淺述內下水庫除險加固工程導流隧洞施工

鄧衛芳

（祁陽縣內下電站管理局 永州市 426100）

1 工程概況

內下水庫除險加固主體項目壩體防滲即壩上游面新建鋼筋混凝土防滲面板工程，由于導流底孔408 m高程放空閘門的無法打開，不能實現直接排水方案，技施設計筑圍堰方案耗資巨大，且不能確保施工順利進行，造成主體加固工程無法實施，項目建設管理部委托湖南省水利水電勘測設計研究總院重新進行導流方案設計。2010年5月25日湖南省水利廳組織專家對《祁陽縣內下水庫除險加固工程施工導流變更設計》進行了審查，2010年7月21日省廳以湘水建管[2010]23號文件批復了“關于祁陽縣內下水庫施工導流方案設計變更的批復”，即從大壩左岸修建一條施工導流隧洞（城門型斷面開挖尺寸3.1 m×3.1 m）。導流隧洞原設計長209 m，進口高程411 m，從下游出口高程410 m開挖進洞，為了施工安全，至上游進口處預留巖石山體作為導流隧洞庫內施工圍堰。在工程施工中，隧洞實際長度為253 m。為了加快導流隧洞的施工進度，經有關領導、地質專家和工程技術人員等研究決定，取消預留巖石山體作為導流隧洞庫內施工圍堰，采用掏空法預裂爆破方式，一炮炸開，工程取得了圓滿成功。

2 導流隧洞開挖工程施工

2.1 測量放樣

根據大壩原有固定坐標點，用全站儀、經緯儀、S3水準儀，按項目的精度要求，測設平面與高程控制網點，對隧洞進行地面貫通測量，按照技術要求結合地形地質條件，配合主要設計人員、地質專家確定洞線方案。

隧洞開挖工作面測量放樣具體做法：首先用經緯儀在隧洞軸線上定出3個間距不小于10m的中樁線，然后將導向儀的激光束調整到隧洞軸線，再用水準儀調整光束傾角，每班使用前需先檢查光束是否準確，再利用工作面上的光斑放出中心后進行放樣，同時檢查上一班次開挖斷面，對欠挖部分及時進行修整。

2.2 隧洞出口土石方明挖

洞口出口開挖為岸坡土方、石方開挖。開挖邊線采用預裂爆破。

2.3 隧洞洞身開挖

（1）洞挖掘進施工方法。隧洞掘進按一個進洞口即從一個工作面單邊施工。開挖采用全斷面一次性掘進法施工，按（1.5～2.0）m短進尺循環開挖，計劃日進尺（5.5～6.0）m，月進尺（165～80）m。

洞挖施工中，根據開挖工作面的圍巖性質和進尺要求，按爆破理論計算單位耗藥量為1.74 kg/m3，布孔數量為38～40個。為保證施工安全，施工過程中嚴格按以下工序流程組織施工：

測定隧洞中線和高程準確繪出開挖輪廊線，嚴格按鉆眼操作規程施鉆，正確掌握鉆孔的傾斜度和深度，將周邊用高壓風將炮眼吹凈，按設計裝藥量進行裝藥，按正確的起爆順序→檢查起爆網絡無誤后，撤離燈具、設備和人員進行爆破。

（2）通風辦法。本隧洞單頭掘進250多米。施工通風能力的強弱直接影響隧洞施工進度，所以采取強力通風措施，采用壓入吸出并行多機串聯的通風方式。

（3）洞內石渣運輸。洞內石渣裝載采用0.6 m3的電動耙渣機將石渣裝在小六輪工程車上運送至洞口堆碴場卸料，進洞100 m左右開挖出倒車場地。

（4）支護和襯砌。隧洞工程地質條件較好，屬于二類圍巖，可不襯砌，但對局部斷層、破碎帶地段采用木支護和噴漿支護加固，穿過壩軸線臨近水庫時，為防止水庫水位滲透壓力對隧洞施工的不利影響，采用頂部噴漿，穩定圍巖，加速凝劑加速固化，確保施工安全。

