桐梓火電廠供水系統小斷面隧洞開挖技術

高 煒

(中國水利水電第八工程局有限公司，貴州貴陽 550002)

1 工程簡介

桐梓電廠發電有限公司2×600MW機組工程位于遵義市桐梓縣城東南側，距縣城直線距離約2.5km，公路距離約3.3km。桐梓供水工程從距廠址1.6km處的天門河水庫取水，以滿足電廠生產用水需求。輸水隧洞開挖采用城門洞形，隧洞凈空斷面為3m×3m(寬×高)。樁號從K0+000～K1+265，總長1265m，無施工支洞，最大單頭開挖長度為700m。

2 施工難點及對策

針對輸水隧洞洞徑小、工作面長(1265m)、工期緊(須在4個月內完成洞挖和支護施工)、任務重的特點，制定了以下措施:

1)工程開工后，立即開展以洞挖為主線的生產計劃和施工組織，確保洞挖工作目標如期開展;2)配備有類似工程豐富施工管理經驗的指揮、操作人員參與本工程的管理、施工，確保施工組織有序、各工序順利銜接;3)制定具有針對性的洞挖、支護方案，以確保施工進度、安全;4)配備成龍配套的施工機械、設備，確保施工順利進行;5)制定施工目標計劃和激勵機制:根據總計劃制定詳細月施工計劃、周施工計劃，做到以周計劃保月計劃完成、以月計劃保總計劃完成，各目標計劃完成后及時兌現獎勵。

3 隧洞開挖采用的施工方法

3.1 施工方法

本工程隧洞成型后的斷面尺寸為3m×3m(寬×高)，施工開挖按整個斷面一次鉆爆開挖成洞施工，鉆孔設備選用YT-28手風鉆鉆孔，作業平臺為自制可拆卸簡易平臺，爆破采用導爆管分段起爆，光面孔用傳爆線起爆，自內向外依次分段毫秒微差起爆。爆破后通風排煙，然后作業面安全檢查排險后開始出渣，出渣選用ZL20c裝載機裝渣、自卸汽車運輸出渣。Ⅲ類圍巖段采取噴混凝土和鉆設結構錨桿支護，Ⅳ類圍巖段采用鋼支撐及錨噴支護緊跟掌子面的施工方法。1)開挖準備。開挖施工洞內風、水、電就緒，施工人員、機具準備就位。2)測量放線。洞內導線控制網測量采用全站儀進行。施工測量采用紅外光電測距儀配水準儀進行。測量作業由專業人員實施，每排炮后進行設計規格線測放，斷面測量滯后開挖面10m～15m，按5m間距進行，每個月進行一次洞軸線及坡度的全面檢查、復測，確保測量控制工序質量。3)鉆孔作業。由熟練的臺車技工嚴格按照設計鉆爆圖進行鉆孔作業。各鉆手分區、分部位定人定位施鉆，實行嚴格的鉆手作業質量經濟責任制。每排炮由值班工程師按“平、直、齊”的要求進行檢查。掏槽孔孔深3.0m，爆破孔孔深2.5m，周邊采用光面爆破，孔深2.5m，孔距0.5m，允許超鉆20cm。為滿足鉆孔時的操作空間，采用稍有超挖的方式鉆孔，開口在設計輪廓線外2cm左右。鉆孔前做到布孔準確，深度相同、方位及孔斜率一致，角度偏差不大于1°，開孔位置偏差不超過3cm。根據我公司地下洞室施工經驗和本工程實際地質情況，本工程地下洞室相鄰兩排炮槎錯臺控制在10cm內，檢查合格后方能進行裝藥施工。4)裝藥爆破。爆破材料選用乳化炸藥，炮工在鑿巖臺車裝藥平臺上按鉆爆設計參數裝藥，崩落孔采用φ32mm藥卷、Ⅳ類圍巖崩落孔采用φ32mm和φ25mm藥卷連續裝藥，周邊孔采用φ25mm藥卷間隔裝藥，孔口均用砂袋或炮泥堵塞嚴實。裝藥完成后，由技術員和專業炮工分區分片檢查，聯結爆破網絡，撤退工作面設備、材料至安全位置，非電毫秒雷管引爆，周邊光面齊爆。5)通風散煙。洞室在整個施工過程中一直啟動通風設備通風，爆破散煙結束后，開挖面爆破渣堆灑水除塵。由于隧洞較長，每次爆破完成后每次循環通風排煙時間為0.5h。6)安全處理。爆破后，人工清除掌子面及邊墻、頂拱上的浮石和松石，保證出渣和下一循環施工安全。巖面破碎洞段可先噴一層5cm厚C20混凝土，出渣后再次進行安全檢查及處理。7)出渣及清底。隧洞石方開挖出渣采用1.1m3小型裝載機配自卸車運輸出渣。出渣完畢后用扒炮出工作面底部積渣并整平，為下一循環鉆爆作業做好準備。隧洞進出口開挖掘進300m內，出渣時采用小型裝載機運至洞口，然后再進行裝運渣料到渣場，進出口各每隔300m左右斷面處開挖出渣中轉平臺，以利用裝載機裝渣料。8)支護。開挖過程中必須堅持每完成一個循環即每爆破一次，完成處理和出渣后，就及時進行錨噴(或掛網)支護。不完成錨噴護壁，決不允許進行下一循環的爆破開挖，避免井壁因不及時支護暴露過久，引起井壁塌方的重大質量安全事故的發生。所有地下開挖應嚴格按照施工圖紙所標明的設計開挖線進行放線，不允許任何形式的欠挖;對不襯砌或噴混凝土襯砌的地下洞室，在設計開挖線以內的巖尖角、局部噴混凝土面和錨桿頭等，均需按監理的指示進行處理。

