泉心河水庫(kù)工程導(dǎo)流隧洞石方洞挖爆破方案及施工實(shí)施

金瑞芳

（青島西海岸新區(qū)水務(wù)發(fā)展中心，山東 青島 266500）

1 工程概況

青島市嶗山林場(chǎng)泉心河水庫(kù)工程導(dǎo)流隧洞進(jìn)口明渠長(zhǎng)195 m，其中陡坡段長(zhǎng)80 m，底寬6.50 m，設(shè)計(jì)縱比降0.03，陡坡起點(diǎn)高程100 m。導(dǎo)流隧洞洞身進(jìn)出口底高程分別為97.6 m和82.6 m，全長(zhǎng)500 m，洞底坡降0.03。隧洞洞身斷面尺寸6.50×8.50 m，洞底寬6.50 m，直墻高6.62 m，頂拱中心角120°，隧洞總高8.50 m，隧洞出口明渠長(zhǎng)27 m，出口高程81.79 m。Ⅱ類(lèi)圍巖不實(shí)施整體支護(hù)，主要根據(jù)施工開(kāi)挖實(shí)際實(shí)施局部支護(hù)；Ⅲ類(lèi)圍巖則實(shí)行一次支護(hù)，不襯砌；Ⅳ類(lèi)圍巖實(shí)施一次支護(hù)的同時(shí)按0.50 m 的厚度進(jìn)行鋼筋混凝土襯砌。該水庫(kù)工程主要面臨工程量大、工期緊、施工強(qiáng)度高等難點(diǎn)，大壩堆石料主要從庫(kù)區(qū)料場(chǎng)開(kāi)采，從而擴(kuò)大庫(kù)容，故而爆破開(kāi)挖斷面要求嚴(yán)。為保證工期和開(kāi)挖施工質(zhì)量，導(dǎo)流隧洞石方洞挖鉆爆施工遵循“自上而下，梯段爆破”的原則，主爆孔通過(guò)液壓鉆與潛孔鉆配合鉆孔；邊坡、建基面處則實(shí)施預(yù)裂爆破，通過(guò)潛孔鉆鉆孔。

2 爆破開(kāi)挖方案

水庫(kù)導(dǎo)流隧洞開(kāi)挖深度1～15 m，開(kāi)挖深度超過(guò)5 m 的區(qū)域采用深孔臺(tái)階法分層開(kāi)挖施工，泉心河水庫(kù)導(dǎo)流隧洞斷面分為A 型斷面（Ⅲ類(lèi)巖石）和B 型斷面（Ⅳ類(lèi)巖石）兩種，考慮到隧洞斷面尺寸較大，故采用臺(tái)階法分上下兩個(gè)臺(tái)階施工。而不超過(guò)5 m的區(qū)域，則采用露天淺孔臺(tái)階爆破開(kāi)挖。邊坡坡度1∶0.50，且隨著深孔臺(tái)階高度的增大，邊坡位置炮孔傾斜角度及施工難度也隨之越大，考慮到靠近邊坡位置傾斜炮孔的施工，分層高度應(yīng)按照5 m確定。

根據(jù)此工程隧洞圍巖等級(jí)與自身開(kāi)挖的特點(diǎn)選取炸藥單耗為1.50 kg/m3循環(huán)進(jìn)尺1.50～2.50 m。掏槽孔炮孔深度分為1.10 m與2.50 m兩種，輔助孔及周邊孔炮孔深度均為1.60～3 m。炮孔開(kāi)挖選用YT-28型手持式風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)。

3 石方洞挖爆破設(shè)計(jì)

3.1 炮孔布置

結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙，尾渠里程0+500 m 處最大開(kāi)挖深度達(dá)到15 m，此處分三層爆破，每層開(kāi)挖高度5 m。而尾渠里程0+515 m處開(kāi)挖深度7.5 m，分為第一層5 m深孔爆破和第二層2.50 m露天淺孔爆破。其余里程段均參考0+500 m處與0+515 m處進(jìn)行炮孔布置。

3.2 單孔裝藥量

掏槽孔單孔藥量的選取必須在考慮爆破振速的基礎(chǔ)上達(dá)到設(shè)計(jì)要求的爆破效果。根據(jù)爆破振動(dòng)控制要求，掏槽孔單孔裝藥量應(yīng)為一級(jí)掏槽0.60 kg，二級(jí)掏槽1.80 kg。周邊孔單孔裝藥量的確定依據(jù)炮孔間距、最小抵抗線和裝藥集中度等參數(shù)。結(jié)合該水庫(kù)導(dǎo)流隧洞開(kāi)挖圍巖情況、振速指標(biāo)要求及類(lèi)似工程爆破開(kāi)挖經(jīng)驗(yàn)，其周邊孔單孔裝藥量應(yīng)為0.40 kg。輔助孔單孔裝藥量與隧洞圍巖堅(jiān)硬程度、炸藥單耗、炮孔設(shè)計(jì)長(zhǎng)度及輔助孔數(shù)量、間排距等參數(shù)有關(guān)，輔助孔回填長(zhǎng)度0.60 m，三節(jié)炸藥連裝，單孔裝藥量0.90 kg。

該水庫(kù)導(dǎo)流隧洞石方洞挖斷面爆破參數(shù)詳見(jiàn)表1和表2。

表1 水庫(kù)導(dǎo)流隧洞石方洞挖A型斷面爆破參數(shù)表

表2 水庫(kù)導(dǎo)流隧洞石方洞挖B型斷面爆破參數(shù)表

3.3 爆破器材的選擇

泉心河水庫(kù)工程導(dǎo)流隧洞石方洞挖爆破主要選用70#和32#乳化炸藥。

水庫(kù)導(dǎo)流隧洞石方洞挖爆破使用外徑2.80～3.20 mm的普通塑料導(dǎo)爆管，爆速不小于1 600 m/s，并采用MFB-100型發(fā)爆器連接激發(fā)針引爆導(dǎo)爆管雷管的方式。此種型號(hào)發(fā)爆器適用于軍工、鐵路、隧道等掘井工程使用，引爆能力不小于100 發(fā)，供電時(shí)間和充電時(shí)間不超過(guò)4 ms和20 s。

