金坪子滑坡后緣截水洞開挖資源配置淺析

藺紹潤，余中平

（1.長江三峽勘測研究院有限公司（武漢），湖北 武漢430000；2.深圳左肖思建筑師事務所，廣東 深圳518000）

1 工程概況

金坪子滑坡位于烏東德水電站壩址下游約0.9～2.5km處的金沙江右岸，距右岸尾水出口1.6km。前緣高程810～812m，后緣高程1900～1950m，前后緣高差1100～1200m。滑坡軸向長約3km，前緣寬約1.5km，后緣寬約1.2km。滑坡平面面積4.5km2，滑體厚度45～150m，滑坡總體積約2億m3。

為防止金坪子滑坡蠕動變形對烏東德水電站的影響，對金坪子滑坡進行治理。一期工程包括金坪子隧洞和后緣截水洞。

后緣截水洞長度為1420.79m，開挖斷面根據圍巖類別（Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ三類圍巖）不同分別采用2.74m×3.42m、3.30m×3.70m 及3.42m×3.76m3種斷面形式，凈斷面尺寸2.5m×3.0m，其中Ⅲ類圍巖長度為82.22m，Ⅳ類圍巖長度為30m、Ⅴ類圍巖為1308.57m。

金坪子滑坡后緣截水洞計劃開工時間為2012年4月15日，計劃完工時間為2013年12月2日，總工期597d。其中截水洞洞挖開工時間為2012年7月1日，貫通節點時間為2013年5月1日，洞挖工期為305d。

2 洞身開挖

2.1 施工工藝

（1）截水洞Ⅲ類圍巖洞挖施工工藝：施工準備→測量放線→鉆孔→裝藥爆破→通風散煙除塵→清除危石→出渣清底（安全監測）→下一循環。

（2）截水洞Ⅳ、Ⅴ類圍巖洞挖施工工藝：施工準備→測量放線→超前錨桿支護→鉆孔、裝藥爆破（安全監測）→通風散煙除塵→鋼拱架、初噴、隨機錨桿→出渣清底→系統錨桿支護→下一循環。

2.2 爆破設計

根據截水洞的斷面尺寸，爆破參數設計見表1。

2.3 設備配置及作業時間

2.3.1 鉆孔設備配置

金坪子后緣截水洞開挖共設置2個工作面，每個工作面布置一個自制鉆爆臺車。鉆孔作業時間公式：

Td＝（NL）／（VmKΦ）。

表1 金坪子后緣截水洞循環爆破參數

式中：Td為鉆孔作業時間（min）；N 為鉆孔數量（個）；L為炮孔深度（m）；V 為純鉆孔速度（m／min），手風鉆取0.15m／min；m為鉆孔時間利用系數，一般為0.7～0.9；K為工作面同時工作的鉆孔設備數量；Φ為多個鉆孔設備同時工作系數（取0.7～0.9）。

根據以上鉆孔作業時間公式以及表1循環爆破參數表計算得出，每個工作面配置6臺YT－28型手風鉆同步作業。Ⅲ類圍巖每排炮理論鉆孔時間約為2.2h，Ⅳ、Ⅴ級圍巖每排炮理論鉆孔時間約為2h。

2.3.2 裝渣設備配置

由于截水洞斷面較小，大型裝載、運輸設備無法進出，因此后緣截水洞出渣采用扒渣機挖裝，5t自卸車出渣，人工配合扒渣清底。

扒渣機裝渣作業時間：

Tm＝1.5V／（PjKt）。

式中：Tm為扒渣機出渣作業時間；V為每循環開挖方量，爆破后松散系數取1.5；Kt為扒渣機實用生產利用系數，取0.7～0.8；Pj為扒渣機的技術生產率，120m3／h。

由于截水洞斷面較小，可選扒渣機型號很少。該工程選定扒渣機的技術生產率Pj＝120m3／h。金坪子后緣截水洞Ⅲ類圍巖段，預計每循環進尺2m，爆落石渣約18.7m3，折合松散方量28.1m3。Ⅳ、Ⅴ類圍巖爆落石渣為類圍巖爆落石渣約24.97m3，折合松散方量為37.46m3。

根據以上扒渣機裝渣作業時間公式計算得出，每個工作面共需配置1臺扒渣機裝渣。Ⅲ類圍巖每排炮裝渣時間約為36min，Ⅳ、Ⅴ類圍巖每排炮裝渣時間約為48min。

2.3.3 出渣設備配置

截水洞斷面尺寸較小，采用5t自卸汽車出渣，根據出渣運距的不同，自卸汽車的運輸能力也有所不同。

（1）自卸汽車往返循環時間計算公式為：

Tc＝T×N1／N＋L／v0＋t1＋t2。

式中：T為每排炮裝渣時間；N1為自卸汽車裝載量，5t自卸汽車按每車2m3計算；N為每排炮松散石方量；t1為每次卸車時間取1.5min；t2為調向、就位、等待時間，取1.5min；L為重車及空車運行距離，取V0＝12km／h。金坪子后緣截水洞開挖石渣運往金坪子棄渣場，平均運輸距離約為2km。則裝載時間為2min，運輸時間為10min，卸車時間為1.5min、調向等待時間1.5min，自卸汽車往返循環時間為15min。

