輸水工程建設中隧洞預裂爆破施工技術

賈艷軍

（中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072）

在隧洞施工過程中，為了達到破巖的效果，往往需要采取爆破手段，這是基礎建設工作中的一大關鍵技術。對此，應當充分認知到地震的強度以及可能對質量造成影響的因素，在此基礎上確定合適的爆破技術，將一次爆破控制到位，避免出現安全事故。而要想做到此點，就必須確定合適的爆破參數，這是確保設備安全的必行之舉。

1 工程概況

在本文所探討的輸水（一期） 工程項目中，其主洞部分對應總長達到了87.5km，此外設有一個長為9.4km 的支洞。此項工程具有建設性意義，它可以完成向水庫的引水，在此基礎上將所水資源輸送到各個城市之中。主洞部分的直徑達到了7.5m，關于16#支洞部分，它是上下游的劃分節點，具有分界的地理意義。

2 開挖設備和輔助設施的配置

在進行主洞部分的鉆爆施工時，需要使用到自制臺車，將其作為主要施工平臺，引入了型號為YT28 的氣腿式鑿巖機，從而進行鉆孔施工，以便后續人工裝藥的順利進行。為了確保施工區域的通風狀況，需要使用到4 臺20m3固定式空壓機設備，基于WA320 裝載機完成出渣處理，最后在15t自卸車的輔助下將材料運輸到洞外指定區域。

關于工程施工供水來源，需要在洞外設置深水井，基于水泵設備達到持續供水的效果。關于施工中的排水工作，此處采用的是階梯式抽排法，此外應以特定的距離間隔設置集水井，實現對作業面以及周邊積水的匯集，最后在水泵的作用下將其轉移到污水池之中。

3 主洞鉆孔爆破施工

3.1 開挖爆破設計

參考工程設計圖紙，得知此次圍巖開挖主要分為IIIa 類和IIIb 兩大類，對此選用的是全斷面開挖的方法，單次循環進尺控制為3m。

借助于上述提及到的鑿巖機展開造孔施工作業，以人工作業的方式進行裝藥爆破；為了開挖施工的穩定進行，需要進行地質預報，由此確定后續的施工地質情況，在此基礎上采取處理措施，兼并進行監控測量，安排專員觀察圍巖以及支護結構的狀態。

3.2 炮眼間距和排距

（1） 周邊眼。以巖葉性質為基本參考，在此基礎上確定出預裂爆孔間距，即600mm；將孔密集系數確定為0.8。在設置周邊眼時，要求其略微向外傾斜，本工程中周邊眼數量為16 個。

（2） 掏槽眼。本工程中采取的是垂直楔形掏槽的方式，所形成的掏槽眼數量以5 個為宜；注重對掏槽眼與工作面之間的夾角，需要設置為70°，所產生的眼深為1.6m。

（3） 輔助眼。為了縮減工程作業量，可以適當的擴大輔助眼間距，此處以600mm，各排間距以500mm 為宜。

綜合考慮到工程所提出的要求，本工程中共設置了10個輔助眼，具體分布如下圖1 所示：

圖1 炮眼布置示意圖（mm）

3.3 爆破孔使用的炸藥和雷管的類型及裝藥量

為了保障起爆效果，需要使用到非電毫秒塑料導爆管，具體以2#抗水硝按炸藥為宜；除此之外，要求藥卷直徑達到32mm；周邊孔的起爆，其需要使用到2#光爆炸藥，要求藥卷直徑達到22mm。

3.4 裝藥結構、堵塞

整個爆破施工中，裝藥結構形式以及參數是極為重要的內容，采用間隔裝藥法，需要按照特定的間距將其綁扎在傳爆線上，這是當前最為典型的一種裝藥結構。除此之外，堵塞可以帶來更好的爆破效果，如果堵塞距離不夠長但裝藥量過長時，則會出現孔口漏斗的形狀；如果二者都較短，邊坡經處理后會產生殘缺的預裂縫。考慮到上述種種問題，需要以炮孔直徑為基準，所得到的堵塞長度以該值的12-20 倍為宜。

本工程為IIIa 類和IIIb 類圍巖，二者的循環測量放樣時間需要控制在30min，對應通風時間也需要達到此標準，在進行鉆孔施工時可以兼并進行圍巖支護施工。

3.5 鉆爆法出渣方式、能力及布置

TBM 通過段為典型的葫蘆型斷面形式，對應的樁號范圍為78+358-77+286 和75+226-74+161，以斷面尺寸、運距以及循環進尺三大要素為基本參考，綜合考慮TBM 通過短的出渣情況，做好設備配置工作，由于單次出渣量最大值達到了297m3，所以需要使用到型號為WA320 的側翻式裝載機設備，而后在15T 自卸車的輔助下順利將棄渣運輸到指定場所，受設備性能的影響，單次出渣量最大時需要的作業時間為4h。

4 施工質量控制與安全防護措施

基于新奧法的基本原理展開施工作業，軟弱圍巖具有較強的特殊性，應當做到盡早封閉成環；施工過程中安排人員做好監測工作，對圍巖進行超期預判，從而得到可行的施工方案。

在整個新奧法施工中，爆破是最為核心的一項內容，進行質量控制時應考慮到如下幾點：

（1) 以圍巖情況為基準選定合適的爆破參數，通常需要考慮到裝藥密度、周邊孔分布情況等多項因素。

（2） 受地層節理差異化到的影響，對應的控制措施也不盡相同；以地質觀測結果為基準，持續調整周邊孔參數，從根本上避免超欠挖情況。

（3） 無論是裝藥結構還是不藕合系數都需要具有高度的合理性，應當充分借助炸藥爆破能量，由此減少爆破過程中對圍巖造成的損傷，這也可以提升周邊輪廓的質量，進一步避免超欠挖現象。周邊孔的導爆索應設置為串聯的形式，從而加大不藕合系數。

（4） 鉆孔精度以及測量放樣的精確性都會對爆破質量造成嚴重影響，對此，需要使用到全站儀設備進行放樣，確定鉆孔的具體位置，此環節應安排測量技術人員來完成。在鑿巖施工時嚴格控制周邊孔外插角，任何一個炮孔的孔底都需要落在指定的位置。做好炮孔裝藥、堵塞以及引爆線路三者之間的聯結工作，而后對其進行深度的檢驗，確保其符合爆破圖的相關規定。爆破施工對周邊孔參數提出了較高的要求，具體如下表1 所示：

表1 周邊孔各項指標控制表

（5） 勤檢測，并修正參數。加大對斷面以及周邊地質情況的監測力度，將所得結果及時反饋給相關部門，以便為后續鉆薄施工提供指導。

施工過程具有變化特性，因此需要適當的調整爆破參數，由此確保光爆效果，避免超欠挖現象。在尚未進行鉆爆時，應通過測量的方式確定出準確的炮孔點位，將周邊孔以及掏槽孔的參數控制到位。安排人員對裝藥工作展開統一管理，任何一個孔的裝藥以及封堵都需要得到保障，安排專員做好對炸藥的質量的控制工作，采取可行的保管措施，并落實好實用制度。在開挖過程中，施工區域的監控測量工作至關重要，合理的預防措施是避免塌方的必行之舉。

5 結語

本文以隧洞預裂爆破施工為背景展開探討，提出一些可行的技術措施，確定了可行的爆破參數，實際結果表明此方法所帶來的效果良好，隧洞輪廓面總體來說較為完整。由此可知該技術具有可行性，可為后續的工程提供一些參考。