猴子巖水電站溢洪洞分層爆破施工技術

夏 欣， 鐘 權， 張陳林

(1.中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司， 四川 成都 610072； 2.中國葛洲壩集團第一工程有限公司， 湖北 宜昌 443000)

猴子巖水電站溢洪洞分層爆破施工技術

夏 欣1， 鐘 權1， 張陳林2

(1.中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司， 四川 成都 610072； 2.中國葛洲壩集團第一工程有限公司， 湖北 宜昌 443000)

猴子巖水電站是國內第二高混凝土面板堆石壩。本文針對猴子巖水電站溢洪洞斷面大、地質條件差等特點，總結分析了溢洪洞分層爆破施工技術，并對施工道路布置、施工風水電供應等現場施工組織進行了闡述，可為類似工程提供借鑒和參考。

猴子巖水電站；溢洪洞；分層開挖；光面爆破

0 前 言

爆破技術廣泛應用于水利水電、采礦及交通等各個領域。工程施工中為保證保留巖體按設計輪廓面成型并防止圍巖破壞，必須采用輪廓控制爆破技術，預裂爆破和光面爆破是工程爆破施工中常用的輪廓控制爆破技術[1-4]。超大斷面隧洞施工難以一次爆破開挖成型，往往需要采用分層開挖方法。分層爆破開挖能較好地集光面爆破和預裂爆破的優點于一體，其頂拱層開挖采用光面爆破，中下層開挖采用預裂爆破。在超大斷面隧洞施工中，必須充分發揮光面爆破與預裂爆破的技術優勢，科學合理地進行現場施工組織，以減少隧洞圍巖超欠挖，并確保隧洞圍巖穩定與現場施工安全。

1 工程概況

1.1 猴子巖水電站

猴子巖水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內，是大渡河干流水電梯級開發的第9級電站，上游為丹巴水電站，下游為長河壩水電站。電站開發的主要任務為發電，總裝機1 700 MW，水庫正常蓄水位1 842 m，總庫容為7.06億m3，具有季調節能力。樞紐建筑物主要由攔河壩、兩岸泄洪及放空建筑物、右岸地下引水發電系統等組成。攔河壩為混凝土面板堆石壩，壩頂高程1 848.50 m，壩頂總長278.35 m，壩頂寬度14 m，最大壩高223.50 m。

1.2 溢洪洞

溢洪洞位于大壩下游右岸的山體內，由開敞式進口段、無壓洞段、明渠泄槽段和出口挑流鼻坎段組成，總長約1 154 m。溢洪洞無壓洞段，全長約824 m，為城門洞型，洞身圍巖為薄層～中厚層～巨厚狀白云質灰巖及變質灰巖組成，局部夾含絹云母鈣質石英片巖。開挖斷面根據Ⅲ～Ⅴ類圍巖為(17.64～18.40)m×(25.52～26.20)m(寬×高)，頂拱半徑為9.445～9.825 m，圓心角為138.08°～138.91°。

2 施工方案

2.1 施工程序

溢洪洞開挖分進口和出口兩個工作面，開挖尺寸達18.40 m×26.20 m(寬×高)，難以一次開挖成型，必須采用分層爆破開挖。洞身開挖分3層進行，依次為頂拱層、中層和下層。頂拱層開挖主要采用兩個半幅、周邊光面爆破方式進行；中下層開挖采用垂直鉆孔梯段爆破方式進行，其中，下層開挖采用孔底空腔裝藥。

2.2 施工方法

(1)頂拱層鉆爆開挖采用兩個半幅進行，由人工在自制鉆爆臺車上操作氣腿風鉆造孔，人工裝藥，非電毫秒雷管分段起爆，微差爆破。其中，鉆爆先施工半幅采用直孔掏槽方式，后施工半幅以先施工半幅為臨空面進行水平鉆孔。

(2)中下層開挖主要采用CM351型液壓鉆機垂直鉆孔進行梯段爆破，其中Ⅲ類圍巖側墻采用100B型潛孔鉆造孔并進行預裂爆破；Ⅳ～Ⅴ類圍巖側墻預留2 m厚保護層，采用O1-30型手風鉆造孔。下層開挖時，梯段爆破垂直鉆孔采用孔底空腔裝藥，即柔性墊層充填孔底。

(3)爆破渣料采用1.6 m3液壓反鏟和3.0 m3側卸式裝載機配15 t自卸汽車出渣，掌子面需由液壓反鏟配合人工清理危石。

(4)鑒于溢洪洞底板與1001號交通洞頂拱間巖層較薄，該段溢洪洞施工采取“短進尺、弱爆破”的方式進行爆破施工。

2.3 鉆爆設計

溢洪洞洞身圍巖類別分為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類，不同類別圍巖鉆爆參數略有差異，本文主要以Ⅳ類圍巖為對象進行分析。

