淺談泄洪洞摻氣坎結構開挖施工方法

于 志 強，　王　偉

(1.中國人民武裝警察部隊 水電第八支隊，四川 成都　611130；2.中國人民武裝警察部隊 水電第三總隊，四川 成都　611130)

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淺談泄洪洞摻氣坎結構開挖施工方法

于 志 強1，王偉2

(1.中國人民武裝警察部隊 水電第八支隊，四川 成都611130；2.中國人民武裝警察部隊 水電第三總隊，四川 成都611130)

介紹了某電站工程泄洪洞摻氣坎施工情況，提出了分層分區光面爆破及預裂爆破相結合的施工方法并對這種施工方法及施工工藝進行了論述，結果表明：該方法的開挖效果安全可靠，值得進一步推廣應用。

摻氣坎；分層分區；施工工藝；泄洪洞

隨著水利水電工程建設的高速發展，地下大洞室爆破開挖結構類型層出不窮，地下洞室開挖施工向“深、大、難”方向發展，由于結構部位爆破開挖質量引發的工程安全問題越來越引起重視，因此，合理選擇爆破方法的重要性已愈顯突出。地下洞室開挖的方法很多，結合工程實例，介紹了分層分區光面爆破及預裂爆破相結合的施工方法。

1　工程概況

某水電站廠房泄洪洞洞身為無壓隧洞，由上平段和龍落尾段組成。上平段下游接龍落尾段，龍落尾段由渥奇曲線段、斜坡段和反弧段組成。

經摻氣突擴后，龍落尾段洞身斷面尺寸為(15～17.1)m×18 m(寬×高)城門洞型，直墻高14 m。龍落尾段地面為陡峻坡體，溝脊相向，傾向NE，整體地形坡度為40°～45°，洞身垂直埋深50～375 m。龍落尾段斷層發育，以陡傾角為主，平均發育密度為0.5條/10 m。斷層F3、F28、f544規模較大，寬0.5～2 m，以角礫化構造巖為主，局部夾斷層泥。龍落尾段局部為弱風化、弱卸荷巖體，構造發育，巖體透水性增大。圍巖以Ⅲ1、Ⅲ2類為主，局部洞段為IV類圍巖(圖1)。

經多方商議研究決定采用分層分區光面爆破及預裂爆破相結合的方法施工。

2　施工分層及分區

2.1施工分層

龍落尾摻氣坎處開挖斷面尺寸為24.2 m×24.7 m(城門洞型)，在摻氣坎處分三層進行開挖，第一層開挖高度為12.8 m,第二層開挖高度為9.9 m、第三層開挖高度為2 m。其中第一層分三區進行爆破。具體開挖分層情況見圖2。

圖1　摻氣坎三維圖

圖2　摻氣坎開挖分層圖

2.2施工分區

摻氣坎I層計劃分四個區進行開挖:

①區為順水流方向掏槽區，首先在摻氣坎通風豎井部位進行掏槽,再順洞軸線方向擴槽，槽寬2 m。

②區為頂拱中部拉槽區，利用已開挖完成的①區作為鉆孔操作空間，在摻氣坎中部洞軸線垂直于洞軸線方向進行拉槽，槽寬2 m。

③區為摻氣坎上下游擴挖區，待②區開挖完成后，利用②區作為鉆孔孔間，分上下游進行摻氣坎頂拱擴挖。

④區為邊墻擴挖區，③區擴挖完成、形成鉆孔平臺后進行豎向鉆孔邊墻擴挖。

摻氣坎Ⅱ、Ⅲ層分兩區進行開挖，其中①區為龍落尾主洞的開挖，主洞開挖完成形成爆破臨空面后進行邊墻突變部位的開挖，該區為開挖②區。

具體開挖分區情況見圖3。

圖3　摻氣坎開挖分區圖

3　施工工藝

3.1測量放樣

(1)上層開挖測量放樣。

上層開挖采用水平光爆的方式施工。為確保開孔精確，開挖施工放樣均按照爆破設計，對設計孔位進行逐孔放樣，開孔點測放后，每間隔一個孔在開孔點后方4 m處測放一個方向控制點，在起拱、頂拱中心部位以及開孔線后方5 m處測放增加一個方向控制點，以確保造孔控制精度。同時，在隧洞內側測放一條樁號線，利于標識位置。測量孔孔位用紅油漆標注于巖面上，測量放樣成果表經作業班組技術員、現場質檢員會簽后提交于開挖作業班組進行施工。

