特小斷面引水隧洞光面爆破質量控制措施分析

耿 忠

(綏中縣水利技術推廣站，遼寧葫蘆島125200)

特小斷面引水隧洞光面爆破質量控制措施分析

耿 忠

(綏中縣水利技術推廣站，遼寧葫蘆島125200)

巖石洞室開挖施工質量標準以炮孔痕跡保存率、巖石壁面局部超、欠挖及平整度為主。通過綏中縣大風口水庫應急供水工程引水隧洞工程洞挖施工案例，具體分析影響引水隧洞洞挖光面爆破質量產生的原因，提出洞挖光面爆破質量控制具體措施和方法。

特小斷面;引水隧洞;洞挖;光面爆破;質量控制

1 工程概況

大風口水庫應急供水工程任務是在狗河流域修建取水首部，通過引水隧洞將水輸送到大風口水庫，經大風口水庫調節后供水給東戴河新區。水庫總庫容為0.8 ×108m3，輸水隧洞全長為6.295 km，進口底高程為106.0 m，出口底高程為105.5 m，隧洞坡降i=0.08‰。輸水隧洞進口位于大壩下游右岸的山坡上，與穿越壩體的引水鋼管連接，通過調流閥將引水壓力流轉換為無壓流后進入輸水隧洞;出口位于大風口水庫大壩上游左岸的山谷中;設計在樁號1+988和3+798 m處設有兩條施工支洞，單頭掘進長度為800～1 300 m。

引水隧洞圍巖巖性主要為凝灰巖、流紋斑巖，洞室圍巖多以Ⅲ類為主，成洞條件良好，進洞口局部存在Ⅳ、Ⅴ類圍巖不良地質段。隧洞洞身Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類圍巖采用圓拱直墻式混凝土襯砌斷面，洞寬2.0 m，高3.0 m，Ⅱ類圍巖混凝土噴錨襯砌斷面，洞寬2.8 m，高3.0 m(水工建筑物地下開挖工程施工規范SL378—2007為特小斷面)。隧洞洞挖采用鉆爆法施工，設計Ⅳ～Ⅴ類圍巖采用鋼拱架掛網噴混凝土臨時支護，Ⅲ～Ⅴ類圍巖采用襯砌混凝土永久支護，Ⅱ類圍巖采用掛網噴混凝土永久支護。

2 施工初期存在的質量問題

施工初期，通過對主洞k1+947-k2+085、k5+970-k6+171兩段15個斷面(斷面間距10 m)進行現場查看和量測，未發現欠挖現象，但爆破質量存在如下問題:

1)相鄰兩茬炮之間的銜接臺階外傾值較大，其中臺階外傾值＜10 cm的點占量測點總數的73%，外傾值＞10 cm的點占量測點總數的27%;

2)炮孔痕跡保存率僅為47%。且炮孔孔底60 cm周邊范圍內的巖壁破損嚴重;

3)主洞腰線以下邊墻徑向超挖較大，右側尤為明顯，其中超挖在0～15 cm的點占量測點總數的47%，＞15cm的點占量測點總數的53%。

3 影響洞挖光面爆破質量的原因分析

巖石洞室開挖施工質量標準，以炮孔痕跡保存率、巖石壁面局部超、欠挖及平整度為主。隧洞洞身采用光面爆破開挖，可最大限度保護周邊巖體的穩定性，發揮圍巖的自身承載能力，同時減少超挖量。根據斷面巖性情況結合以上量測結果對影響洞挖光面爆破質量原因分析如下:

3.1 地質條件及爆破參數

k1+947-k2+085段主要為凝灰巖，為中生界白堊系下統義縣組(K1y)流紋質晶屑凝灰巖，灰～灰白色，凝灰質結構，假流紋構造，局部可見有傾角很小的沉積韻律(層狀構造)。礦物成分主要為晶屑、巖屑膠結物，其中晶屑主要有石英屑、條文長石屑、更長石屑及綠泥石屑，膠結物主要為火山灰及火山玻璃;k5+970-k6+171段主要為燕山晚期第一階段侵入((Q)λπ53(1))流紋斑巖:肉紅色，斑狀結構，塊狀、氣孔狀構造。斑晶主要為長石、石英及少量暗色礦物，基質由石英和長石組成，呈球粒結構及微嵌結構。