(1)頂拱層鉆爆參數。頂拱層鉆爆開挖采用兩個半幅進行，氣腿風鉆造孔，采用非電毫秒雷管微差爆破技術。鉆孔直徑Φ=42 mm，藥卷直徑d=32 mm，孔距a=35～80 cm，線裝藥密度q=100～200 g/m，炸藥單耗為0.67～0.82 kg/m3，最大段單響藥量為9.54 kg。

鉆爆參數見表1，爆破設計主要技術參數見表2，鉆爆設計見圖1、2。

圖1 頂拱層開挖鉆爆設計

圖2 掏槽孔大樣

部位孔名孔徑/mm孔深/cm孔距/cm孔數/個藥徑/mm單孔藥量/kg總藥量/kg掏槽孔4217011320.758.25先挖半幅崩落孔4215065～80124320.5365.72周邊孔421503544320.125.28合計17979.25崩落孔4215065～80112320.5359.36后挖半幅周邊孔421503543320.125.16合計15564.52

表2 爆破設計主要技術參數

(2)中下層鉆爆參數。中下層開挖主要采用CM351型液壓鉆機垂直鉆孔進行梯段爆破，鉆孔直徑Φ=90 mm，孔距a=0.8～2.5 m，藥卷直徑d=32 mm及70 mm，線裝藥密度q=300～350 g/m，炸藥單耗為0.66 kg/m3。中層開挖布孔立面見圖3。

2.4 施工資源配置

溢洪洞開挖分進口和出口兩個工作面，洞身開挖期間共投入人力資源約160人，投入機械設備有40臺YT-28氣腿風鉆、1臺D7型液壓鉆機、1臺CM351型液壓鉆機、10臺100B型潛孔鉆、2臺3.0 m3側卸裝載機、4臺1.6 m3液壓反鏟和15臺20t自卸汽車等。

3 施工布置

3.1 施工道路

進口工作面施工道路主要為1001號交通洞、10號公路、S211公路、猴子巖大橋和1號公路，出口工作面施工道路主要為工作面到10號公路的臨時施工道路、10號公路、S211公路、猴子巖大橋和1號公路，局部臨時施工道路根據需要進行了適時調整。

圖3 中層開挖布孔立面

3.2 施工供風

主要用風設備為隧洞開挖鉆孔作業的手風鉆及氣腿風鉆等。分別在進出口附近布置了6臺和4臺20 m3空壓機。

3.3 施工供水

在溢洪洞附近溪溝內設立水源處，分別引至隧洞進出口附近的蓄水池，為隧洞開挖各工作面提供施工用水。

3.4 施工供電

分別在溢洪洞進出口附近設置1臺1 000 kVA的變壓器，并從猴子巖大橋附近的業主提供的電源點接線，提供施工用電。洞內成型洞段每8 m布設一盞25 W節能燈，離掌子面30 m處采用投光燈。

3.5 施工通風

在溢洪洞進出口分別布置2臺2×90 kW軸流風機接1 200 mm風筒至開挖掌子面，采用壓入與吸出混合方式進行施工通風。

3.6 施工排水

溢洪洞出口段為順坡，利用坡降自流；進口段為逆坡，在掌子面附近設置集水坑并采用潛水泵進行抽排。

4 結 語

猴子巖水電站溢洪洞屬超大斷面隧洞，其爆破開挖需分層進行，并采用光面爆破及預裂爆破等輪廓控制爆破技術。猴子巖水電站溢洪洞爆破效果十分良好，爆破后輪廓較為圓順，炮茬錯臺一般小于10 cm，炮孔殘孔率達96%。實踐證明，采用合理的鉆爆參數，利用輪廓控制爆破技術的優勢，并科學有序地進行現場施工組織，超大斷面隧洞爆破施工能夠達到安全、快速的施工目的。猴子巖水電站溢洪洞分層爆破施工的成功經驗，可為類似工程提供借鑒和參考。

[1] 朱永國, 張巖. 猴子巖面板堆石壩關鍵技術問題及建設進展[C]//水庫大壩建設與管理中的技術進展—中國大壩協會2012學術年會論文集. 2012.

[2] 張正宇,張文煊,吳新霞，等. 現代水利水電工程爆破[M]. 北京:中國水利水電出版社,2003.

[3] GB5389-2007 水工建筑物巖石基礎開挖工程施工技術規范[S]. 北京:中國標準出版社, 2007.

[4] 張東明, 何洪甫. 預裂爆破在隧洞施工中的應用[J]. 自然災害學報, 2010(2):68-73.

2016- 02- 29

夏欣 (1991-), 女, 四川成都人, 助理工程師, 從事水利水電工程施工與監測設計。

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1003-9805(2017)04-0063-03