大鵬半島南部東涌河的下游,隸屬深圳市龍崗區(qū)南澳街道辦,距深圳市 70 k m左右,水庫集水面積 9.6 k m2,總庫容為1 191萬 m3。輸水隧洞連接東涌水庫和香車水庫,全長 5.672 k m,隧洞斷面采用 2.5 m×2.5 m馬蹄型。該工程第三標段為輸水隧洞香車出口段,主要建筑物為隧洞洞身、豎井、出口消能工、檢修路等。

隧洞樁號為 S 4+172～S 5+672,隧洞長 1.5 k m,為較典型的半島海岸地貌帶的低山丘陵地貌,隧洞沿線地面高程為 16.9～170 m,隧洞埋深多為 19～154 m。該地段巖性以殘坡積及風化巖為主,主要地質構造以 F 4香車斷層的斷裂構造為主,但該斷層未與隧洞主線相交,對隧洞不會造成影響。水文地質情況:本段地下水以基巖裂隙水為主,地下水位高程為 30～146 m,隧洞圍巖的滲透系數(shù)較小,屬弱-微透水巖體。

主要技術標準:

(1)工程等級:Ⅱ等。建筑物級別:隧洞、豎井等主要建筑物為 2級;引渠等次要建筑物為 3級;施工道路及施工圍堰等臨時建筑物為 4級。

(2)輸水方式:壓力流,最大內水壓力為 0.47 M P a。

(3)供水總規(guī)模:6萬 m3/d。

(4)抗震等級:按Ⅶ度設防。

2 隧洞總體施工方案

隧洞采用新奧法施工。具體施工方案為:鉆爆法開挖,機械通風,有軌運輸,噴錨、襯砌支護,監(jiān)控量測,臺車襯砌等。對于相對穩(wěn)定的Ⅱ、Ⅲ類圍巖采用全斷面施工;Ⅳ類圍巖在施工過程中視具體情況采用全斷面施工或短臺階法施工;Ⅴ類圍巖采用臺階法施工,先進行超前小導管支護后再進行上部開挖,及時支護后進行下部開挖。

3 隧洞爆破施工

3.1 鉆孔爆破施工方法

Ⅱ、Ⅲ類圍巖采用全斷面光面爆破技術,開挖循環(huán)進尺為 2 m。鉆孔采用人工手持 7655式氣腿鑿巖機(風槍)鉆孔。機械輔助人工裝碴。

每一循環(huán)完成后,首先由測量人員布點劃線,按鉆爆設計打孔、裝藥,連接起爆網絡,炸藥采用乳膠炸藥,起爆采用非電導爆管連接起爆。四周光面爆破孔間隔裝藥,且不連續(xù)裝藥。炮眼布置情況見圖 1,鉆爆設計參數(shù)見表 1、2。

各炮孔起爆順序均為:掏槽眼→擴槽眼→輔助眼→周邊眼→底板眼。輔助眼由里向外逐層起爆。為加大起爆間隔時間,有效降低爆轟波的疊加效應,各排間均采用跳段微差形式。

圖 1 Ⅱ、Ⅲ類圍巖全斷面鉆爆設計圖

表 1 Ⅱ類圍巖爆破參數(shù)表

表 2 Ⅲ類圍巖鉆爆設計參數(shù)表

3.2 隧洞鉆爆開挖施工工藝

(1)測量定位。

隧洞清碴、噴錨支護完成后,進行下一循環(huán)的施工。首先測量定位,用全站儀、水準儀對隧洞下一循環(huán)進行放線,利用導線點進行精確定位,根據水準點對隧洞的水平標高進行控制,找出隧洞的中線及隧洞的中心標高并做出標記。

(2)劃線布孔。

根據隧洞下一循環(huán)的中線和中心標高,結合隧洞的圍巖分級、設計開挖的輪廓用油漆勾畫出開挖外輪廓線。然后,根據各種圍巖的鉆爆設計,用油漆標出掏槽孔、輔助孔、周邊光爆孔及底孔。

(3)鉆孔及驗孔。

采用自制軌行式鉆孔臺車(可鉆孔、裝藥、錨桿等)和 7655式手持式氣腿鑿巖機(風槍)鉆孔。開孔時使用自制開孔定位器,使孔位與設計一致;開孔后,嚴格控制鉆孔的方向、進尺速度、深度并做好鉆孔記錄,供現(xiàn)場工程師參考,調整裝藥量和起爆順序,優(yōu)化開挖參數(shù)。在鉆孔施工完成后,對孔位、孔深、鉆孔方向及完好情況進行驗收,對于不符合設計要求的應采取補孔、重新設計裝藥結構等措施予以彌補。

