鉆爆法施工在大伙房水庫輸水工程中的應用

田樹寶，苑振霞

(1.遼寧水利土木工程咨詢有限公司，沈陽110006;2.遼寧省水利水電工程移民局，沈陽110003)

鉆爆法施工在大伙房水庫輸水工程中的應用

田樹寶1，苑振霞2

(1.遼寧水利土木工程咨詢有限公司，沈陽110006;2.遼寧省水利水電工程移民局，沈陽110003)

隧洞爆破設計有孔眼直徑、炸藥、裝藥結構、裝藥量、起爆網等。開挖方法分別采用半斷面及全斷面兩種爆破開挖方式，對于臺階開挖的Ⅳ、Ⅴ圍巖，采用弱爆破，對于Ⅱ、Ⅲ圍巖類采用全斷面光面爆破。在鉆爆施工中，對爆破參數通過理論數據和實踐數據相結合，做到既能達到預期的光爆效果又能節省材料的同時，減少返工補炮，保證工期，控制成本。

周邊孔;掏槽孔;起爆方法;裝藥量;洞爆破

0 前言

大伙房水庫輸水一期工程隧洞全長85.32 km，是用TBM和鉆爆法相結合開挖隧洞施工，開挖洞徑8 m，成洞洞徑7.16 m，采用噴混凝土和模筑混凝土襯砌隧洞，縱坡為1/2380，進出口高差36 m，取水口設計水位236.0 m，出水口地面高程194.0 m。輸水一期隧洞工程從渾江鳳鳴水庫中的取水輸送到大伙房水庫上游蘇子河木家水庫處。引水方式為自流引水，設計引水流量70 m3/s，多年平均調水量17.88億m3。

大伙房水庫輸水(二期)工程是將大伙房水庫輸水一期工程從渾江流域調來的水由大伙房水庫調節后，向遼寧省撫順市、沈陽市、遼陽市、鞍山市、營口市、盤錦市等六城市輸水的一項大型輸水工程。本工程由取水頭部、輸水隧道、輸水管線、配水站(6座)、加壓泵站(1座)、加氯站(3座)等建筑物組成其中29.1 km輸水隧洞及連接段、231.7 km輸水管線。采用有壓重力和加壓相結合的輸水方式，年供水量17.86億m3。圓形斷面，成洞洞徑為6 m。供水方式為重力壓力流，隧洞設計流量60 m3/s。

大伙房水庫輸水(二期)工程三標段，是輸水隧洞的第二段，主洞起止里程為8+363～18+674，全長10.311 km，支洞有 3，4，5，6，7，施工支洞工程，以及相應的棄渣場防護、場內施工道路和其他附屬臨時工程等。位于撫順市南郊，區內地形起伏較大，地勢略呈北高南低，溝谷發育，本段主洞共穿越夜海溝東溝、夜海溝谷、郎士溝谷、偏坎子溝谷、英德堡的部分溝谷，這些溝谷埋深淺，且常年有流水，洞線穿越長度為87～766 m，圍巖較差，主要以Ⅴ類為主，部分Ⅳ類;有些溝谷在施工中出現了大量涌水［1］。

4#洞位于千金鄉郎士村小紅溝內，支洞長378 m，主洞上游752 m，下游1 272.5 m。支洞Ⅴ類圍巖150 m，Ⅳ類圍巖48 m，Ⅲ類圍巖180 m。主洞上游Ⅱ圍巖為424 m，Ⅲ類圍巖為755 m，Ⅳ圍巖為36.5 m，Ⅴ類圍巖57 m。上游Ⅴ類圍巖占67%，為503.84 m，Ⅲ圍巖占8%為60.16 m，Ⅳ圍巖占15%為112.8 m。本文主要以4#支洞為主要研究對象。樁號11+426～13+450。

