淺析長距離小洞室快速開挖施工技術

吳正茂

中國葛洲壩集團股份有限公司三峽建設公司 湖北 宜昌 443000

1 項目簡介

白鶴灘引水發電系統在地下廠房迎水面側從上而下布置了七層灌排廊道，其中第Ⅰ層灌排廊道位于頂層，第Ⅶ層灌排廊道位于底層。灌排廊道及排水廊道典型斷面尺寸為3m×3.5m（寬×高），局部洞段斷面尺寸4.0 m×4.5 m（寬×高）、5.0 m×5.0 m（寬×高），運輸通道斷面尺寸均為5.0 m×5.0 m。灌排廊道及排水廊道開挖斷面?。捍蠖鄶嗝娉叽鐬?m×3.5m（寬×高），需綜合考慮風、水、電布置，開挖難度較大。

灌排廊道及排水廊道開挖距離長：大多洞室長度在469.29m～1031.72m，如此長距離洞室在通風、散煙、出渣等問題上也面臨較多難題，如何能保證小洞室的快速開挖，需制定一套完備的開挖方案。

目前長距離小洞室開挖施工技術已成功運用于白鶴灘右岸地下廠房灌排廊道開挖工程，在開挖方法、爆破設計及出渣設備選用方面均有獨到之處，受到業界的一致好評。

2 主要施工方案

2.1 施工方法

（1）開挖方法：排水廊道開挖典型斷面尺寸為3m×3.5m，采用全斷面開挖掘進，開挖施工采用自制可人工移動鉆爆平臺配氣腿鉆鉆孔，初噴和隨機錨桿支護緊跟開挖作業面。

（2）爆破設計：經現場反復試驗，爆破參數調整為：鉆孔孔徑φ42，掏槽孔孔深2.8m，掏槽孔和輔助孔孔內藥卷直徑φ32，偶合裝藥；周邊孔孔深2.5m，周邊光爆孔炸藥采用半根φ32炸藥，不偶合間隔裝藥；崩落孔孔深2.5m，崩落孔藥卷直徑φ32mm，連續裝藥；周邊孔及底孔孔距45～50cm，選用φ32mm藥卷，光面爆破，間隔裝藥。爆破孔起爆采用非電毫秒雷管，光爆孔采用導爆索引爆。爆破效率較高。

出渣方式：根據小洞室特點，渣料采用經過改裝的“永力通100型”扒渣機配套三輪農用車出渣，出渣速度較快，渣料轉至施工支洞交叉處設置的堆渣場地卸渣，不影響掌子面下一循環開挖。

2.2 施工工藝流程

洞挖施工工藝流程如圖1。

圖1 小洞室洞挖工藝流程框圖

（1）測量放樣。施工測量放樣采用全站儀，測量作業由專業人員實施，每排炮后進行洞室中心線、設計規格線測放，并根據爆破設計參數點布孔位。開挖斷面測量在噴混凝土前進行。定期進行洞軸線的全面檢查、復測，確保測量控制工序質量。同時，隨洞室開挖、支護進度，每隔5m在兩側洞壁設一樁號標志。洞內測量控制點埋設牢固隱蔽，作好保護，防止機械設備破壞。

（2）鉆孔作業。采用自制可人工移動平臺車配YTP-28氣腿鉆造孔，由合格鉆工嚴格按照測量定出的中線、腰線、開挖輪廓線和測量布孔進行鉆孔作業。造孔前先根據拱頂中心線和兩側腰線調整鉆桿方向和角度，經檢查確認無誤后方可開孔。各鉆工分區、分部位定人定位施鉆，實行嚴格的鉆工作業質量經濟責任制。光爆孔及掏槽孔的偏差不得大于5cm，其他炮孔孔位偏差不得大于10cm。

（3）裝藥、聯網、起爆。裝藥前用高壓風沖掃孔內，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，由考核合格的炮工嚴格按批準的鉆爆設計進行施作，裝藥嚴格遵守爆破安全操作規程。

掏槽孔由熟練的炮工負責裝藥，光爆孔用藥卷捆綁于竹片上間隔裝藥。廊道開挖利用自制移動平臺作為登高設備裝藥，掏槽孔和其他爆破孔裝藥要密實，堵塞良好，嚴格按照爆破設計圖（爆破參數實施過程不斷調整優化）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，撤離人員和設備，炮工負責引爆。

（4）安全處理。爆破后，用裝載機（或人工）清除掌子面及邊頂拱上殘留的危石及碎塊，保證進入人員及設備的安全，巖面破碎洞段在進行安全處理后，可先噴一層5cm混凝土，出渣后再次進行安全檢查及處理。在施工過程中，經常檢查已開挖洞段的圍巖穩定情況，清撬可能塌落的松動巖塊。

（5）出渣及清底。開挖渣料采用永力通100型扒渣機裝渣，三輪農用車運輸出渣。出渣完畢后裝載機配合人工清除工作面積渣，為下一循環鉆爆作業做好準備。

3 結束語

白鶴灘水電站工程小洞室縱橫交錯，跨度小，距離長，工期緊，開挖難度大。結合小洞室、長距離施工特點，在計劃及具體實施過程克服諸多困難，實施過程中有如下發現及創新點：

（1）特制了可人工轉移的鉆爆臺車：因排水廊道典型斷面尺寸為3m×3.5m（寬×高），根據實際需要加工了適合小洞室開挖，可人工轉移的鉆爆臺車，使用方便，節省時間。

（2）制定符合小洞室的爆破設計：因洞室狹長，在按照原爆破設計爆破循環后，均出現爆破不完全現象（中間掏槽孔未能完全爆破），為解決該問題，經過多次爆破嘗試，最終將掏槽孔孔深由原來設計的3.0m調整為2.8m，用自制鉆桿鉆進，保證了一次性爆破完全，避免欠挖、補炮，相對加快了施工進度。

（3）采用適合小洞室出渣設備： 因洞室過小，常規裝載機等出渣設備不能滿足現場要求，結合現場實際情況，采用經過改裝的“永力通100型扒渣機”配合農用三輪車出渣，該扒渣機輕便、靈活，接380V電纜啟動出渣，工作時零污染，低噪音，能夠快速轉移渣料，進一步加快了施工進度。

目前白鶴灘水電站右岸地下廠房長距離小洞室開挖施工技術已相對成熟，與國內同類施工技術相比克服了爆破不完全，存在較大石渣以及常規設備出渣環境差、速度慢等問題。是一種值得推廣的開挖施工技術。