(2)中層開挖測量放樣。

中層開挖施工采用垂直光爆的方式進行施工。施工測量放樣前，首先對邊墻進行超欠挖檢查，對欠挖的地方必須進行處理。邊墻欠挖處理完成后，將光爆鉆孔施工面清理干凈，清理出寬度為2～2.5 m的工作面，確保無松渣、浮渣，大致平整，將平面起伏控制在0.5 m以內；對于不滿足平整度要求的部位采用手風鉆檢平，以便于測量人員精確放點，同時滿足鉆機定位架穩定搭設。施工放樣按照鉆爆設計每兩個孔測放一個孔位點，同時，在孔位點后方1.7 m處測放一個方向點；在結構變化部位，逐孔放孔位點和方向點；梯段開挖施工放樣，進行開挖梯段高度的控制，確保底板保護層厚度不小于2 m。光面爆破孔施工完成、進行梯段爆破施工前，在兩側邊墻上距離底板頂面0.5 m處測放高程控制點，以便于作業班組技術員控制本段梯段孔孔深。測量孔孔位用紅油漆標注于巖面上，測量放樣成果表經作業班組技術員、現場質檢員會簽后提交于開挖作業班組進行施工。

(3)下層開挖測量放樣。

下層開挖施工采用水平光爆的方式進行施工，開挖方式與上層開挖施工相近，故不再敘述。

3.2爆破鉆孔

設計開挖結構輪廓測量放樣完成即進行鉆孔前的準備工作、造孔施工，在鉆孔施工中，控制鉆孔孔位偏差、孔向偏差、孔深偏差均必須符合爆破設計和規范要求，每排炮按“平、直、齊”的要求進行檢查，周邊光爆孔、預裂孔開孔與測量點位偏差不大于3 cm，其他鉆孔孔位偏差小于10 cm。鉆孔作業中必須保護好孔口，炮孔鉆完后，用編織袋或棉紗堵塞孔口進行保護，防止石渣掉入孔內(尤其是中層爆破孔)。對于因堵塞無法裝藥的鉆孔，應予吹孔或補鉆。每個鉆孔施工完畢，現場作業班組長對鉆孔進行初部檢查并及時糾正偏差，所有鉆孔完成后，作業隊當班技術員進行復檢，對不符合要求的鉆孔立即要求補打，最后將檢查結果通知項目部終檢，由終檢人員重點檢查周邊孔，所有鉆孔符合要求后報請現場監理工程師驗收后進行下一步工序。為確保鉆孔施工質量，加快驗收進程復檢和終檢，應在施工過程中根據情況不定時進行旁站監督。

(1)手風鉆造孔。

采用手風鉆鉆孔。由于鉆機本身質量較輕，鉆孔過程中極易發生滑鉆、偏移現象，因此，在開孔時至少應由兩名施工人員把控，1名控制鉆機、1名扶桿定位，開孔時先采用1 m長的短鉆桿半風進行鉆進，待入巖深度達到20 cm時再根據鉆爆臺車結構尺寸分級更換鉆桿長度。鉆孔過程中，應隨時檢查鉆孔方向、角度是否滿足爆破設計要求。鉆孔完成后，采用高壓風將炮孔內的殘渣反吹干凈，清孔后對掏槽孔及周邊光爆孔全數插標桿進行檢查；對于不滿足爆破設計及規范要求的孔，必須進行補打。

在用風鉆進行底板光爆孔鑿孔時，必須采用腳手架搭設鉆孔樣架固定鉆機進行鉆孔，嚴禁施工人員腳踩鉆機鑿孔。

(2)KS100Y支架鉆機造孔。

中層開挖采用豎直梯段光面爆破，采用KS100Y支架鉆機造孔，根據乳化炸藥規格考慮爆破效果，孔徑采用90 mm。為控制光面爆破孔的造孔精度，采用鋼管在開孔線側搭設鉆孔樣架，樣架采用φ48×3.5 mm的腳手架鋼管搭設成三角架型，樣架高度約為2.2 m。采用預先埋設在基巖面上的固定桿固定。為便于與鉆孔樣架連接，固定桿采用長度為0.8 m的φ48×3.5 mm的腳手架鋼管，入巖深度為0.3 m，用錨固劑錨固，預埋孔直徑為50 mm，采用手風鉆造孔，固定桿預埋孔根據事先已經放樣的預裂孔和方向孔定位。

鉆孔樣架定位安裝完成后，按照預定的檢查驗收項目進行三級檢查，合格后進行鉆機安裝。采用100B鉆機進行預裂孔造孔時，由于鉆機體型原因，開孔時鉆孔中心線向設計開挖輪廓線內偏移5 cm(即開孔欠挖5 cm)，鉆孔垂直向坡度控制不大于0.4%用以控制孔底施工超挖在10 cm以內。鉆機安裝完成后，采用2 m長的鉛垂線配合水平尺對鉆機偏角進行控制。

