山洞油庫罐室開挖施工技術分析

田偉，李旭，孫贊

（1.95338 部隊，廣州 510000；2.空軍后勤部工程管理代建辦公室，廣州 510000）

1 引言

很多油庫罐室建立在山洞中，這樣可以很好地利用山體內恒溫恒濕的環境特點，同時不易受到周圍地質環境變化的影響，更易于保持油品在儲存過程中性質穩定[1]。山洞油庫罐室建設施工技術比較復雜，涉及爆破、通風排煙、施工排水、施工監控量測、不良地質處理等，具有一定的施工難度，同時還有一定的危險性。山洞油庫罐室建設過程中，施工技術選擇不當可能給工程項目建設帶來安全隱患，同時影響工程建設質量、進度和成本控制目標的實現[2]。

進行山洞油庫罐室施工時，需要做好詳細的準備工作，包括技術準備和管理準備，通過擬定施工方案總結技術準備和管理準備的要點。做好施工準備之后，需要重點就爆破方案、煙塵監測、施工測量監控及地質情況監測與分析進行重點研究，確保在施工過程中這些要點不出現質量問題，因為這些要點屬于施工質量控制監控點，每個環節的質量水平都直接影響著最終的油庫罐室施工質量。本文對油庫罐室開挖施工技術進行全面分析，希望能為安全施工提供理論參考。

2 做好油庫罐室開挖前的準備工作

2.1 施工技術準備

施工技術準備是施工各項準備工作的核心，需要認真對待，一般包括：熟悉設計文件、實地勘測調查等。項目管理和技術人員要仔細閱讀施工圖紙，從宏觀和微觀兩方面對設計圖進行審核。宏觀方面，主要就設計概況、施工基本數據進行審核；微觀方面，主要就具體的施工技術是否與施工現場的客觀條件相符合、施工方案概算是否在建設預算之內等進行審核。除了要掌握有關書面資料外，還應該進行實地勘測和調查，獲得有關數據的第一手資料，確保對水準點和高程、地質構造、巖石性質和類別、地下水文條件、自然氣候條件、交通條件等調查清楚，為工程項目的實施打下良好基礎。

2.2 擬定施工方案

在掌握相關情況基礎上，可以擬定詳細的施工方案，儲油罐室一般有臥式和立式兩種。臥式罐室的斷面一般為直墻拱形斷面，是狹長結構，呈平行并列方式布置；立式罐室是球冠狀穹頂和圓柱體罐體的組合體，為三維空間結構，呈葡萄粒方式布置[6]。施工方案包括罐室爆破施工技術措施、罐室支護技術措施、罐室通風排煙技術措施、罐室排水技術措施、施工順序、出渣方式等內容。一般來說，臥式罐室采用全斷面法、臺階法或CRD 法施工，立式罐室采用斜井反拉槽法施工。罐室開挖通常采用鉆爆法施工，鉆爆作業是洞庫施工控制工期、保證開挖輪廓的關鍵。進行罐室開挖爆破施工時，需要注意結合罐室口部以及罐帽、罐底的幾何形狀以及分布位置進行掘進，為了充分發揮圍巖的自承能力，減輕對圍巖的振動破壞，可采用微振控制爆破技術實施全斷面光面爆破，為了達到最優的爆破效果，需要根據圍巖斷面形狀的不同設計不同的爆破參數，反復進行效果演算之后再付諸實施，減少超欠挖。執行爆破時還應觀察并記錄室內的通風情況、煙霧濃度及滲漏水涌現情況，采用室內通風、降煙、排水等措施進行這些惡劣工作環境因素的消除[4，5]。洞庫排水遵循“做好排水、及時疏浚、避免積水、防止倒灌”的原則進行，保證期間洞庫內不滲不漏，達到基本干燥要求。

