論緩傾角薄層圍巖下大斷面洞室開挖與支護施工

關新宏

（中國水利水電第九工程局有限公司，貴州 貴陽 550083）

論緩傾角薄層圍巖下大斷面洞室開挖與支護施工

關新宏

（中國水利水電第九工程局有限公司，貴州 貴陽 550083）

馬馬崖一級水電站進廠交通洞地質條件較差，主要為晶洞灰巖、泥晶灰巖，巖層為緩傾角薄層，不利于頂拱開挖成型。根據地質情況，選用楔形掏槽施工技術，確保洞室開挖質量；同時根據開挖揭露情況，及時采取相應方案對頂拱薄層進行支護，確保了洞身結構穩定。

緩傾角薄層；楔形掏槽；爆破參數；支護方案；技術總結

馬馬崖一級水電站是我國發電站中標志性水電站之一，其坐落于貴州省，地處盤江，開采主要是盤江流梯級開發方式，變電站中的可裝機容量大約為558MW。進廠房交通在大壩一側了，這也是發揮飲水發現系統追中僅存的通道；交通洞的長度約為756.34m，穿越中厚層夾層，晶洞灰巖與泥晶灰巖，洞中的夾層與巖溶發育等，會有嚴重的滲水情況；交通洞呈現的是馬蹄狀，開挖斷面大約為11.98×8.83m（寬×高）。

1　掏槽方式比選：

1.1直眼掏槽方式選用

直眼掏槽方式的選用能夠促使深孔作用在小斷面洞室中繼續繼續進行，設施中炮眼的部位能夠保持平行，有利于鉆眼工作的進行，對巖石進行爆破時，所帶有的拋擲力要小一些，如果掌子面以外進行臨時支架優勢是比較明顯的。不利之處是由于要在掌子面部位進行必要的鉆孔工作，同時還要能夠在鉆爆臺車的核心部位實施平臺作業，能夠讓臺車本身帶有的重量有所增加，臺車若是進行移動，會有極大不便之處；鉆孔數量相對較多，核心部位沒有設置藥炮孔為大直徑孔，這會無形中使得鉆孔難度驟增，鉆孔時間也會在原有基礎上得到延長，而且經過時間證明，巖體炸藥耗損量是相對較大的，鉆眼與軸線的平行度、斷面垂直度與孔位精度的要求有嚴格要求，由于鉆孔的距離處于比較小的范圍之內，就會造成爆炸，從而使得爆破順序受到影響，造成掏槽的失利。

1.2鍥形掏槽方式

鍥形掏槽的方式應用中，具有較大優勢，例如其具備爆破力集中，爆破效果良好的優勢，并且采用該方式所掏槽子體積相對較大，對于巖層的適應性較強；造孔的數目也比較小，單位內的巖體炸藥耗損量相對較?。恢灰谱用娴闹虚g位置兩邊鉆孔，臺車自身重量相對較強，并且便于后期的移動。然而，應用該方式的不利之處為掌子面體積需要重新進行排列組合，要確保掏槽鉆孔；若是小斷面洞室進行開挖期間，那么鉆孔就會有一定難度，則只可以進行淺孔作業與進尺段。

1.3掏槽方式地質條件方面要求

進廠交通洞圍巖一般做的為緩傾角薄層，部分區域較薄，按照巖層的實際情況，同時也為了保證頂拱開挖成型，將薄層爆破的破壞最大限度減少，中心位置的掏槽就要分別考慮到下面兩點：（1）拓寬洞室爆破掏槽面積，使其能夠在位于掌子面中心為形成一個面積較大的凹槽，使其為崩落區域創造比較好的臨空面，以此將爆破對周圍巖石形成的振動危害減至最低。（2）工作人員應該對爆藥量進行嚴格控制，同時還要緩解頂拱薄層的破壞力。

2　測量放樣工作

根據工作人員對控制網的實際測量，應該將測量中得到控制點快速引至洞中，并且還應該在條件合適條件下，洞內進行控制網的獨立建設，在實施洞挖進尺時，可以將控制點轉至洞中，還要對控制網采取定期的復核措施，使保證控制網。實施鉆孔作業前，測量人員也能夠先放點，然后再根據相關工程項目的設計走向，在對應位置用做出相同標志，確保測量放樣工作的正常進行。

3　開挖方案

3.1爆破參數設計

（1）造孔設計。開挖方案中，首先要結合工程情況進行設計，工程的開挖應用手風鉆造孔，造孔的徑長42mm；掏槽孔的深度大于3.8m，同時小于4.0m，在其兩側，掏槽孔的間隔距離大約為3.5m，中間距離為0.5×0.5m；崩落孔深度大約為3.5～3.6m，其余間隔距離都按照一定比例設置?？孜幌嚓P介紹（見圖1），鉆孔的方向（見圖2）。

