某引水工程淺埋段開挖工藝探討

高 超

(杭州市閑林水庫籌建處，浙江杭州 310007)

水利是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，水利投資大幅增加，給我國水利工程施工企業(yè)帶來了千載難逢的發(fā)展機(jī)遇。本文基于此簡單對我國某引水工程淺埋段開挖工藝進(jìn)行探討。

1 隧洞開挖與運(yùn)輸

淺埋段施工是本工程的一大難點(diǎn)，既要保證工程安全順利進(jìn)行，又要保證工期進(jìn)度，關(guān)鍵是控制爆破震動(dòng)，確定該段圍巖采用分部開挖，光面爆破。

1)開挖采用分臺(tái)階光面爆破，風(fēng)動(dòng)濕式鑿巖，風(fēng)鉆采用YT-28型氣腿風(fēng)鉆，上臺(tái)階長度2 m～4 m。爆破材料采用非電塑料導(dǎo)爆管雷管，低爆速炸藥，光爆藥卷直徑25。2)采用大直徑中空直眼雙螺旋掏槽，1只中空孔中間布置，8個(gè)掏槽眼雙螺旋布置，掏槽眼外圍布置輔助炮眼，按設(shè)計(jì)開挖輪廓線布置周邊炮眼，間距為30 cm～40 cm，輔助眼間距為60 cm～80 cm。中空孔采用潛孔鉆機(jī)造孔，8臺(tái)YT-28型氣腿式鑿巖機(jī)鉆眼平行作業(yè)。3)洞碴運(yùn)輸:采用ZLC-50鏟車裝巖，挖掘機(jī)配合清理工作面，自卸車出碴。4)爆破震動(dòng)控制:根據(jù)淺埋段控制爆破咨詢報(bào)告，淺埋段分為三個(gè)不同的作業(yè)段，分別設(shè)置不同的保證隧洞上方建筑物的安全允許單段最大藥量和一次爆破規(guī)模。特別謹(jǐn)慎爆破段，指距離建筑物30 m以內(nèi)的上臺(tái)階爆破作業(yè)點(diǎn)(洞樁號(hào)7+591.5～7+655)，安全允許單段最大藥量為1.8 kg，允許一次爆破規(guī)模為9.0 kg～13 kg;并輔以其他減振措施。謹(jǐn)慎爆破段，指特別謹(jǐn)慎爆破段以外的上臺(tái)階爆破作業(yè)點(diǎn)(洞樁號(hào)7+568.5～7+591.5，洞樁號(hào)7+655～7+698.5)，及特別謹(jǐn)慎爆破段的下臺(tái)階爆破作業(yè)點(diǎn)。安全允許單段最大藥量為3.0 kg，允許一次爆破規(guī)模為13 kg～20 kg;并輔以其他減振措施。控制爆破段，指謹(jǐn)慎爆破段的下臺(tái)階爆破作業(yè)點(diǎn)及距離淺埋段20 m區(qū)域(洞樁號(hào)7+548.5～7+568.5，洞樁號(hào)7+698.5～7+718.5)。安全允許單段最大藥量為 5.0 kg，允許一次爆破規(guī)模為20 kg～30 kg。上臺(tái)階長度:特別謹(jǐn)慎爆破段2 m，謹(jǐn)慎爆破段3 m，控制爆破段2 m。5)裝藥結(jié)構(gòu):掏槽及輔助眼，采用線狀連續(xù)裝藥，孔口用炮泥塞。周邊眼采用φ25 mm小藥卷不耦合裝藥。6)起爆網(wǎng)絡(luò):本段隧洞爆破擬采用非電塑料導(dǎo)爆管系統(tǒng)，必要時(shí)選用高精度電子雷管。7)減震措施:為減少該段爆破時(shí)對隧洞上部建筑物的損壞，確保不發(fā)生擾民事件，增加爆破的安全性，必要時(shí)考慮對周邊眼采取在每兩個(gè)周邊眼之間加一個(gè)空孔的辦法，孔徑和孔深同周邊眼。8)淺埋段開挖施工:淺埋段開挖施工設(shè)備配備同主洞開挖設(shè)備，大直徑中空孔采用潛孔鉆機(jī)造孔。運(yùn)輸出渣采用與主洞相同工藝，進(jìn)尺比主洞正常段慢，平均每日進(jìn)尺2 m。