在光面孔造孔施工前，首先根據本班施工工程量對鉆孔進行編號，落實本班鉆孔責任人，實行定人、定機、定孔位措施，確保施工質量具有可追溯性。在鉆進施工中，首先采用小風壓緩慢推進，控制孔深在0～1 m內，鉆進速度在30～40 min/m以內，鉆進0.5 m、2 m時進行兩次校鉆，及時進行鉆孔偏差糾正。偏差過大時，在孔的左、右側10 cm范圍內重新補孔。造孔完成后，進行終孔驗收；偏差過大時需對廢孔采用砂漿進行封堵，然后重新補孔。

(3)液壓鉆機造孔。

對于摻氣坎中層開挖梯段爆破主爆孔采用液壓鉆造孔，造孔時嚴格按照爆破設計的孔位、孔深及現場放樣資料進行鉆孔，確保孔底高程位于同一設計平面內。在鉆孔過程中，嚴格執行質檢旁站制度，對鉆孔質量進行隨機檢查，單孔鉆孔完成后作業班組進行自檢，驗收合格后方可移動鉆機進行下一孔的施工，對已完成的爆破鉆孔做好孔口保護及標示，以便于后續裝藥施工。

3.3裝藥與聯網

鉆孔完成并經質檢合格后，鉆孔機具及人員立即撤離鉆爆區。

炮孔全部采用人工裝藥，一般孔為連續裝藥，光爆孔為不耦合間隔裝藥。在連續裝藥結構中，孔內采用非電毫秒雷管引爆。起爆雷管一般置于孔底第二節炸藥上，并將聚能穴朝孔口方向，起爆雷管必須用膠帶與炸藥綁牢并注意保護好雷管腳線。為確保爆破效果及安全，起爆雷管必須嚴格按爆破設計選擇段號。裝藥時要嚴防藥卷在孔內出現架空現象，每裝入一節炸藥必須用木制炮棍輕輕向下捅一捅，以保證藥卷與藥卷之間相互緊挨。光爆孔使用導爆索引爆，施工時先將炸藥藥卷按設計藥量、設計間距綁于導爆索上，再將炸藥和導爆索綁于小竹片上，經檢查無誤后將綁有炸藥的竹片緩慢插入炮孔內。

堵孔是影響爆破效果的關鍵因素之一，務必認真對待。堵孔用專制炮泥進行堵塞，堵孔必須堵至孔口。所有炮孔裝藥完畢并經檢查合格后，即可進行孔外聯網作業，用磁電雷管起爆。

炮孔的裝藥、堵塞和引爆線路的聯結應由經考核合格的炮工進行。炮孔經檢查合格后，方可進行裝藥爆破；炮孔的裝藥、堵塞和引爆線路的聯結嚴格按批準的鉆爆設計施作，嚴格按照爆破設計圖進行裝藥、用非電雷管聯結起爆網絡，最后由炮工和值班技術員復核檢查，確認無誤后撤離人員和設備，炮工負責引爆。

3.4爆后的排煙與排險

每次爆破后，待洞內煙塵全部消散后爆破人員方可進入洞內進行檢查。檢查的內容主要包括：有無瞎炮、危石等情況。若無補炮，則及時通知解除警報，恢復洞內的車輛交通。

經檢查一旦發現瞎炮，必須立即處理。處理瞎炮可視具體情況采用重新起爆法、打平行眼裝藥引爆法、掏空炮泥藥包引爆法等方法。

3.5爆后檢查

龍落尾摻氣坎是泄洪洞工程的重要結構部位且體型開挖復雜，其爆破質量的好壞直接影響后期襯砌混凝土的施工及洞室圍巖穩定。因此，每次爆破后均由質量部組織技術部、測量隊、鉆爆班組進行爆后質量檢查及效果評價，主要檢測爆破后斷面超欠挖情況、爆后光面爆破孔殘孔、半孔率，孔間平整度、爆破粒徑等參數。根據爆破效果及時調整、優化爆破參數，確保下一循環爆破質量。

4　結　語

地下洞室開挖的方法有多種多樣,實際工程中究竟采用哪種開挖方法,應綜合考慮工程地質與水文地質條件、基礎類型、結構特點、周邊環境對圍巖穩定性的要求、施工季節、施工工期、使用期限等因素，做到因地制宜，因時制宜，合理設計、精心施工、嚴格監控。

(責任編輯：李燕輝)

2016-07-12

TV7;TV554;TV52

B

1001-2184(2016)04-0059-04

于志強(1980-)，男，河南新野人，工程師，學士，從事水利水電工程施工技術及管理工作；

王偉(1984-)，男，四川巴中人，工程師，學士，從事水利水電工程施工技術及管理工作.