某引水工程淺埋段開挖工藝探討

高 超

(杭州市閑林水庫籌建處，浙江杭州 310007)

水利是經濟社會發展的重要基礎設施和基礎產業，近年來，隨著國民經濟的高速發展，水利投資大幅增加，給我國水利工程施工企業帶來了千載難逢的發展機遇。本文基于此簡單對我國某引水工程淺埋段開挖工藝進行探討。

1 隧洞開挖與運輸

淺埋段施工是本工程的一大難點，既要保證工程安全順利進行，又要保證工期進度，關鍵是控制爆破震動，確定該段圍巖采用分部開挖，光面爆破。

1)開挖采用分臺階光面爆破，風動濕式鑿巖，風鉆采用YT-28型氣腿風鉆，上臺階長度2 m～4 m。爆破材料采用非電塑料導爆管雷管，低爆速炸藥，光爆藥卷直徑25。2)采用大直徑中空直眼雙螺旋掏槽，1只中空孔中間布置，8個掏槽眼雙螺旋布置，掏槽眼外圍布置輔助炮眼，按設計開挖輪廓線布置周邊炮眼，間距為30 cm～40 cm，輔助眼間距為60 cm～80 cm。中空孔采用潛孔鉆機造孔，8臺YT-28型氣腿式鑿巖機鉆眼平行作業。3)洞碴運輸:采用ZLC-50鏟車裝巖，挖掘機配合清理工作面，自卸車出碴。4)爆破震動控制:根據淺埋段控制爆破咨詢報告，淺埋段分為三個不同的作業段，分別設置不同的保證隧洞上方建筑物的安全允許單段最大藥量和一次爆破規模。特別謹慎爆破段，指距離建筑物30 m以內的上臺階爆破作業點(洞樁號7+591.5～7+655)，安全允許單段最大藥量為1.8 kg，允許一次爆破規模為9.0 kg～13 kg;并輔以其他減振措施。謹慎爆破段，指特別謹慎爆破段以外的上臺階爆破作業點(洞樁號7+568.5～7+591.5，洞樁號7+655～7+698.5)，及特別謹慎爆破段的下臺階爆破作業點。安全允許單段最大藥量為3.0 kg，允許一次爆破規模為13 kg～20 kg;并輔以其他減振措施。控制爆破段，指謹慎爆破段的下臺階爆破作業點及距離淺埋段20 m區域(洞樁號7+548.5～7+568.5，洞樁號7+698.5～7+718.5)。安全允許單段最大藥量為 5.0 kg，允許一次爆破規模為20 kg～30 kg。上臺階長度:特別謹慎爆破段2 m，謹慎爆破段3 m，控制爆破段2 m。5)裝藥結構:掏槽及輔助眼，采用線狀連續裝藥，孔口用炮泥塞。周邊眼采用φ25 mm小藥卷不耦合裝藥。6)起爆網絡:本段隧洞爆破擬采用非電塑料導爆管系統，必要時選用高精度電子雷管。7)減震措施:為減少該段爆破時對隧洞上部建筑物的損壞，確保不發生擾民事件，增加爆破的安全性，必要時考慮對周邊眼采取在每兩個周邊眼之間加一個空孔的辦法，孔徑和孔深同周邊眼。8)淺埋段開挖施工:淺埋段開挖施工設備配備同主洞開挖設備，大直徑中空孔采用潛孔鉆機造孔。運輸出渣采用與主洞相同工藝，進尺比主洞正常段慢，平均每日進尺2 m。