2.4 隧洞進口開挖

隧洞進口處地形陡峭，施工時進口處庫水位深高達10多米，進口施工難度較大，省水電勘測設計研究總院推薦采用預留巖硬施工方式，其施工程序為：首先從出口開挖下游段，并作好中間封堵閘門井（永久保留，設鋼閘門）。等11月初水位下降至423 m以下后，從進口423 m高程處開始挖施工平臺，平臺深入至弱風化巖層后再挖巖槽到411 m高程，與先開控好的導流洞連接，巖槽與水庫之間形成一道巖埂檔水。待巖埂下游側集碴坑與導流洞進口襯砌等工作全部完成后，最后對巖埂圍堰進行一次性控制爆破，庫水位降低后作局部清理，導流洞投入使用。照此施工難度大，工期長，投資大，而洞身掘進已近進口。為及時解決進口開挖施工，請示過省市領導派員現場指導，都沒確定方案，作為省重點督辦項目的內下水庫工程，時間緊、任務重，水庫除險加固工程指揮部聯系過多家專業水下施工單位，也咨詢過高等院校水下爆破專家，結果都因資金大、工期長、還有不確定性因素而暫停施工。為此，指揮部邀請地質專家到施工現場分析地質狀況，現場勘查已掘進地質條件，經科學分析論證隧洞進口部位地質條件較好。為了加快導流隧洞施工進度，決定取消預留巖石山體作為隧洞內施工圍堰，采用掏空法預裂爆破辦法，確定水下爆破一炮打通的方案。經測量計算確定進口最后一炮巖石深度，采用打探測孔冒水的辦法確定爆破方案，即使用5 m加長鉆桿直接鉆孔通至進水口前。經探測鉆孔，最后定出貫通長度為左側炮孔深3 m，右側及底部炮孔（4～4.5）m。掏空法預裂爆破施工如附圖示。

附圖 導流隧洞進口掏空法預裂爆破圖

為了施工安全，水庫除險加固工程指揮部召開了隧洞工程進口貫通水下爆破專題會議，會上就進口貫通爆破實施方案進行了部署，統一了鉆孔和爆破時間，安排兩臺鉆機根據探測的貫通長度進行鉆孔深度控制，對裝藥量、引爆順序、爆破后廢碴處理等都作了研究確定，并制定了相應的防御預案。

2010年11月8日隧洞進口水下一炮貫通通水順利成功，爆破后的洞子進水口孔口尺寸基本成形，滿足過流導流要求，實現了水下爆破一炮貫通新的突破。

3 質量與安全措施

3.1 質量措施

（1）隧洞開挖每個循環均對開挖面進行測量放樣，畫出開挖輪廓線后進行布孔、鉆孔施工。

（2）鉆孔爆破作業按照設計爆破參數進行布孔、鉆孔、裝藥、堵塞和引爆線路的聯結、引爆。

（3）洞面開挖分二次進行，先采用普通鉆爆，預留基礎面開挖保護層，再采用加密淺孔輕藥量鉆爆，以確保開挖基建面的完整性。

3.2 安全措施

（1）洞口削坡開挖自上而下，禁止雙層作業。

（2）隧洞開挖施工嚴格按“隧洞開挖工序流程”組織施工，嚴格執行“土石方開挖施工安全操作規程”，確保安全施工。

（3）洞內工作人員均戴安全帽，穿工作服、鞋等，配備專職安全員。

4 結語

內下水庫導流隧洞進口水下爆破在確保安全的前提下，結合工程地質地形特點，充分分析查勘論證，科學合理決策實施水下一炮貫通。值得借鑒的是：按中心炮孔（掏心孔）四周打隔離孔布置，裝藥量要控制；炸藥要用石臘熔化凝結牢固，不能進水；雷管安放要在放置兩條炸藥后放入，但不能用鐵器，宜用竹、木桿。貫通的成功經驗不僅是水下爆破新的歷史性的突破，更是建設者們集體智慧結晶的體現，此舉既節省了資金又為水庫除險加固工程主體項目壩體防滲面板加固施工贏得了寶貴的時間。

內下水庫通過實施導流隧洞進口水下掏空法預裂爆破方案，體會有：

（1）此方案適用于巖石完整、地質條件好地段，遇巖石破碎、強風化帶、透水性強等地質條件差的情況則需科學分析，另作方案。

（2）要掌握最后貫通巖石長度，產生透水性強弱的可能性。

（3）炮孔布置包括位置、數量要合理。

（4）每條炸藥一定要密封好，并保證引爆順序到位。

（5）作業人員的安全措施一定要保障好，穿雨衣褲、佩救生衣等，同時洞內作業電源要控制為變頻安全電壓。

（6）排水措施宜先引再集中后排放。