古田溪一級改擴建工程引水隧洞開挖施工技術

摘 要：古田溪一級電站改擴建工程引水隧洞長1513.356m，于2014年3月15日主洞開始開挖，2014年10月13日開挖貫通。隧洞開挖質量較好，平均半孔率達90.25%。各項開挖爆破施工參數對類似地質條件的隧洞開挖具有借鑒意義。

關鍵詞：引水隧洞；開挖；工程地質

1 工程概況

古田溪一級水電站改擴建工程位于古田縣境內，裝機容量110MW，攔河壩利用原一級電站大壩，新建樞紐主要建筑物由進水口、引水隧洞、調壓井、高壓引水道、地面發電廠房等組成。進水口為隧洞豎井式，其中引水隧洞為開挖洞徑7.6m、底寬6m的圓形擴底斷面，開挖斷面積為46m2，隧洞全長1513.356m。

2 工程地質條件

引水隧洞沿線為中低山地貌，地表多覆蓋，溝谷發育，上覆山巖厚度一般為50～200m，進出口段較薄，為10～20m。隧洞沿線地表表層為第四系坡殘積含碎石、孤滾石黏土層，洞身巖體為侏羅系上統南園第二段流紋質晶屑凝灰熔巖，巖石致密堅硬。隧洞沿線發育有斷層12條，斷層帶寬0.30～0.50m，斷層破碎帶多以石英脈為主，部分充填碎裂巖，斷層泥充填。節理裂隙較發育，主要發育有2組，節理面較平直延伸，微張～閉合狀，局部有薄層鐵錳質充填，圍巖多干燥，局部潮濕滲水。

開挖完成后通過分段統計，隧洞圍巖工程地質分類為：Ⅱ類圍巖868m，占57.4%；Ⅲ類圍巖645.306m占32.6%，隧洞工程地質條件較好。經過設計研究確定，對其中835m（55.67%）進行支護，支護型式多采用錨噴和加強錨噴（布置龍骨筋）。

3 隧洞開挖

3.1 隧洞開挖主要技術要求

在招標時由于隧洞大部分不進行鋼筋混凝土襯砌，因此對開挖表面的平整度提出了嚴格要求。隧洞周邊采用預裂和光面爆破，預裂和光面爆破后應達到如下要求：（1）殘留炮孔痕跡應在開挖輪廓面上均勻分布；（2）炮孔痕跡保存率：微風化和新鮮完整巖體應大于80%，弱風化巖體不小于50%；（3）孔壁完整程度：相鄰兩孔間的巖面平整，無明顯的爆破裂隙；（4）相鄰兩茬炮之間的臺階或預裂爆破孔的最大外斜值，應小于15cm；（5）所有地下洞室爆破必須采用非電雷管；（6）預裂爆破后，應形成貫穿連續性的裂縫。

以上要求均在合同技術條款中作了明確規定。

3.2 施工方案

引水隧洞采用4m×4m小導洞先行、后二次擴挖成型和八字楔形掏槽、全斷面一次成型的兩種施工方法進行開挖。施工時按照新奧法原理：少擾動、早噴錨、快封閉、勤測量進行施工，采用手風鉆造孔爆破，人工裝藥，周邊孔光面爆破，起爆采用非電毫秒雷管分段聯網，電雷管起爆，爆破后采用側卸式裝載機和自卸汽車出渣，每循環進尺2.8m。

引水隧洞開挖施工程序主要是：測量放樣，人工安全清撬、清底，鉆孔，裝藥、聯網、起爆，通風排煙、檢炮，出渣、機械安全撬挖。

通過爆破試驗確定了鉆爆參數，頂拱周邊孔孔距為53cm，邊墻周邊孔孔距為50cm，裝藥線密度為0.262kg/m，孔向偏差控制在3度以內。

在部分較發育地段開挖中，采取“短進尺、弱爆破、勤檢查、早支護”的措施。根據不同情況選擇不同的支護方式。對引0+000至引0+117段采用隨機錨桿、素噴混凝土支護方式；對引1+192至引1+228段采用系統錨桿、掛網噴錨支護方式。

4 質量控制要點

4.1 測量控制

（1）所有光爆孔均采用測量儀器放樣，放樣采用全站儀，由專業測量人員操作。

（2）每排炮、每個光爆孔必須放出樣點，拱肩、頂拱、邊墻切線點等形體控制點必須布置一個孔，且均需放出后方向點，同時在邊墻上標出超欠挖值，以供鉆工控制鉆孔角度。

（3）開挖過程中及時復核洞軸線及開挖斷面形體尺寸，出現誤差及時糾偏。

4.2 鉆孔

鉆孔采用統一長度規格的鉆桿，并根據鉆孔深度在鉆桿上用紅油漆標示孔深控制標記。起鉆時嚴格控制起始50cm的孔位孔向，檢查孔位誤差符合要求后繼續鉆進，并在鉆進過程中及時檢查，發現誤差后及時糾偏。光爆孔孔位偏差不得大于5cm，主爆孔孔位偏差不大于10cm。垂直孔和斜面孔嚴格按設計或規范要求控制偏差，不合格孔采用砂漿回填后重新造孔。

鉆孔完成后按“平、直、齊”的要求進行檢查驗收，合格后進入下一工序。

4.3 裝藥起爆

光爆孔間隔裝藥，采用毛竹片綁扎控制間隔距離。裝藥結束后，由質檢人員檢驗檢查周邊孔是否用間隔裝藥，同時檢查間隔裝藥的藥卷直徑和間距以及裝藥結構形式等爆破設計參數是否滿足措施要求，嚴防用錯雷管段位。最后檢查周邊孔的起爆順序是否滿足爆破設計要求。

5 引水隧洞開挖進度

II、III類圍巖開挖每一循環歷時8h，其中鉆孔、出渣各4h，每日兩班，日進尺5～5.4m，計劃月進尺100m。III、IV類圍巖考慮臨時支護時間，每一循環歷時12h，其中鉆孔4h，出渣4h，臨時支護4h，日進尺4.25～4.5m，計劃月進尺100m。

引水隧洞開挖自2014年3月15日開工，由1#、2#施工支洞兩個工作面進行開挖，2014年10月13日開挖貫通，歷時約7個月，上、下游段平均月進尺分別為104m/月和118m/月，最高月進尺156.9m/月和151.8m/月，最低月進尺68.3m/月（由于炸藥供應影響）。

6 引水隧洞開挖成果

開挖爆破質量總體較好，洞挖后巖面無松動巖塊，表面規格平整，前后排殘孔基本保持在同一邊線位置上，大部分洞段的頂拱光爆平整度較好，邊墻略差。隧洞爆破半孔率較高，根據統計結果分析，平均半孔率達90.25%，爆破巖面基本無欠挖，但受凝灰熔巖節理密集的影響，部分藥量從裂隙中釋放，導致孔間疊加沖擊波切割巖體不徹底，孔間巖體沿節理面撕裂，造成局部欠挖，但無大面積欠挖。

7 結束語

針對古田溪一級改擴建工程引水隧洞的流紋質晶屑凝灰巖，巖體堅硬，密度高，脆性大等地質特點，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。

作者簡介：魏艷清（1986-），女，福建古田人，本科，助理工程師，研究方向：生產管理。