2 次淺埋段開挖工藝

根據設計提供的相關資料，樁號洞6+495 m～6+555 m段為Ⅳ，Ⅴ類圍巖，隧洞埋深約47 m～53 m，目前該處地表有民房等建筑物存在。民房為磚混結構，多數為2003年以后的建筑物。隧洞鉆爆開挖對地表建筑物勢必有一定的影響，施工時需加強控制爆破藥量，并采取各種支護措施，對圍巖進行襯砌保護，防止洞頂坍塌。由于隧洞埋深較淺，次淺埋段隧洞開挖擬按淺埋段施工方案中的謹慎爆破段的相關要求進行爆破作業。謹慎爆破段安全允許單段最大藥量為3.0 kg，允許一次爆破規模為13 kg～20 kg。根據隧洞開挖斷面情況，計劃采用2.0 m的炮釬鉆孔，周邊炮眼深度1.6 m，掏槽眼深1.7 m，輔助眼深1.6 m。中空孔直徑110 mm，中空孔采用潛孔鉆機造孔提前完孔。謹慎段爆破參數:輔助眼間距取40 cm ～50 cm，周邊眼取30 cm ～40 cm，E/W=0.6 ～0.8。謹慎爆破段預計每循環進尺1.5 m。

3 一期支護與超前支護

本隧洞支護形式有如下幾種:噴射混凝土、中空注漿錨桿、自進式錨桿、工字鋼架、超前小導管、超前管棚。支護施工程序如下:清理掌子面危石、清洗巖面→初噴4 cm厚塑鋼纖維混凝土→架立鋼拱架→施工錨桿→噴射混凝土到設計厚度。

1)噴射塑鋼纖維混凝土施工。噴射前拆除作業面障礙物，用高壓風(水)沖洗受噴面，埋設控制噴射混凝土厚度的標志。使用混凝土噴射機濕噴工藝施工，見《濕噴工藝流程圖》。噴射混凝土為C25塑鋼纖維混凝土(內摻異型塑鋼纖維(HPP)，摻量5 kg/m3，HPP纖維直徑0.9 m，長度40 mm，伸長率15%，抗拉強度大于530 MPa)，設計噴射厚度為25 cm，噴射混凝土中粗骨料粒徑不大于15 mm，速凝劑通過試驗確定，噴射混凝土需隨拌隨用。噴射混凝土施工要點:噴射分段長度根據拱架榀數確定，一般部位可按30 m～50 m進行分段;噴層混凝土分三次作業，分別為初噴4 cm，模噴10 cm，復噴1 cm;噴嘴與受噴面垂直，并保持0.8 m～1.2 m的距離。對巖面凹陷處應先噴和多噴，凸出處后噴少噴;噴嘴按螺旋形軌跡移動;噴射混凝土采用自然養護;回彈落在墻角處的混凝土應及時清走。

2)超前支護。超前小導管注漿:超前小導管設置在Ⅳ類圍巖地段，在掌子面超前施作后可以為后續初期支護的施工提供足夠的時間和安全保護。超前支護采用φ42 mm，壁厚4 mm的無縫鋼管制作而成的小導管，長 3.5 m，外插角 15°，排距 2.0 m，間距50 cm，前后兩排導管水平投影的搭接長度1.5 m。其施工步驟為:沿開挖面周邊布置注漿眼;按布置的注漿眼位置鉆眼，眼深3.5 m(按設計)，將壓漿管頂入巖層;孔口止漿封堵。導管打入后用塑膠泥封堵孔口導管與孔壁間隙，并在導管附近及工作面噴混凝土，以防工作面上巖土坍塌，同時作為注漿止漿巖墻;壓注漿液。注漿壓力控制在0.7 MPa～1.0 MPa，注漿達到設計注漿量和注漿壓力時可結束注漿。注漿過程中隨時觀察注漿壓力，分析注漿情況，防止堵塞、跑漿，做好注漿記錄，以便分析注漿效果。

3)管棚超前支護。φ80管棚超前支護設置在Ⅴ類圍巖地段。φ80管棚環向間距80 cm，外插角2°～5°，搭接長度2.8 m。管棚制作:φ80管棚采用熱軋無縫鋼管，按設計要求制作成型;管棚定位:按設計要求布好定位并設置仰角;鉆孔及管棚打設。

鉆孔采用管棚鉆機鉆孔，鉆孔時根據地質條件及斷層的破碎情況采用不同的鉆進速度，以防止坍孔、卡鉆、縮孔。鉆孔過程中用測斜儀測量鉆孔斜度，保證鋼管的正確施工方向。