2 次淺埋段開挖工藝

根據(jù)設(shè)計(jì)提供的相關(guān)資料，樁號(hào)洞6+495 m～6+555 m段為Ⅳ，Ⅴ類圍巖，隧洞埋深約47 m～53 m，目前該處地表有民房等建筑物存在。民房為磚混結(jié)構(gòu)，多數(shù)為2003年以后的建筑物。隧洞鉆爆開挖對地表建筑物勢必有一定的影響，施工時(shí)需加強(qiáng)控制爆破藥量，并采取各種支護(hù)措施，對圍巖進(jìn)行襯砌保護(hù)，防止洞頂坍塌。由于隧洞埋深較淺，次淺埋段隧洞開挖擬按淺埋段施工方案中的謹(jǐn)慎爆破段的相關(guān)要求進(jìn)行爆破作業(yè)。謹(jǐn)慎爆破段安全允許單段最大藥量為3.0 kg，允許一次爆破規(guī)模為13 kg～20 kg。根據(jù)隧洞開挖斷面情況，計(jì)劃采用2.0 m的炮釬鉆孔，周邊炮眼深度1.6 m，掏槽眼深1.7 m，輔助眼深1.6 m。中空孔直徑110 mm，中空孔采用潛孔鉆機(jī)造孔提前完孔。謹(jǐn)慎段爆破參數(shù):輔助眼間距取40 cm ～50 cm，周邊眼取30 cm ～40 cm，E/W=0.6 ～0.8。謹(jǐn)慎爆破段預(yù)計(jì)每循環(huán)進(jìn)尺1.5 m。

3 一期支護(hù)與超前支護(hù)

本隧洞支護(hù)形式有如下幾種:噴射混凝土、中空注漿錨桿、自進(jìn)式錨桿、工字鋼架、超前小導(dǎo)管、超前管棚。支護(hù)施工程序如下:清理掌子面危石、清洗巖面→初噴4 cm厚塑鋼纖維混凝土→架立鋼拱架→施工錨桿→噴射混凝土到設(shè)計(jì)厚度。

1)噴射塑鋼纖維混凝土施工。噴射前拆除作業(yè)面障礙物，用高壓風(fēng)(水)沖洗受噴面，埋設(shè)控制噴射混凝土厚度的標(biāo)志。使用混凝土噴射機(jī)濕噴工藝施工，見《濕噴工藝流程圖》。噴射混凝土為C25塑鋼纖維混凝土(內(nèi)摻異型塑鋼纖維(HPP)，摻量5 kg/m3，HPP纖維直徑0.9 m，長度40 mm，伸長率15%，抗拉強(qiáng)度大于530 MPa)，設(shè)計(jì)噴射厚度為25 cm，噴射混凝土中粗骨料粒徑不大于15 mm，速凝劑通過試驗(yàn)確定，噴射混凝土需隨拌隨用。噴射混凝土施工要點(diǎn):噴射分段長度根據(jù)拱架榀數(shù)確定，一般部位可按30 m～50 m進(jìn)行分段;噴層混凝土分三次作業(yè)，分別為初噴4 cm，模噴10 cm，復(fù)噴1 cm;噴嘴與受噴面垂直，并保持0.8 m～1.2 m的距離。對巖面凹陷處應(yīng)先噴和多噴，凸出處后噴少噴;噴嘴按螺旋形軌跡移動(dòng);噴射混凝土采用自然養(yǎng)護(hù);回彈落在墻角處的混凝土應(yīng)及時(shí)清走。

2)超前支護(hù)。超前小導(dǎo)管注漿:超前小導(dǎo)管設(shè)置在Ⅳ類圍巖地段，在掌子面超前施作后可以為后續(xù)初期支護(hù)的施工提供足夠的時(shí)間和安全保護(hù)。超前支護(hù)采用φ42 mm，壁厚4 mm的無縫鋼管制作而成的小導(dǎo)管，長 3.5 m，外插角 15°，排距 2.0 m，間距50 cm，前后兩排導(dǎo)管水平投影的搭接長度1.5 m。其施工步驟為:沿開挖面周邊布置注漿眼;按布置的注漿眼位置鉆眼，眼深3.5 m(按設(shè)計(jì))，將壓漿管頂入巖層;孔口止?jié){封堵。導(dǎo)管打入后用塑膠泥封堵孔口導(dǎo)管與孔壁間隙，并在導(dǎo)管附近及工作面噴混凝土，以防工作面上巖土坍塌，同時(shí)作為注漿止?jié){巖墻;壓注漿液。注漿壓力控制在0.7 MPa～1.0 MPa，注漿達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量和注漿壓力時(shí)可結(jié)束注漿。注漿過程中隨時(shí)觀察注漿壓力，分析注漿情況，防止堵塞、跑漿，做好注漿記錄，以便分析注漿效果。

3)管棚超前支護(hù)。φ80管棚超前支護(hù)設(shè)置在Ⅴ類圍巖地段。φ80管棚環(huán)向間距80 cm，外插角2°～5°，搭接長度2.8 m。管棚制作:φ80管棚采用熱軋無縫鋼管，按設(shè)計(jì)要求制作成型;管棚定位:按設(shè)計(jì)要求布好定位并設(shè)置仰角;鉆孔及管棚打設(shè)。

鉆孔采用管棚鉆機(jī)鉆孔，鉆孔時(shí)根據(jù)地質(zhì)條件及斷層的破碎情況采用不同的鉆進(jìn)速度，以防止坍孔、卡鉆、縮孔。鉆孔過程中用測斜儀測量鉆孔斜度，保證鋼管的正確施工方向。