（2）自卸汽車小時運輸能力計算公式如下：

Pt＝60V／Tc

式中：V為每車裝渣方量，取2m3；運輸能力Pt為8m3／h。

（3）自卸汽車需要量計算公式如下：

式中：K為運輸不均衡系數，取1.15；Vm為總出渣方量；Tm為每趟出渣時間。

計算得出總共需要運輸22趟。根據以上3個公式結合各施工部位每循環開挖進尺及裝渣、運輸能力配備3臺5t的自卸汽車，則完成出渣時間為110min。

2.3.4 超前支護設備配置

根據圍巖特點Ⅳ類、Ⅴ類圍巖超前支護及系統支護完成后方可進行下一循環的開挖施工，因此超前支護及系統支護時間需計入開挖循環時間內。工程超前錨桿規格為Φ22，L＝5.0m砂漿錨桿，主要用于巖石較破碎的軟弱夾層和斷層帶。超前錨桿布置在起拱線以上，間距為40cm，每環約28根，角度為上傾。超前錨桿采用支護臺車配備6臺YT－28型手風鉆鉆孔，布置1臺NJ－600型高速制漿機和1m3漿桶，1臺MZ－1型錨桿注漿機注漿、人工插桿。根據上述公式計算鉆孔作業時間為240min，注漿、插桿時間約為20min。

2.3.5 系統支護設備配置

系統支護根據圍巖類別采用不同的支護形式，本截水洞系統支護設計見表2。

系統支護時間公式為：

T＝T1＋T2＋T3＋T4＋T5。

式中：T1為鋼拱架安裝時間，取90min；T2為砂漿錨桿鉆孔時間，根據鉆孔作業時間公式計算，約為150min；T3為錨桿注漿、插桿時間，取30min；T4為掛鋼筋網時間，取30min；T5為噴混凝土時間，取30min；根據計算系統支護時間T為330min。系統支護配備6臺YT－28型手風鉆鉆孔，制漿、注漿設備與超前支護設備共用，另外配備1臺型號為JZC－500強制式攪拌機、TK－500濕噴機噴混凝土。

表2 系統支護設計

2.3.6 洞挖施工機械設備匯總

表3 隧洞開挖施工主要設備配置

2.3.7 開挖循環作業時間匯總

本標段隧洞工程開挖循環作業時間如表4。

表4 隧洞開挖循環作業時間

2.3.8 施工人員配置

隧洞開挖施工勞動力組合如表5。

表5 隧洞開挖施工人員配備

3 結語

根據業主要求的截水洞貫通時間節點，截水洞兩個工作面同時施工，計劃要求每個工作面進尺為70m／月。截水洞為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖，由表4可知，對于Ⅲ類圍巖，每個工作面理論平均進尺180m／月；對于Ⅳ、Ⅴ級圍巖，每個工作面理論平均進尺為72.6m／月，綜合進尺79m／月。理論進度比計劃要求進度70m／月快約13%，因此，根據資源配置情況及作業循環時間所計算出的月進尺大于施工進度計劃中的計劃月進尺，說明施工中按照所配置的資源進行施工完全能夠滿足進度要求。目前，截水洞洞挖工作已經開展，月實際進度略高于計劃進度，洞挖資源配備是合理可行的。

［1］ 中華人民共和國國家經濟貿易委員會.DL／T 5135－2001水利水電工程爆破施工技術規范［S］.北京：中國電力出版社，2009.

［2］ 中華人民共和國國家經濟貿易委員會.GB50086－2001錨桿噴射混凝土支護技術規范［S］.北京：中國電力出版社，2001.

［3］ 中國水電基礎局有限公司.DL／T5148－2001水工建筑物水泥灌漿施工技術規范［S］.北京：中國電力出版社，2004.

［4］ 中華人民共和國水利部.DL／T5099－1999水工建筑物地下開挖工程施工技術規范［S］.北京：中華人民共和國水利部，1999.

［5］ 中交第一公路工程局有限公司.JTG F60－2009公路隧道施工技術規范［S］.北京：人民交通出版社，2009.

［6］ 郭建忠.溪洛渡堆渣場截水洞洞挖鉆爆施工及定額［J］.人民長江，2007，38（3）：26～28.

［7］ 梁建林，胡 育.水利水電工程施工技術［M］.北京：中國水利水電出版社，2009.