淺談新技術對企業發展的經濟價值

趙文升 楊晶 封磊

摘 要：針對地下洞室薄壁擴挖施工技術問題，在新疆國投科克塔斯水庫導流洞工程改建段擴挖施工過程中，對其常規施工方法、工藝進行了大膽優化、歸納總結，提出了地下洞室薄壁擴挖施工新方法，確保了導流洞改建段擴挖成功實施，對以后類似工程施工有一定的借鑒作用。

關鍵詞：地下洞室；薄壁；擴挖；方法

一、概述

新疆國投科克塔斯水庫位于伊寧市北部的匹里青河出山口水文站上游0.5km處，水庫距伊寧市約30km，距國投伊犁電廠3.2km，水庫是以工業和城鎮生活供水、灌溉兼顧防洪和發電等綜合利用的水利樞紐工程。樞紐主要建筑物由混凝土面板堆石壩、溢洪道、引水發電洞、灌溉洞及電站廠房等建筑物組成。

為了滿足國投科克塔斯水庫主體工程需要，原右岸導流洞導0+337.00～導0+518.00段改建成泄洪排沙洞，需要對原導流洞進行二次擴挖。導流洞改建段擴挖長度181m，頂拱擴挖厚度由1.05m漸變至1.596m，邊墻擴挖厚度為0.07m～0.23m不等，其中擴挖厚度0.07m～0.15m長15m，厚度0.15m～0.23m長166m。

導流洞改建段主要位于弱風化卸荷玄武巖體內，局部為微風化～新鮮玄武巖，屬Ⅲ～Ⅱ類圍巖。改建段斷面較小，全部采用機械擴挖，效率較低，進度較慢，成本較高。根據改建段實際圍巖情況并通過生產性試驗，首次提出了地下洞室薄壁擴挖施工新方法，確保了導流洞改建段擴挖成功實施。

二、方法特點

（一）地下薄壁開挖施工方法，降低洞室擴挖難度，優化施工工序，節約施工成本投入，增加經濟效益，更重要是加快了施工進度。

（二）采用地下洞室薄壁擴挖方法，一方面解決機械施工難以正常發揮效率的難題，另一方面可以沿軸線方向多開工作面進行一次爆除作業，解決施工機械長時間在洞室內作業產生廢氣難以及時排出對施工人員職業健康造成傷害問題。

（三）采用薄壁擴挖新方法，施工期間采用簡易臺架，爆破后采用集中出渣，減少了擴挖施工對洞室交通的影響。

三、適用范圍

本方法適用于Ⅰ～Ⅳ類圍巖、開挖斷面小、施工機械難以施展的地下洞室薄壁擴挖施工。

四、工藝原理

薄壁擴挖施工是在地下洞室常規開挖方法的基礎上，對工藝進行優化、調整。沿洞軸線方向分兩到三個工作面，對擴挖厚度0.15以下直接采用破碎錘及風鎬進行，厚度在0.15以上采用人工打縱向水平光爆孔或鉆徑向潛孔（帶5°俯角）進行爆破，鉆孔設備為YT-28手風鉆。水平孔單循環進尺為1m，孔間距為20cm，裝藥量按100g/m控制。垂直邊墻淺孔孔深超出設計邊線5～10cm，超深部分裝柔性材料，孔間距按20cm，梅花狀布置，單孔藥量為0.06kg。鉆孔孔徑為42mm，炸藥全部采用2#巖石乳化炸藥，采用非電管和導爆索傳爆，電雷管起爆。

五、施工工藝流程及操作要點

（一）薄壁擴挖工藝流程

（二）操作要點

1、破碎錘擴挖

導流洞頂部擴挖（按常規方法）完成后，進行兩側邊墻擴挖。擴挖前根據洞室斷面大小及工作面實際情況選擇合適的施工機械。擴挖施工中盡量調整施工機械和工作面間的角度，以充分發揮機械施工的效率。