(4)裝藥與堵塞。

所有的炮孔裝藥嚴格按照鉆爆設計進行。起爆雷管采用非電起爆雷管。掏槽眼、輔助眼、內圈眼、底板眼采用大直徑藥卷孔底連續(xù)裝藥結構,周邊眼采用小直徑連續(xù)裝藥結構。裝藥前,炮孔必須用高壓風吹凈,藥串和起爆藥卷按要求加工好,盤好腳線,分段號存放在箱內,確保裝藥作業(yè)有序進行;裝藥作業(yè)應分片、分組進行,并按規(guī)定搗實,全部采用自制炮泥堵塞孔口。裝藥及炮孔堵塞長度見圖 2。

(5)起爆網絡的聯(lián)結及爆破。

起爆方式:采用起爆器、電雷管引爆導爆管的雷管的方式。

圖 2 裝藥結構示意圖

起爆網絡的聯(lián)結采用:電雷管-導爆管雷管的起爆網絡。起爆網絡為復式網絡,以保證起爆的可靠性和準確性。聯(lián)接時要注意導爆管不能打結和拉細,各炮眼雷管連接次數(shù)應相同,引爆雷管應用黑膠布包扎在一簇導爆管自由端 10 c m以上處。網絡連接好后,由專人負責檢查。

各炮孔采用非電毫秒雷管微差起爆技術,不但可以控制單段雷管的起爆藥量,又能有效地控制每段雷管間的起爆時間,從而使爆破震動波不疊加。這樣既能保證巖石達到理想的爆破效果,又能消除爆破震動的有害效應。為了保證后起爆的網絡不被先起爆的炸斷,最終采用孔內微差起爆網絡。

裝藥后,按照起爆的順序(即:首先起爆掏槽孔,再起爆周邊孔,最后起爆輔助孔;采用微差爆破 ,微差間隔時間為 25 ～ 27 m s)、1、3、5、7……間隔跳段別聯(lián)接起爆網絡并進行檢查。起爆前,給洞內、洞外安全員發(fā)出信號,將洞內的機械、設備撤到安全區(qū)內,清理現(xiàn)場人員,在做到“徹底安全”后,發(fā)出起爆命令,用電雷管通電起爆。

(6)效果檢查及盲炮處理。

起爆后,經通風排煙、確認安全后,到掌子面由專人清理危石,發(fā)現(xiàn)“啞炮”由現(xiàn)場工程師確定處理方案,然后進行初期支護、清碴等工序的施工。

起爆后,當出現(xiàn)盲炮時,應先查明原因:對于因孔外導爆損壞引起的盲炮,可以切去損壞部分,重新連接導爆管后再行起爆,此時,接頭應盡量靠近孔眼位置。若準備下一次爆破,起爆時,應注意保護好導爆管,以免再次損壞。因孔內導爆管損壞或因導爆管本身問題引起的盲炮處理按《爆破安全規(guī)程》中的有關規(guī)定執(zhí)行。

處理淺眼爆破的盲炮可采用下述方法:

①打平行眼裝藥爆破。平行眼距盲炮孔口不得小于 0.3 m。對于淺眼藥壺法,平行眼距盲炮壺的邊緣不得小于 0.5 m。為確定平行炮眼的方向,允許從盲炮孔口起取出長度不超過 20 c m的填塞物;

②用木制、竹制或其它不發(fā)生火星的材料制成的工具,輕輕地將炮眼內大部分填塞物掏出,用聚能藥包誘爆;

③安全距離外,用遠距離操縱的風水管吹出盲炮填塞物及炸藥,但必須采取措施,回收雷管;

④采用硝銨類炸藥時,如孔壁完好且藥具及填塞長度較短,可將填塞物掏出后,再向孔內注入鹽水,使其失效后取出雷管,再用高壓水沖掉炸藥,重新裝藥引爆。

4 結 語

隧洞施工因其自身特點及所處地質情況對施工的要求高,施工難度較大且施工工序復雜,在施工過程中,既要考慮施工安全,還要考慮施工的連續(xù)性。在東涌水庫輸水隧洞施工過程中,因各種原因造成工期較長、工序銜接不緊湊等諸多問題,但通過重新調整,已得到業(yè)主及監(jiān)理的肯定和表揚。目前該工程正在進行之中,在該項目中,針對復雜的地質情況采用不同的控制爆破技術施工,有效地控制了開挖進尺、輪廓圓順,確保了施工安全及工程質量。