圖1　孔位與聯網布置圖

圖2　孔向布置圖

（2）裝藥量方面設計。進場交通洞穿越晶洞灰巖以及泥晶灰巖，設計應用的是Ⅲ2與Ⅳ圍巖，夾層和裂隙發育中，巖層主要為非緩傾角薄層，其中有些部分巖層是前期施工階段已經出現破碎；按照工地實際情況，再結合工程地質的不同特點，加以工程人員實踐工程經驗，開挖之前就需要先將參數擬定，施工期間，按照爆破的效果與進尺情況，分別要及時調整起爆的順序、孔位設置以及裝藥量的調整，最終獲取較為精確的爆破參數。詳細數據（見表1）。

3.2裝藥過程

在進行裝藥過程中，應用的炸藥類型為φ32的硝銨炸藥，實施掏槽孔、崩落孔以及底孔進行持續的裝藥，光面孔采取的裝藥方式為間歇性裝藥，光面孔是其余密度的一倍多，中間和孔頂會將炸藥分成間隔性空間，距離控制在大于20cm且小于30cm之間。

3.3網絡連接過程

網絡連接過程中，實施起爆過程中采用的是費電毫秒微差爆破方式，掏槽孔與崩落孔實施起爆的時候是以塑料導爆管為主，光面孔主要采用導爆索實施起爆，孔外則是采用塑料導爆管和導爆索連接的方式，實現網絡連接。實施起爆的順序一般是按照掏槽孔、緩崩落孔，最后為光面孔；一般工程人員根據洞室孔位不同的設置與分布，若是崩落孔處于同一排的位置，那么下層就能夠預先實施起爆，這樣可以為上層提供臨空面；在實際工作中，因為考慮到光面孔數量問題，為有效降低單向藥量，上下半洞各自采取為一個段次進行起爆

表1　進廠交通洞爆破參數統計表

4　特殊位置支護方案

進廠交通洞穿越巖層是緩傾角薄層，當工作人員實施開挖工序時，在特殊位置的很多部位都會遇到有夾層、斷層破裂帶以及裂隙，洞中的部分位置會出現滲水的狀況；進行施工期間，工作人員應該按照實際工作的開挖狀況，根據相關原理法則，依據不同地質基礎條件，選用更加合理的支護方案：

（1）處于斷層與破碎位置時，可以選用相應的混凝土支護方案。例如，鋼格選用適應的鋼筋焊接，中間距離控制在0.7～1.0m之間，根據相關圖紙設計對應的鋼筋網，最終選定支護方案。

（2）處于夾層與縫隙的發育位置時，可以根據實際情況設置φ25、L=4.5m或6.0m的錨桿，其中距離控制在1.0×1.0m，錨桿與巖石的面保持垂直距離；與此同時，按照巖層的具體情況，也可以設置相對應的鋼筋骨架與錨桿焊接，再根據圖紙設置鋼筋網，最終選用適宜的支護方案。

5　施工技術總結

進場交通洞通常為緩傾角薄層，并且巖體處于破碎狀態，當實施開挖的過程中，按照巖層性質的不同，筆者認為可以應用下面幾種措施，保證洞室能夠開挖成型：

（1）工程人員應該根據工程具體情況，將洞室的爆破掏槽面積有效拓寬，讓它可以在掌子面的核心位置創建較大面積的凹槽，這樣就可以使得崩落區的臨空面處于較好狀況，因此就能夠有效降低巖石振動帶來的一系列危害，也可以將對人員傷害降到最低。

（2）同樣根據實際情況，可以增加起爆段次，以此避免因為受單響藥量造成的光面爆破質量被損壞。

（3）光面孔周圍應該選用適量的藥量，采取合理的裝藥方式，保證孔距和裝藥量的平衡均勻。

6　結束語

馬馬崖一級水電站進場交通洞當地質條件為緩傾角薄層時，而實施大斷面的洞開挖，頂拱能夠成型會有一定難度，這對于建筑的結構穩定性是極為不利的；洞身成型之后的頂拱很容易就會有掉塊現象發生，并且眼層面坍塌。按照巖層的實際情況來看，應用鍥形掏槽施工與爆破參數相結合的方式，同時制定合理的支護方案，有助于工程收到良好效果，這就保證了頂拱緩傾角薄層結構的進一步穩定，與施工人員安全。

TU74

A

1671-3818（2016）09-0085-02

關新宏（1976-），男，黑龍江海林人，高級工程師，研究方向：建筑施工技術管理。