泉心河水庫工程導流隧洞石方洞挖爆破方案及施工實施

金瑞芳

（青島西海岸新區水務發展中心，山東 青島 266500）

1 工程概況

青島市嶗山林場泉心河水庫工程導流隧洞進口明渠長195 m，其中陡坡段長80 m，底寬6.50 m，設計縱比降0.03，陡坡起點高程100 m。導流隧洞洞身進出口底高程分別為97.6 m和82.6 m，全長500 m，洞底坡降0.03。隧洞洞身斷面尺寸6.50×8.50 m，洞底寬6.50 m，直墻高6.62 m，頂拱中心角120°，隧洞總高8.50 m，隧洞出口明渠長27 m，出口高程81.79 m。Ⅱ類圍巖不實施整體支護，主要根據施工開挖實際實施局部支護；Ⅲ類圍巖則實行一次支護，不襯砌；Ⅳ類圍巖實施一次支護的同時按0.50 m 的厚度進行鋼筋混凝土襯砌。該水庫工程主要面臨工程量大、工期緊、施工強度高等難點，大壩堆石料主要從庫區料場開采，從而擴大庫容，故而爆破開挖斷面要求嚴。為保證工期和開挖施工質量，導流隧洞石方洞挖鉆爆施工遵循“自上而下，梯段爆破”的原則，主爆孔通過液壓鉆與潛孔鉆配合鉆孔；邊坡、建基面處則實施預裂爆破，通過潛孔鉆鉆孔。

2 爆破開挖方案

水庫導流隧洞開挖深度1～15 m，開挖深度超過5 m 的區域采用深孔臺階法分層開挖施工，泉心河水庫導流隧洞斷面分為A 型斷面（Ⅲ類巖石）和B 型斷面（Ⅳ類巖石）兩種，考慮到隧洞斷面尺寸較大，故采用臺階法分上下兩個臺階施工。而不超過5 m的區域，則采用露天淺孔臺階爆破開挖。邊坡坡度1∶0.50，且隨著深孔臺階高度的增大，邊坡位置炮孔傾斜角度及施工難度也隨之越大，考慮到靠近邊坡位置傾斜炮孔的施工，分層高度應按照5 m確定。

根據此工程隧洞圍巖等級與自身開挖的特點選取炸藥單耗為1.50 kg/m3循環進尺1.50～2.50 m。掏槽孔炮孔深度分為1.10 m與2.50 m兩種，輔助孔及周邊孔炮孔深度均為1.60～3 m。炮孔開挖選用YT-28型手持式風動鑿巖機。

3 石方洞挖爆破設計

3.1 炮孔布置

結合設計圖紙，尾渠里程0+500 m 處最大開挖深度達到15 m，此處分三層爆破，每層開挖高度5 m。而尾渠里程0+515 m處開挖深度7.5 m，分為第一層5 m深孔爆破和第二層2.50 m露天淺孔爆破。其余里程段均參考0+500 m處與0+515 m處進行炮孔布置。

3.2 單孔裝藥量

掏槽孔單孔藥量的選取必須在考慮爆破振速的基礎上達到設計要求的爆破效果。根據爆破振動控制要求，掏槽孔單孔裝藥量應為一級掏槽0.60 kg，二級掏槽1.80 kg。周邊孔單孔裝藥量的確定依據炮孔間距、最小抵抗線和裝藥集中度等參數。結合該水庫導流隧洞開挖圍巖情況、振速指標要求及類似工程爆破開挖經驗，其周邊孔單孔裝藥量應為0.40 kg。輔助孔單孔裝藥量與隧洞圍巖堅硬程度、炸藥單耗、炮孔設計長度及輔助孔數量、間排距等參數有關，輔助孔回填長度0.60 m，三節炸藥連裝，單孔裝藥量0.90 kg。

