客蘭東干渠改擴建隧洞開挖施工技術與質量控制

王 軍

（中鐵貴州工程有限公司，貴陽 550003）

1 工程概況

廣西左江治旱馱英水庫及灌區工程客蘭東干渠共有改擴建隧洞10座，總長度為1 380.3 m。隧洞開挖斷面為城門型，最大斷面為3.5 m×4.317 m，最小斷面2.9 m×3.350 m，洞內圍巖以Ⅴ～Ⅳ類灰巖為主。因工程所在地處于喀斯特地貌地區，所以洞內溶洞較多且多巖體垂直裂隙較發育，巖溶較發育，局部巖體破碎隧洞節理裂隙發育，主要節理裂隙為陡傾角且與隧洞小角度相交，充泥（局部夾碎石），不利于隧洞穩定，同時巖溶、溶洞多沿裂隙發育，洞內兩側可見部分漿砌石封堵，且局部可見塌泥、掉塊現象。

2 改擴建隧洞開挖技術

2.1 施工工藝

改擴建隧洞開挖采用常規鉆爆法施工，按新奧法原理組織施工。施工時堅持“先支護，后開挖，短進尺，快封閉，勤量測”的施工原則，并做好地表沉陷、頂拱下沉、周邊位移等施工監控工作。隧洞破碎帶Ⅳ、Ⅴ類圍巖采用分段環形爆破開挖（先拱頂后側墻），隨挖隨支，其它Ⅱ、Ⅲ類圍巖采用全斷面一次開挖。保持合理開挖循環進尺和圓順的開挖輪廓線，減少對圍巖的擾動。充分發揮圍巖的自承能力。

根據圍巖類別能采用光面爆破盡最大限度采用光面爆破，按照“短進尺、弱爆破、多循環、勤支護”方法進行，針對不同圍巖類別通過爆破試驗確定最優的周邊眼、掏槽眼、底板眼、坍塌眼間距、炮眼深度、炮眼數量以及裝藥量等等參數，達到最佳的爆破效果。

2.2 測量布孔

鉆孔前，測量人員用全站儀準確定出隧道中心線和拱頂高程，用紅色噴漆畫出開挖輪廓線，并標出炮孔位置，誤差不超過5 cm。每次測量放線的同時，要對上次爆破斷面進行檢查，及時調整爆破參數，以達到最佳爆破效果。因改擴建隧洞含坡度，必須每個循環放線，控制好拱頂高程，及時糾正炮工鉆桿的角度。

2.3 爆破方案

經過多次爆破試驗得出結論：洞內巖層洞內巖層為厚層狀、弱風化石炭系灰巖且隧洞圍巖等級為IV 類時，炮眼深度應控制在2～2.5 m；隧洞圍巖為V類時，炮眼深度應控制在1.5～2 m。

2.3.1 改擴建隧洞不同圍巖炮眼間距

Ⅳ類圍巖采用分段爆破，首先爆破原有隧洞頂部輪廓線以上至設計開挖輪廓線以下的部分炮眼深度為2.2 m。炮眼直徑一般為40～50 mm，周邊眼距離控制在50～60 cm，現場實際操作取50 cm；輔助眼和掏槽眼炮孔孔間距按最小抵抗線按10～16倍計算即為40～64 cm，現場實際操作取50 cm。然后再爆破原有隧洞底部輪廓線以下至設計開挖輪廓線以上的部分，炮眼深度為2.2 m。爆破布孔圖如圖1所示。

圖1 爆破布孔圖

Ⅴ類圍巖同樣采用分段爆破，首先爆破原有隧洞輪廓線以上至設計開挖輪廓線以下的部分炮眼深度為1.8 m。炮眼直徑一般為40～50 mm，周邊眼距離控制在50～60 cm，現場實際操作取50 cm；輔助眼和掏槽眼炮孔孔間距按最小抵抗線按15～20倍孔徑計算即為60～80 cm，現場實際操作取60 cm；然后再爆破原有隧洞底部輪廓線以下至設計開挖輪廓線以上的部分，炮眼深度為1.8 m。爆破布孔圖如圖2所示。

圖2 爆破布孔圖

2.3.2 藥量分配

周邊孔的裝藥量通常以線裝藥密度（裝藥長度/孔長）表示。周邊眼的線裝藥密度一般為0.15～0.35 kg/m，根據斷面大小和巖石判定。一般掏槽眼是周邊孔的1.5～2.5倍，輔助眼石周邊眼的1.5～2倍。

藥量計算公式如下（以Ⅳ類圍巖為例）：

式中：Q為裝藥量，kg；γ為每米長度炸藥的重量，取0.78 kg/m；L 為炮眼深度，m；η 為炮孔裝藥系數，周邊眼取0.25，輔助眼取0.5，掏槽眼取0.55。

爆破采用直徑32 mm的乳化炸藥，長度30 cm，重0.3 kg。各類炮眼藥量如下：

周邊眼和底板眼：Q=γLη=0.78×2.2×0.25=0.429 kg

周邊輔助眼：Q=γLη=0.78×2.2×0.5=0.858 kg

壓頂崩塌眼：Q=γLη=0.78×2.2×0.55=0.944 kg

2.3.3 裝藥結構

裝藥結構是將Φ32 mm的標準藥卷順次連續或間隔綁在導爆索上。綁在導爆索上的藥串可以再綁在竹片上，緩緩送入孔中間，使竹片貼靠保留巖壁一側。

2.3.4 起爆順序

采用1 段～15 段非電毫秒雷管起爆，配合專用起爆器起爆。起爆網絡采用復式網絡，以保證起爆的可靠性和準確性。

改擴建隧洞現場實際爆破效果見圖3。

圖3 隧洞爆破效果圖

3 質量控制

（1）預裂爆破起爆網路宜用導爆索連接，組成同時起爆或多組接力分段起爆網路。當環境不允許時可用相應段別的電管或非電導爆管雷管直接綁入孔內導爆索或藥串上起爆。

（2）鉆孔前做好測量放線，標明孔口位置和孔底標高。

（3）鉆孔深度誤差不得超過±2.5%的炮孔設計深度。

（4）孔口偏差不得超過1倍炮孔直徑。

（5）炮孔方向偏斜不得超過設計方向的1°。

（6）鉆孔完畢應進行驗孔，檢查是否符合設計要求并做好孔口保護，不合格的炮孔應在設計人員指導下重新鉆孔。

（7）每組參數爆破結束后進行掌子面排查，依據爆破效果找出問題根源，并靈活調整孔位布置。

（8）每組參數實驗完成后做好資料收集。

4 結語

改擴建隧洞相較于新建隧洞有著天然優勢，即施工前可提前進行洞內實地踏勘進行各類信息的收集，為之后隧洞開挖施工建立堅實的基礎。而針對改擴建隧洞的開挖，通過對開挖爆破施工方案研究，爆破設計參數的試驗和調整，質量控制措施的落實，動態合理的調整爆破施工控制參數，確保了開挖爆破的成型規格和施工進度，提高了爆破效率、降低了施工成本，實現了各項開挖爆破施工控制目標。本文主要對改擴建隧洞的開挖與質量控制進行了總結與分析，希望能夠對相近工程提供有益的借鑒。