1 洞爆破設計

根據開挖方法分別采用半斷面及全斷面兩種爆破開挖方式，對于臺階開挖的Ⅳ、Ⅴ圍巖，采用弱爆破，對于Ⅱ、Ⅲ圍巖類采用全斷面光面爆破。

1)孔眼直徑:風鉆成眼地段，裝藥炮眼直徑為Φ42 mm;臺車成孔地段，裝藥眼直徑為48 mm，空眼直徑為65 mm。

2)炸藥:一般地段使用乳化炸藥，富水地段采用乳膠防水炸藥;藥卷直徑采用Φ32 mm和Φ25 mm兩種。

3)裝藥結構:周邊炮眼采用Φ25 mm的藥卷，進行間隔裝藥，用導爆索的Φ25 mm的藥卷加工成藥串，并用電工膠布將藥串綁在竹片上，可以方便裝藥，其它炮眼采用Φ32 mm藥卷，進行連續裝藥。

4)起爆網路:采用非電毫秒雷管微差起爆網絡。

5)隧道洞身各級圍巖鉆爆參數:短臺法開挖的Ⅳ、Ⅴ類圍巖地段采用手風鉆進行水平“v”型掏槽，其中Ⅳ類圍巖上部掏槽眼深度2.2 m，其他炮眼深度2.0 m，進尺1.8 m;Ⅴ類圍巖上部掏槽眼深度1.8 m，其它炮眼深度1.6 m，進尺1.3 m，周邊眼間距40～45 cm，抵抗線60～65 cm。上部臺階平均單位耗藥量控制在 0.8 ～1.2 kg/m3以內［2］。

全斷面開挖的Ⅱ、Ⅲ類圍巖地段采用臺車鉆眼進行中空眼直眼掏槽，掏槽眼深3.5 m，其它眼深為3.3 m，進尺3.0 m;周邊眼間距60～75 cm，抵抗線80～85 cm。平均單位耗藥量控制在0.8～1.5 kg/m3以內。鉆爆參數在施工時要根據設計參數進行試爆，以確定最佳鉆爆參數，以達到更好的爆破效果。

1.1 Ⅳ、Ⅴ圍巖半斷面炮眼設計

1.1.1 Ⅳ、Ⅴ類圍巖上半斷面炮眼設計

Ⅳ、Ⅴ圍巖上半斷面炮眼設計如圖1所示，圍巖掏槽眼布置如圖2所示，光面爆破裝藥結構如圖3所示。

圖1 Ⅳ、Ⅴ圍巖上半斷面炮眼布置圖

圖2 Ⅳ、Ⅴ圍巖掏槽眼布置圖

圖3 光面爆破裝藥結構

布孔說明:8號孔之間的間距為400 mm，9號孔間距為75 mm，7號孔間距為80 mm，6號孔間距1 000 mm，5號孔間距600 mm，1號孔間距400 mm。上斷面炮孔裝藥參數見表1。

表1 上斷面炮孔裝藥參數量

1.1.2 Ⅳ、Ⅴ類圍巖下半斷面炮孔設計

Ⅳ、Ⅴ圍巖下半斷面炮孔設計、光爆圖見圖4。

圖4 Ⅳ、Ⅴ類圍巖炮眼布置圖

Ⅳ、Ⅴ類圍巖布孔說明:圖4尺寸以mm為單位，按Ⅳ類圍巖的上半斷面圖設計、下半斷面圖設計的，同樣適用于類圍巖的上半斷面開挖;光爆眼采用間隔裝藥，其他藥眼連續裝藥;要求除掏槽眼外，其余炮眼底應保持在同一面上，以免爆破后留下石坎;炮眼旁邊的“數字”表示炮孔德起爆段數;在施工過程中，先進行試爆，以確定各項參數。下斷面炮孔裝藥參數見表2。