3.4 裝藥結(jié)構(gòu)及起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)

掏槽孔和輔助孔均按照連續(xù)耦合方式裝藥，正向起爆；周邊孔則按照間隔不耦合裝藥，導(dǎo)爆索連接起爆。

起爆網(wǎng)路采用孔內(nèi)分段的連接方式，即將1發(fā)毫秒導(dǎo)爆管雷管裝入每個(gè)炮孔，孔外通過(guò)1 段導(dǎo)爆管雷管連接，導(dǎo)爆管采用簇并連接法，周邊孔采用導(dǎo)爆索連接。

4 石方洞挖爆破施工

4.1 進(jìn)口洞臉開(kāi)挖

在開(kāi)挖洞臉時(shí)，必須同時(shí)對(duì)洞身開(kāi)挖線以外3～5 m 的區(qū)域?qū)嵤╂i口支護(hù)。具體而言，進(jìn)洞前沿開(kāi)挖輪廓線以外與輪廓線相距30 cm的位置，按30 cm排距和1.50 m間距設(shè)置長(zhǎng)度3 m、規(guī)格Φ25 mm的雙排超前錨桿，并按照10 cm×10 cm間距掛φ8 mm鋼筋網(wǎng)，按0.80 m間距支設(shè)18型工字鋼，以上支護(hù)參數(shù)均需經(jīng)過(guò)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后實(shí)施。掛口實(shí)施短進(jìn)尺弱爆破，爆破后以人工方式清除松散部分，并再次進(jìn)行斷面尺寸檢查，若不存在欠挖，則應(yīng)立即掛網(wǎng)、噴射混凝土以封閉巖面。

4.2 爆破施工

在導(dǎo)流隧洞石方洞挖爆破施工前主要由測(cè)量隊(duì)通過(guò)激光測(cè)量?jī)x進(jìn)行隧洞中心及斷面輪廓測(cè)量，并向施工隊(duì)出具測(cè)量報(bào)告。在設(shè)計(jì)布孔圖得到監(jiān)理工程師審查同意的基礎(chǔ)上布孔，并通過(guò)φ60 mm鋼管搭設(shè)簡(jiǎn)易施工平臺(tái)。

使用乳化炸藥，掏槽孔、輔助孔均實(shí)行連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，而光爆孔則通過(guò)導(dǎo)爆索制成炸藥串，加竹片捆綁后間隔裝藥；所有炮孔均通過(guò)炮泥堵塞，并保證堵塞的嚴(yán)密程度以及堵塞段的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度；起爆網(wǎng)路采用的是普通塑料制成的非電導(dǎo)爆管，故應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求連線起爆。

在導(dǎo)流隧洞石方洞挖爆破后必須及時(shí)排除煙塵，并待洞室內(nèi)煙霧散盡后繼續(xù)施工。最大通風(fēng)量必須依據(jù)洞室施工程序、爆破施工方法、設(shè)備配置及擬定的通風(fēng)方式等確定，并充分考慮施工人員正常呼吸及時(shí)沖淡、排出地下溢出有害氣體等方面的需要，通風(fēng)管路按百米漏風(fēng)率1%～2%確定，沿程風(fēng)壓損失不得超出20%，隧洞斷面風(fēng)速至少達(dá)到0.15 m/s。

為簡(jiǎn)化石方洞挖爆破操作并確保網(wǎng)路準(zhǔn)爆，該水庫(kù)導(dǎo)流隧洞石方開(kāi)挖深孔起爆網(wǎng)路主要通過(guò)孔外分段接力傳爆以及孔內(nèi)裝ms13 段非電毫秒雷管、孔外設(shè)置ms5 段非電毫秒雷管的方式接力傳爆。在實(shí)際操作過(guò)程中，根據(jù)不同范圍內(nèi)一段次起爆最大藥量，分別采用單個(gè)炮孔逐一起爆、雙孔起爆網(wǎng)路、四孔起爆網(wǎng)路等連接方式。雙人制聯(lián)網(wǎng)作業(yè)過(guò)程應(yīng)主要由技術(shù)員或經(jīng)驗(yàn)豐富的爆破員負(fù)責(zé)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求及作業(yè)面實(shí)際實(shí)施連接，并結(jié)合單段允許藥量進(jìn)行每組起爆炮孔數(shù)量的確定。

5 結(jié)論

泉心河水庫(kù)工程導(dǎo)流隧洞石方洞挖施工歷時(shí)50 d，從爆破開(kāi)挖后的作業(yè)面看，爆破順序清晰，巖壁上明顯殘留有半孔孔壁。爆破開(kāi)挖施工完全按照設(shè)計(jì)要求及作業(yè)規(guī)程進(jìn)行，導(dǎo)流洞封堵段圍巖在爆破開(kāi)挖施工前已進(jìn)行過(guò)固結(jié)灌漿，爆破振動(dòng)安全計(jì)算后原設(shè)計(jì)要求的封堵施工期間的固結(jié)灌漿環(huán)節(jié)完全可以取消，使施工工期壓力大大緩解。該水庫(kù)導(dǎo)流隧洞石方洞挖采用非電毫秒雷管接力起爆及排間搭接技術(shù)，使得爆破施工過(guò)程中單響藥量得到嚴(yán)格控制，爆破開(kāi)挖破碎效果及爆破危石控制效果均顯著提升。