以上量測斷面圍巖均比較完整，強度較高，屬Ⅲ類圍巖，但局部超挖值較大，炮孔痕跡保存率未達到規范要求。原因為:①因為圍巖裂隙較多，造成爆破后閉合裂隙開裂，產生滑動面超挖;②爆破裝藥量過大，在爆破施工過程中沒有根據短期地質預報掌握掌子面前方圍巖情況，未及時調整爆破參數，造成爆破超挖，同時影響炮孔痕跡保存率。

3.2 施工放樣精度及復測

1)施工放樣精度不高:隧洞洞身掌子面施工放樣產生偏差過大時，不僅造成隧洞中軸線偏離，而且影響設計輪廓線及周邊光爆孔的孔位。

2)施工復測不及時:洞挖施工測量軸線以激光指向儀控制為主，測量放樣復核為輔，當激光指向儀由于爆破震動發生偏移時，若不及時測量校核，也會造成隧洞中軸線偏離，造成洞身產生線性超挖。k2+674-k2+694較為明顯，根據復測結果為激光指向儀定位產生偏差，而沒有及時進行復測。

3.3 工人思想素質與操作技術水平低

1)鉆孔工人為減少鉆孔工程量，不按作業指導書及圖紙要求進行，私自調整孔距。

2)鉆工技術水平直接影響周邊孔的開孔位置，方向、外插角度等，而且其技術素質也影響開挖輪廓是否圓順，邊墻是否順直以及爆破炮孔痕跡保存率等［1］。鉆孔沒有嚴格按照“準、直、齊、平”要領進行施工。

3.4 綜合成本控制意識差

鉆爆周邊孔施工作業指導書設計采用間隔不耦合裝藥導爆索光面爆破，但由于鉆孔爆破施工人員的績效沒有與混凝土襯砌成本放在一起考核，導致鉆爆作業人員單方面考慮掘進速度與洞挖施工成本，周邊孔沒有使用導爆索進行不耦合半秒微差光面爆破施工，直接影響炮孔痕跡保存率。

3.5 鉆孔機具

施工采用TY—28手風鉆機，機身與鉆桿有一定距離，特別是右側有注油器，鉆機鋼釬不能與周邊眼對正、對齊，容易造成施工臺階及外傾角度。

4 質量整改與控制措施

4.1 改變觀念、提高全員質量意識

1)要建立嚴格的施工管理制度并從思想上提高施工人員的質量意識，要求施工人員在掌握施工技術要領的基礎上了解施工規范的要求。

2)組織施工技術管理人員和作業人員召開現場會議，提出存在的質量問題，針對洞挖爆破施工超挖原因進行技術分析，提出解決問題的方法。

3)加強對技術規范學習，提高全員質量意識，改變施工人員“寧超勿欠”的觀念。

4.2 測量放樣和復測檢查控制

1)洞挖施工測量放樣應遵守下列規定:①施工放樣之前應編制施工放樣總圖，不同的圍巖類型采用不同的布置放樣;②細部放樣輪廓點相對于洞軸線的點位中誤差:開挖輪廓線≤5 cm;③開挖放樣應在掌子面上標定中線腰線和開挖輪廓線，必要時還應標出鉆孔位置。

2)采用激光指向儀定位和控制吊線定位相結合的施工方法進行放樣施工，一周內必須進行2～3次測量復核，確保洞挖走向、高程、周邊輪廓線滿足設計尺寸要求。

3)周邊輪廓線光面爆破孔的孔距控制在40～50 cm，確保所有周邊孔均布置在設計輪廓線上，孔位誤差控制在5 cm以內。

4.3 鉆孔施工控制

1)施工人員:選用經驗豐富，技術熟練的鉆工進行周邊孔鉆孔。

2)孔距:按設計布孔圖進行施工，視地質條件周邊孔間距按40～50 cm控制，地質條件差，取小值;地質條件好，取大值。

3)開孔角度:周邊孔鉆孔按2-3°的斜率外插。周邊孔外插斜率控制得當，不僅可以保證兩茬炮的臺階形差控制在合理范圍內，而且可以有效控制工程的成本。

4)孔位:要求所有的周邊孔均布置在設計輪廓線上開孔，孔位誤差≤5 cm，開始鉆孔時，安排兩人負責開孔，一人負責鉆孔的方向，鉆孔略向外傾斜2°～3°，各鉆孔之間保持平行，另外一人負責保證鉆頭固定落在放樣輪廓線的準確點位上，鉆孔穩定或深度達到5 cm后方能離開，這樣周邊孔的間距及周邊孔的開孔角度都得以保證。