3 油庫罐室爆破施工技術要點分析

3.1 爆破方案選擇

進行爆破方案選擇時，需要提前根據當地地質情況和圍巖的結構類型確定具體的施爆參數，對爆破情況進行計算機仿真，根據仿真結果對爆破效果進行評價后選定合適的爆破方案。另外，罐帽部分和罐室周圍也可以選擇不同的方法進行爆破，還需要綜合考慮罐室尺寸、周圍洞體圍巖特點、炸藥性質以及爆破眼間距等因素綜合確定。一般來說，主體炮眼與輔助炮眼交叉分布，炮眼的深度根據炸藥的性質確定，掏槽炮眼的深度可以適當增加約10%。可以選擇采用水壓爆破方法進行施工，注意選擇防水性炸藥，同時采用正向空氣進行間隔裝藥，確保爆破質量。盡量減少對圍巖的破壞，安排好起爆順序，控制好開挖輪廓。

3.2 爆破器材選擇

可以選擇的爆破器材一般有雷管和炸藥兩類。使用前需要根據爆破工程量確定需要使用的炸藥當量，結合當量進行炸藥類型的選擇，需要考慮到爆破成本；計算爆孔參數時，需要結合炸藥眼間距和最小抵抗線的比值原則進行確定。另外，結合爆破器材的性質，可以實現罐室周邊眼線及罐體輔助眼線裝藥量及裝藥密度的計算，一般來說單孔裝藥量是眼線裝藥量的2～3 倍。

4 油庫罐室施工通風排煙技術要點分析

4.1 做好煙塵監測

洞庫施工，不可避免地會出現煙塵擴散現象。出現的煙塵包括洞內巖土、炸藥爆破剩余物、施工機械排放尾氣及其他有害氣體等。這些煙塵氣體需要控制在一定量級范圍內，超過安全標準后不僅會影響山洞內工作人員的身體健康，還會帶來爆炸隱患，最終釀成施工事故。山洞內的煙塵監測，可以安排工作人員采用手持式煙塵濃度檢測儀進行，主要采集一氧化碳、二氧化氮、硫化物氣體的含量，超過標準值時會發出報警信號；也可以采用設置固定式煙塵監測系統的方式進行檢測，這種檢測系統的數據分析能力更為強大，通過對這些信號數據進行在線計算，從而精確判斷煙塵超標的區域，使降煙除塵措施更有針對性。

4.2 做好降煙除塵

洞庫降煙除塵采用以風、水結合為主的綜合防塵措施，減小粉塵危害。在山洞洞庫內布設常規新風交換機，對洞庫進行24 h 不間斷新風交換，在重點區域可以布設安裝有尼龍布風管的軸流風機，風機運行時能夠將新鮮空氣壓入罐室掘進面，同時將臟空氣從罐室經巷道排除，這樣可以長時間保持巷道內的正壓環境，同時有利于保證施工環境內始終有新鮮空氣。進行降煙除塵時，可以邊施工邊噴灑，及時使灰塵沉降，保持施工環境的濕潤。另外，盡量不要在封閉空間中使用施工機械，必須使用時需要做好通風工作，避免施工機械的廢氣對工作環境造成不良影響；同時，施工機械的燃油盡量選擇含鉛量少、污染性不強的油料，這樣有利于減少對環境的破壞。

5 油庫罐室施工監控量測技術要點分析

5.1 施工監控量測

山洞油庫罐室在建設過程中，需要重視對施工現場的數據監控與量測。對施工數據進行監控，對數據進行比較、記錄和分析，發現其中與施工方案的偏差之后及時進行調整，確保能夠嚴格按圖施工，這樣才能保證施工方案得到貫徹落實。實施信息化動態管理，以達到確保工程質量和進度的目的。一般監控量測包括洞內觀察、水平收斂量測、拱頂下沉量測。進行洞庫洞內施工監測時，需要對施工斷面進行勘察，對斷面施工前后的變化進行記錄并對比，發現差異之后及時判斷是否會影響整個洞庫的結構穩定性，出現失衡、失穩現象后及時進行修復；對施工斷面的裂紋情況進行監測，發現裂紋深度超過施工結構穩定性控制標準之后，需要進行穩定性強度檢驗，同時進行修復。

