基于輸水隧洞開挖控制研究

陳拜平

（中國水利水電第三工程局有限公司，陜西 西安 710024）

一、工程概況

引綽濟遼工程輸水工程隧洞段施工，具體包括山前引水渠道、導洪堤、山后引水渠道、輸水隧洞等。其中，輸水隧洞作為此次施工重點，輸水隧洞主要為T0+5.67～T3+502.82、T4+461.98～T8+299.19 段開挖及初期支護施工。

二、隧洞開挖施工關鍵技術

（一）土石明挖

隧洞進口明挖段巖體多呈全、強風化，節理發育，較破碎，強度較低，采用液壓破碎錘破碎，挖掘機裝渣，20t 自卸汽車運輸至棄渣場。石方開挖采用梯段預裂控制松動爆破技術，自上而下順層梯段開挖，梯段開挖高度 H=4.0m～8.0m，選用液壓潛孔鉆機造孔。

依據地形條件開挖修筑至坡頂臨時施工道路，當道路縱坡坡度大于12%時，應滿足履帶設備運行，石方開挖出渣采用液壓反鏟自上而下分層翻渣，利用坡底原路面作為臨時集渣場地，由液壓反鏟裝車運渣場；當道路縱坡坡度小于 12%時，20t 自卸車進入工作面，由液壓反鏟直接裝車運至棄渣場。

（二）洞身段施工

隧洞開挖采用全斷面鉆爆法開挖。開挖掘進采用YT-28 手風鉆造孔，光面爆破技術。Ⅲ類圍巖單循環進尺2.5m、Ⅳ類圍巖單循環進尺1.5m、Ⅴ類圍巖單循環進尺1.2m，采用LWL-120 電動扒渣機裝渣，5t 自卸車拉運出渣，施工通風采用2×55kw 變頻軸流風機壓入式通風，施工排水采用水泵抽排至洞口廢水處理系統。為確保洞內交通安全，每隔400m 設置一安全避險區，同時兼顧出渣車輛會車、后期混凝土澆筑泵機停放等。

（三）噴射混凝土施工

1.受噴面準備。清理并沖洗受噴坡面。對于遇水易潮解的泥化巖面，采用壓力風清理。合格后，在系統錨桿外露段上設置噴厚標記；無錨桿的受噴面，采用砂漿或自插鋼筋標記，標記鋼筋外端頭低于噴射混凝土表面3～5mm。對受噴面滲水部位，采用埋設導管、盲管或截水圈作排水處理。

2.混合料的制備。噴射混凝土的配合比通過室內及現場試驗確定。拌制噴射混凝土的混合料時，各種材料要按施工配合比要求分別稱量。允許偏差：水泥、速凝劑不大于±2%；砂、石各不大于±3%。

混合料攪拌時間不少于2min，混合料達到攪拌均勻，顏色一致的要求。混合料隨拌隨用，存放時間不超過20min，保持物料新鮮。

3.掛網施工。鋼筋網與巖面之間采用預制砼塊支墊，確保鋼筋網在噴層內居中，保護層厚度不小于50mm。鋼筋網與錨桿端頭用點焊連接固定。噴射砼必須填滿鋼筋網與巖石間空隙，網面的砼保護厚度不得小于5cm。

4.噴射作業。受噴面作業順序采用自下而上分段分區方式進行，區段間的接合部和結構的接縫處應妥善處理，噴射作業時，不得漏噴，連續供料，工作風壓穩定。完成或因故中斷作業時，應將噴射機及料管內的積料清理干凈。

5.鋼拱架噴混凝土。開挖后，先噴混凝土5cm，打錨桿，掛鋼筋網，再架設鋼拱架，鋼拱架與壁面之間的間隙必須用噴射混凝土充填密實。除鋼拱架的節點部位外，鋼拱架應被混凝土覆蓋。

6.養護。噴射混凝土終凝2h 后，及時進行灑水養護，養護時間不少于7天。冬季氣溫低于5℃時，混凝土強度未達到10Mpa前，用保溫材料覆蓋，以防止其受凍。

（四）鉆爆設計

隧洞起爆網絡采用電雷管起爆、孔內非電毫秒雷管微差延時，孔口導爆索傳爆起爆網絡。爆破鉆孔采用中部水平直眼掏槽，主爆孔加強松動爆破、邊頂拱光面爆破的技術。

1.孔徑及藥卷規格。采用YT-28 型風動鑿巖機鉆孔，鉆孔直徑d=42mm，藥卷選用32mm 乳化炸藥；

2.孔深。Ⅲ類圍巖洞段鉆孔深度為2.7m，預計循環進尺2.5m；Ⅳ類圍巖洞段鉆孔深度1.7m，預計循環進尺1.5m；

3.隧洞Ⅴ類圍巖炮孔布置見圖2.4-1；

每次爆破后檢查爆破效果，主要從以下幾個方面對爆破參數進行修正：

（1）爆破后石渣塊度過小，說明輔助炮眼布置偏密；塊度過大則說明炮眼偏疏，用藥量過大。

（2）根據爆破振速監測，調整單段起爆炸藥及雷管段數。

（3）根據開挖面凹凸情況修正鉆眼深度，要求炮孔孔底基本在同一平面上。

三、質量保證措施

1.嚴格按設計圖紙、設計修改通知及相關技術規范進行施工。

2.采用先進的測量儀器和先進的測量控制手段，提高觀測效率、觀測質量；測量編制的計算器程序，需要測量隊長審核后方可使用。

3.每次爆破后均進行開挖掘進細部放樣，掌子面上用紅油漆畫出開挖輪廓線，并標定頂拱中心線和兩側腰線。

4.開挖過程中及時測繪開挖斷面，測量控制點的復測，每循環進行測量放樣時，均對上一循環開挖斷面進行規格檢查，并將超欠挖情況及時通知鉆孔人員，以便對鉆孔角度進行調整，減小超挖，對欠挖的部位及時進行處理，確保洞室的開挖尺寸和規格滿足設計要求。

5.制定切實可行的質量計劃，實行內部工程質量“三檢制”和質量責任“可追 溯”制度，加強對施工質量的過程控制。

6.加強施工人員系統業務培訓，熟練掌握鉆爆技術，嚴格按確定的爆破參數施工。