4.4 裝藥與爆破控制

光面爆破的關鍵是需要根據圍巖類型和地質巖石的強度變化情況，及時調整爆破參數，提高爆破效率和爆破效果。

1)炮孔經檢查合格后，方可進行裝藥爆破。

2)裝藥控制:①炮孔的裝藥、堵塞和引爆線路的聯結，要求為專業炮工，按設計的爆破方案進行;②裝藥結構，裝藥嚴格遵守安全爆破操作規程，裝藥前進行清孔，爆破孔采取柱狀連續裝藥，周邊孔采取空氣間隔裝藥，裝藥做到孔底齊平，不能僅以作業面圍巖情況為準進行控制;③裝藥集中度 ，掏槽孔、塌落爆破孔采取柱狀連續裝藥，周邊輪廓線光面爆破孔采用導爆索空氣間隔不耦合裝藥，將小藥卷綁扎于竹片上，孔眼處增加30 cm左右的炮泥封堵。導爆索串接。根據短期地質預報及經驗調整周邊輪廓線光面爆破孔的裝藥量，以達到炮孔痕跡保存率要求;④為加強光爆效果，采用人工加工小裝藥卷，進行周邊輪廓線光面爆破孔的裝藥爆破施工，使其達到炮孔痕跡保存率要求。

3)爆破效果控制:裝藥完成后，孔口處30 cm進行封堵，堵塞質量要達到不漏氣以增加爆破效果。

4)起爆控制:起爆順序:掏槽孔→崩落孔→底孔→周邊孔，半秒延發、分段起爆。以削弱振動強度，減少爆破地震波對圍巖的擾動，即盡可能減少對圍巖整體性和穩定性的破壞。

光面爆破最忌諱裝藥過量，特別是軟弱圍巖的拱部、拱腳處，容易破壞隧道的穩定性，可以通過增加導向孔(空孔)來解決。以便爆破時爆炸應力在輪廓線上集中，特別是導向孔處成倍增加，引導爆炸產生的徑向裂隙會優先沿光面孔中心連線而成。同時由于導向孔處的應力增加，降低了其他方向上的應力分布，結果在一定范圍內抑制了其他方向裂隙的發育，使圍巖更少受到擾動損壞。

4.5 增加施工投入控制

1)增加導向孔(空眼)解決局部光面爆破難度，增加導向孔雖然加大了鉆孔時間，但也會使裝藥量大幅度降低，易改善開挖成形，節省處理超挖的時間。

2)周邊輪廓線光面爆破孔采用人工加工小裝藥卷、導爆索不耦合裝藥爆破，以達到炮孔痕跡保存率要求。

4.6 加強施工管理控制

1)加強作業人員技術培訓，對操作水平低的工人進行現場操作培訓，培訓后進行實際操作考核，對仍達不到要求的給予更換處理。

2)施工技術人員實行值班檢查制，每個循環的工序施工技術人員都要進行詳細的檢查，主要檢查放樣孔位的準確誤差，提高鉆孔質量。

3)簽訂洞挖質量保證責任制，實行重獎重罰，按殘孔率、不欠挖，少超挖等指標達到規范規定要求的指標不同，實行不同的獎勵和處罰。

5 結論

通過采取以上的質量控制措施，隧洞洞身成型質量明顯提高，開挖斷面技術指標符合規范要求，局部超挖基本控制在15 cm以內，炮孔痕跡保存率由初期的47%提高到72%;另外有效的超欠挖控制，不僅保證了鉆孔爆破施工質量，而且避免了二次開挖與襯砌混凝土超填量，降低了施工成本，加快了施工進度。

［1］侯鴻飛.水利工程施工與質量控制簡析［M］.鄭州:黃河水利出版社，2009:89-91.

Analysis on Smooth Blasting Quality Control Measures for Diversion Tunnel with Small Section

GENG Zhong
(Liaoning Province Zhuizhong County Water Conservancy Technology Extension Station，Huludao 125200，China)

The bore traces of preservation rate，rock wall local super，under excavation and leveling are mainly used to evaluate the rock excavation construction quality standards.Through the diversion tunnel excavation case of emergency water supply project at Suizhong County Dafengkou reservoir，the impact reasons for the water diversion tunnel excavation blasting quality are analyzed and provide some concrete measures and methods for the tunnel smooth blasting quality control.

micro section，diversion tunnel，tunnel，smooth blasting，quality control

TV542

A

1007-7596(2014)05-0032-03

2014-01-09

耿忠(1970-)，男，遼寧綏中人，工程師，從事水利工程建設管理。