表2 下斷面炮孔裝藥參數量

1.2 Ⅲ、Ⅱ類圍巖炮孔布置

Ⅲ、Ⅱ圍巖炮孔設計如圖5所示，圍巖掏槽眼布置如圖6所示;光面爆破裝藥結構如圖7所示。

圖5 Ⅲ、Ⅱ類圍巖炮眼布置圖

圖6 Ⅲ、Ⅱ圍巖掏槽布置圖

周邊孔12間距650 mm，掘進孔11間距900 mm，掘進孔10間距900 mm，掘進孔9間距900 mm掘進孔8間距900 mm，底板孔13間距900 mm，掏槽孔5～4孔垂直間距，250 mm，1～4孔垂直間距250 mm，1～1水平距離700 mm，5～7水平距離，600 mm，5～7垂直距離600 mm。這里所指的距離都是最近兩點間的距離。

圖7 光面爆破裝藥結構

布孔說明:Ⅲ類圍巖布置圖尺寸以mm為單位;本圖是按Ⅲ類圍巖的全斷面圖設計，同樣適用于Ⅱ類圍巖的全斷面開挖;光爆眼采用間隔裝藥，其它眼連續裝藥;要求除掏槽眼外，其余炮眼底應保持在同一面上，以免爆破后留下石坎;掏槽眼布置圖中“○”表示不裝藥眼，直徑Φ65 mm;在炮眼旁邊的“數字”表示炮孔的起爆段數;在施工過程中，先進行試爆，以確定個項參數。炮孔裝藥參數見表3。

表3 炮孔裝藥參數量

1.3 鉆爆作業施工

鉆爆作業施工必須按照鉆爆設計進行。當開挖條件出現變化時，爆破設計應隨圍巖條件變化而作相應改變。

鉆眼前在開挖面上畫出中線、水平和斷面輪廓，并根據爆破設計圖，用紅油漆將炮孔布置在開挖面上;鉆孔作業要做到“準、平、直、齊”四要素，并滿足以下要求:鉆孔方向(不平行)誤差:掏槽孔、周邊孔≤±3 cm;其余各孔≤±5 cm。鉆孔方向(不平行)誤差:掏槽孔、周邊孔≤3 cm/m，其余各孔≤ ±5 cm/m。各炮孔底應盡量在同一平面內，孔底誤差≤10 cm。

鉆眼完畢后，按炮眼布置圖進行檢查并做好記錄，有不符合要求的炮眼重鉆，經檢查合格后裝藥爆破。裝藥前將炮眼內泥漿、石粉用高壓風吹洗干凈，按設計藥量裝藥，當開挖面凸凹不平時，其他各孔裝藥量隨炮孔深淺變化作相應的調整。裝藥過程中，注意雷管的塑料導爆管腳線不得打死結、彎折，不被巖石和其它東西刺破。

各炮孔用炮泥堵塞，周邊孔堵塞長度≥30 cm，其余≥20 cm。爆破效果監測及爆破設計調整每循環爆破后，對殘眼長度、爆渣集中度和塊度、周邊孔痕率、巖面平整度、循環間銜接臺階高度、圍巖穩定性以及斷面輪廓、超欠挖情況等爆破效果進行量測與描述，并根據爆破效果進行調整循環進尺、周邊孔、內圈孔間距及抵抗線、掘進孔密集度及炸藥用量、掏槽孔布置及掏槽孔深度等各種鉆爆設計參數，以改善爆破效果。

1.4 Ⅲ類圍巖實踐生產中改進的炮眼和裝藥量設計

爆破孔分為掏槽孔、輔助掏槽孔、塌落孔、周邊孔。掏槽孔爆破采用的是拋擲爆破，輔助掏槽、塌落孔爆破采用的是減弱拋擲爆破，周邊孔采用的是松動爆破，理論和實踐相結合得出，對原來的炮眼和裝藥量進行改進，具體數據如下。爆破炮孔布置如圖8所示。仰拱部位先暫不開挖，作為交通的平整路面，待開挖全部結束后一起減底仰拱爆破開挖。

圖8 爆破炮孔布置

1.4.1 掏槽孔的布置及數量

距頂弧中心下1.0 m，左右各4個孔，共8個，孔的上下間距為0.4 m，左右間距為1.8 m左右，孔深3.1 m，角度與掌子面成76°，即斜指向洞軸線方向，孔尾距洞軸線約0.15 m為宜。每個孔裝藥量在2.25～3.0 kg。裝藥方式:集中孔底耦合裝藥。隧洞內全段面鉆爆孔實景圖如圖9所示。