2、采用縱向水平孔及徑向垂直淺孔施工

對擴挖厚度0.15以下直接采用破碎錘及風鎬進行，厚度在0.15以上采用人工打縱向水平光爆孔或鉆徑向潛孔（帶5°俯角）進行爆破，鉆孔設備為YT-28手風鉆。水平孔單循環進尺為1m，孔間距為20cm，裝藥量按100g/m控制。垂直邊墻淺孔孔深超出設計邊線5～10cm，超深部分裝柔性材料，孔間距按20cm，梅花狀布置，單孔藥量為0.06kg。鉆孔孔徑為42mm，炸藥全部采用2#巖石乳化炸藥，采用非電管和導爆索傳爆，電雷管起爆。出渣采用裝載機端渣出洞后裝車運輸至指定渣場。薄壁爆破裝藥參數見表5-1。

六、資源配置

（一）機械設備配置見表6-1

（二）勞動力配置見表6-2

七、質量控制及保證措施

1、嚴格按設計圖紙、設計修改通知及相關技術規范進行施工。

2、開挖前認真做好爆破方案設計，做好光面爆破參數設計，選擇和確定合理的爆破參數，獲得比較滿意的爆破面和形成光滑的最終開挖斷面，使在最小開挖線外的超挖量最小。

3、采用先進的測量控制手段，每次爆破后均進行開挖掘進細部放樣，掌子面上用紅油漆畫出開挖輪廓線，并標定頂拱中心線和兩側腰線。

4、開挖中及時測繪開挖斷面，進行測量導線復測，每循環進行測量放樣時，均對上一循環開挖斷面進行規格檢查，并將超欠挖情況及時通知鉆孔人員，以便對鉆孔角度進行調整，減小超挖，對欠挖的部位及時進行處理，確保隧洞的開挖尺寸和規格滿足設計要求。

5、在開挖過程中，根據巖石變化情況，經監理工程師批準后及時修正爆破參數，以便盡量減少超挖和不欠挖。在不良地質洞挖段的開挖嚴格控制爆破參數，采用小藥量爆破。

6、鉆孔嚴格按照設計鉆爆圖施工，各鉆手分區、分部位定人定位施鉆，每排炮由值班工程師按“平、直、齊”的要求進行檢查。周邊孔偏差不大于5cm/m，爆破孔偏差不大于10cm，以減少超挖和減輕對圍巖的破壞。

7、對全部施工過程，進行嚴格的全面質量管理，質檢部門隨時對洞內的施工質量進行檢查，杜絕質量事故的發生。

八、安全管理及保證措施

1、特殊地質條件的導流洞石方開挖必須針對不同的巖石結構和地質構造，分別采取措施，分段施工。必要時可用超前鉆孔，在探明了地質實際狀況后，并擬定了支護、掘進方案后，再行開挖。

2、對新開挖的巖面及時加強支護和快速噴護，增加圍巖強度。

3、加強施工期觀測，在斷層附近，埋設收斂計并準確記錄。及時預報圍巖變形情況，做到心中有數，對采取防范措施提供可靠的數據。

4、在圍巖類別差的地段施工時，除了正常施工方案外，還必須有應急預案，項目部領導專人負責，組成專門班子，備足備好物資、器材和設備。遇到緊急情況，立即啟動應急方案。

5、嚴格遵守爆破制度，并在爆破范圍內設立爆破警戒線和安全崗，確保設備和人員安全。

6、參與爆破人員必須持證上崗，并嚴格按照操作規程進行操作。

7、嚴格按照規范要求管好爆破器材，爆破材料不得在工地隨意堆放。

8、工地設備及設施要加強現場防火。

9、做好安全用電，防止漏電傷人。

10、做好洞內通風和排水工作。

11、做好洞內有毒有害和易燃易爆氣體的安全監測和預報，預防瓦斯爆炸和巖爆等不安全事故發生。

九、結束語

采用地下洞室薄壁擴挖方法，一方面解決機械施工難以正常發揮效率的難題，另一方面可以沿軸線方向多開工作面進行一次爆除作業，解決施工機械長時間在洞室內作業產生廢氣難以及時排出對施工人員職業健康造成傷害問題。同時降低洞室擴挖難度，優化施工工序，加快了施工進度，節約施工成本投入，增加經濟效益。地下洞室薄壁擴挖法，在水利水電工程施工方面很少應用，對國內其它地下洞室開挖施工具有借鑒和推廣意義，尤其對于小斷面洞室擴挖，可普遍推廣。