3.2 計劃的各類圍巖洞挖工序作業循環時間表

隧洞施工采用手風鉆全斷面開挖，設計輪廓光面爆破，中央設直眼掏槽孔。共布置38個炮孔，孔徑42mm，孔深2.5m，預期進尺2.3m～2.5m。其中光爆孔16個，孔距50cm～55cm，光爆抵抗線70cm，線裝藥密度250g/m;崩落孔9個，孔深2.5m，孔距90cm～110cm，層間抵抗線80cm～100cm;底孔8個，孔深2.7m，孔距60cm～70cm;掏槽孔5個，中央直眼掏槽，孔深2.7m。

開挖排炮循環時間見表1～表3。

表1 洞挖工序作業循環時間表(Ⅱ類圍巖) h

表2 洞挖工序作業循環時間表(Ⅲ類圍巖) h

表3 洞挖工序作業循環時間表(Ⅳ類圍巖) h

4 存在的問題及原因分析

1)通風排煙問題。洞內煙塵主要為爆破后的炮煙和出渣機械的尾氣。隨著隧洞開挖進尺的不斷延長，通風排煙時間也越來越長。雖然實際中我們在洞口布置了一臺壓入式風機并在隧洞內部安置了一臺吸出式風機配合通風排煙，但受隧洞洞身小的影響，難以達到理想效果，特別是在出渣的時候排煙效果不佳。2)出渣中轉平臺施工難度大的問題。隨著洞挖進尺的延長，必須施工出渣中轉平臺(回車道)，但由于只能使用正鏟裝載機，為保證裝載機裝渣的高度及寬度，回車道施工時采取了頂部及洞身右側擴挖的方法，擴挖高度及寬度較大，需要增強臨時支護措施，增加了施工時間。

5 結語

在隧洞施工過程中，我們嚴格按照“新奧法”原理施工，堅持“一炮一設計”，并且在施工過程中根據地質條件不斷調整爆破參數和支護形式。開工至今已完成了65%的開挖量，圍巖完整部位半孔率達到90%以上，未發生任何安全事故，進度基本滿足合同要求。筆者認為:要實現小斷面長隧洞的快速施工，關鍵在于選擇合理的鉆爆參數，盡量采用“短進尺，多循環”，減小洞室對圍巖的夾制作用，同時加強對資源的合理配置，這樣就能確保整個工程的安全、高效推進。