圖9 隧洞內全段面鉆爆破孔圖片

1.4.2 輔助掏槽孔

輔助掏槽孔的間距70 cm，左右輔助掏槽與掏槽孔的間距為80 cm，垂直于掏槽孔的部位100 cm，角度左右與掌子面成83°，上面的與水平成83°，孔深3 m，裝藥量在1.05～1.8 kg。裝藥方式:集中孔底耦合裝藥。

1.4.3 踏落孔

踏落孔之間的頂弧段間距為70 cm，邊墻部位60 cm，距輔助掏槽孔90 cm，角度與掌子面垂直，孔深3.0 m，裝藥量在0.75～1.2 kg。裝藥方式:集中孔底耦合裝藥。

1.4.4 周邊孔

在洞的邊界線上，周邊孔的間距為50 cm，角度垂直掌子面，孔深3.0 m，裝藥量在0.45～0.9千克。下面的多用藥，上面的少。裝藥方式:間隔不耦合裝藥。

1.4.5 起爆發法

掏槽孔用1段的毫秒雷管起爆，輔助掏槽孔用3段毫秒雷管起爆，弧段輔助掏槽用5段毫秒雷管，塌落孔用7段毫秒雷管起爆，底板用9段毫秒雷管起爆，周邊孔用導爆索起爆。用導爆索起爆光爆效果好。

1.4.6 聯網

把各個毫秒雷管的終端及導爆管聯在一起，打成一個結點，在這個結點處用一根電雷管引爆毫秒雷管和導爆索，毫秒雷管和導爆索再引爆炸藥。

2 結語

開挖方法分別采用半斷面及全斷面兩種爆破開挖方式，對于臺階開挖的Ⅳ、Ⅴ圍巖，采用弱爆破，對于Ⅱ、Ⅲ圍巖類采用全斷面光面爆破。

對Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類圍巖的炮眼布置、圍巖掏槽眼布置、光面爆破裝藥結構以及炮孔裝藥參數量進行了詳細的設計。并對鉆爆作業施工進行了說明。

爆破孔分為掏槽孔、輔助掏槽孔、塌落孔、周邊孔。掏槽孔爆破采用的是拋擲爆破，輔助掏槽、塌落孔爆破采用的是減弱拋擲爆破，周邊孔采用的是松動爆破。理論和實踐相結合得出，對原來的炮眼和裝藥量進行改進，實踐證明此改進措施是可行的。

［1］王夢恕.水下交通隧道的設計與施工［J］.中國工程科學，2009(07):04-10.

［2］王愛萍.武漢長江水下隧道東線貫通［J］.國防交通工程與技術，2008(02):4.

Application of Drilling and Blasting Method in Water Conveyance Project Construction of Dahuofang Reservoir

TIAN Shu-bao1and YUAN Zhen-xia2
(1.Liaoning Water Conservancy and Civil Engineering Consulting Co.，Ltd.，Shenyang 110006，China;2.Liaoning Province Water Conservancy ＆ Hydropower Project Resettlement Bureau，Shenyang 110003，China)

The tunnel blasting includes design of perforation diameter，explosive，charge structure，charge quantity，charge network，etc.Excavation methods adopt half section and section two blasting excavation method respectively.For IV，V surrounding rock class of the step excavation，the weak blasting;for II，III surrounding rock class，full face blasting.In the drilling and blasting，the blasting parameters through the combination of theory data and practice data，the desired effect of smooth blasting can be achieved，and at the same time it can save materials so as to reduce rework，guarantee time limit for a project，control cost.

surrounding hole;cut hole;blasting charge method;charge quantity;hole blasting

TV554

A

1007-7596(2014)06-0004-04

2013-12-10

田樹寶(1981-)，男，遼寧建昌人，工程師，從事水利建筑工作;苑振霞(1970-)，女，滿族，遼寧桓仁人，高級工程師，從事水利工程移民工作。