該水庫導流隧洞石方洞挖斷面爆破參數詳見表1和表2。

表1 水庫導流隧洞石方洞挖A型斷面爆破參數表

表2 水庫導流隧洞石方洞挖B型斷面爆破參數表

3.3 爆破器材的選擇

泉心河水庫工程導流隧洞石方洞挖爆破主要選用70#和32#乳化炸藥。

水庫導流隧洞石方洞挖爆破使用外徑2.80～3.20 mm的普通塑料導爆管，爆速不小于1 600 m/s，并采用MFB-100型發爆器連接激發針引爆導爆管雷管的方式。此種型號發爆器適用于軍工、鐵路、隧道等掘井工程使用，引爆能力不小于100 發，供電時間和充電時間不超過4 ms和20 s。

3.4 裝藥結構及起爆網路設計

掏槽孔和輔助孔均按照連續耦合方式裝藥，正向起爆；周邊孔則按照間隔不耦合裝藥，導爆索連接起爆。

起爆網路采用孔內分段的連接方式，即將1發毫秒導爆管雷管裝入每個炮孔，孔外通過1 段導爆管雷管連接，導爆管采用簇并連接法，周邊孔采用導爆索連接。

4 石方洞挖爆破施工

4.1 進口洞臉開挖

在開挖洞臉時，必須同時對洞身開挖線以外3～5 m 的區域實施鎖口支護。具體而言，進洞前沿開挖輪廓線以外與輪廓線相距30 cm的位置，按30 cm排距和1.50 m間距設置長度3 m、規格Φ25 mm的雙排超前錨桿，并按照10 cm×10 cm間距掛φ8 mm鋼筋網，按0.80 m間距支設18型工字鋼，以上支護參數均需經過監理工程師批準后實施。掛口實施短進尺弱爆破，爆破后以人工方式清除松散部分，并再次進行斷面尺寸檢查，若不存在欠挖，則應立即掛網、噴射混凝土以封閉巖面。

4.2 爆破施工

在導流隧洞石方洞挖爆破施工前主要由測量隊通過激光測量儀進行隧洞中心及斷面輪廓測量，并向施工隊出具測量報告。在設計布孔圖得到監理工程師審查同意的基礎上布孔，并通過φ60 mm鋼管搭設簡易施工平臺。

使用乳化炸藥，掏槽孔、輔助孔均實行連續裝藥結構，而光爆孔則通過導爆索制成炸藥串，加竹片捆綁后間隔裝藥；所有炮孔均通過炮泥堵塞，并保證堵塞的嚴密程度以及堵塞段的設計長度；起爆網路采用的是普通塑料制成的非電導爆管，故應按照設計要求連線起爆。

在導流隧洞石方洞挖爆破后必須及時排除煙塵，并待洞室內煙霧散盡后繼續施工。最大通風量必須依據洞室施工程序、爆破施工方法、設備配置及擬定的通風方式等確定，并充分考慮施工人員正常呼吸及時沖淡、排出地下溢出有害氣體等方面的需要，通風管路按百米漏風率1%～2%確定，沿程風壓損失不得超出20%，隧洞斷面風速至少達到0.15 m/s。

為簡化石方洞挖爆破操作并確保網路準爆，該水庫導流隧洞石方開挖深孔起爆網路主要通過孔外分段接力傳爆以及孔內裝ms13 段非電毫秒雷管、孔外設置ms5 段非電毫秒雷管的方式接力傳爆。在實際操作過程中，根據不同范圍內一段次起爆最大藥量，分別采用單個炮孔逐一起爆、雙孔起爆網路、四孔起爆網路等連接方式。雙人制聯網作業過程應主要由技術員或經驗豐富的爆破員負責，根據設計要求及作業面實際實施連接，并結合單段允許藥量進行每組起爆炮孔數量的確定。

5 結論

泉心河水庫工程導流隧洞石方洞挖施工歷時50 d，從爆破開挖后的作業面看，爆破順序清晰，巖壁上明顯殘留有半孔孔壁。爆破開挖施工完全按照設計要求及作業規程進行，導流洞封堵段圍巖在爆破開挖施工前已進行過固結灌漿，爆破振動安全計算后原設計要求的封堵施工期間的固結灌漿環節完全可以取消，使施工工期壓力大大緩解。該水庫導流隧洞石方洞挖采用非電毫秒雷管接力起爆及排間搭接技術，使得爆破施工過程中單響藥量得到嚴格控制，爆破開挖破碎效果及爆破危石控制效果均顯著提升。