5.2 量測數據處理

對于山洞油庫罐室開挖施工數據的監測需要做好記錄，按照固定時間段進行比對分析，這樣可以發現其中的變化規律，同時具有一定的說服力。另外，對于施工數據的表現形式，可以采用折線圖、柱狀圖的形式，有利于施工人員進行比對和使用。對于重要的施工數據，比如，支護位置的變化情況，需要根據觀測數據進行時間變量的可視化顯示，從中發現位置變化情況及位置變化速率，當速率超出控制標準時需要進行人工干涉，避免繼續擴大引發質量安全隱患。

6 油庫罐室地質預測預報要點分析

6.1 地質素描

對斷層、破碎帶等需采用TSP203 地質預報儀超前探測、超前水平鉆探等手段進行超前地質預測預報。同時，需要根據施工勘察探測結果對施工現場的地下環境進行可視化，建立關于工程地質水文勘察結果的三維模型，對其中的圍巖分布情況、地下水分布情況、節理裂縫等進行重點表示，并根據每次開挖修建后的勘察情況進行及時修正，以增強地質素描結果的真實性與可信度。

6.2 超前預測

用地質鉆機，在開挖面鉆1～4 個探測孔。通過探孔巖芯及孔內涌、滲水分析探明地下水及水壓情況，以及圍巖變化，在鉆孔的同時，記錄鉆孔速度、巖碴巖粉特征、含泥量、出水部位、鉆桿是否突進（及深度）等，綜合判斷前方的工程地質和水文地質情況，及時整理超前地質預報報告并迅速反饋指導施工，施工時根據超前地質預報、施工超前探水預報及監測結果，及時采取措施加以防護。為提高地質預報的準確性，選用TSP203進行地質預測、預報，專門負責不良地質段和斷層破碎帶的地質超前預報。每隔100～120 m 預報一次。根據地質預報結果，經專家顧問組進行分析研究后，擬定相應對策指導施工。

7 油庫罐室不良地質控制技術要點分析

對施工中可能出現的破碎帶、斷層等不良地質，遵循“先預報，預加固，短進尺，弱爆破，強支護，早封閉，勤量測，快反饋，控變形”的原則，配備水平鉆機、TSP203 地質預報儀等儀器，采用常規地質法、聲波法、地球物理法相結合的綜合手段進行地質超前預報，按照“石變我變”的動態原則組織施工。順層偏壓破碎帶一般地段對順層側采用預注漿預支護，做到先護后挖，富水地帶遵循“超前探水、以堵為主、控制排水、堵排結合”的原則。對軟弱圍巖和不良地段，按照小斷面、短進尺、早成環的原則組織施工，確保圍巖穩定。

8 結語

山洞為油庫儲罐提供了較為安全且溫濕度都適宜的儲存環境，但是山洞罐室施工較為復雜，需要的施工技術具有一定的難操作性，同時具有較大的安全風險，因此，需要對山洞油庫罐室的施工技術進行研究，通過技術的提升確保罐室施工質量。本文研究了山洞油庫罐室施工前的準備工作，分析了編制施工方案時的通用方法；對山洞油庫罐室施工時通用的爆破技術、通風排煙和施工監控量測分別進行了分析，指出了其技術要點。在后續研究過程中，應重點分析施工過程中安全隱患排查機制，通過具體分析減少施工過程中的障礙，為這些技術的應用提供更加安全穩定的環境；另外，還應結合當前信息技術的最新進展，探索信息技術與傳統工程項目建設施工技術的結合點，利用信息技術的優勢提升傳統施工技術的效率和安全性，為山洞油庫罐室建設工程的質量提升打好基礎。