特長引水隧洞全斷面開挖施工技術(shù)

趙楊

（江西省水利水電建設(shè)集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330200）

1 工程概況

此小斷面特長飲水渠位于麗江市金沙江龍蟠提水工程為Ⅲ等中型工程，由泵站工程、引水隧洞、拉市壩區(qū)輸水管道及已建輸水工程組成。麗江市金沙江龍蟠提水工程施工一標(biāo)引水隧洞全長6 150 m，最大開挖斷面面積10.02 m2，斷面狹小，是典型的狹長形隧道，且工程場地的圍巖較為脆弱，地質(zhì)不太理想，這都為工程施工帶來了一定難度。

2 施工總體規(guī)劃

結(jié)合工程場地實(shí)際情況，決定采用基于短進(jìn)尺、弱爆破原則進(jìn)行全斷面開挖施工，隧道開挖采用自制臺車配合YT-28氣腿鉆鉆孔。在特長的隧道中段通過設(shè)置支洞的辦法，使原本的兩個工作面變?yōu)榱? 個工作面，各工作面一同開挖行進(jìn)，有效縮短工期。爆破后產(chǎn)生的渣石碎土等通過立爪式扒渣機(jī)清渣，運(yùn)渣工作由梭式礦車和一臺蓄電池機(jī)車負(fù)責(zé)，將渣石碎土送到堆料場，再用挖掘機(jī)裝車到10 t自卸汽車二次運(yùn)至棄渣場。隧道的進(jìn)出口需要同時進(jìn)洞開挖時，再從支洞分別朝著進(jìn)出口掘進(jìn)開挖，這樣不僅縮短了工期，還使渣石殘土的運(yùn)輸距離最短，有效降低了成本。

3 全斷面開挖工程的具體施工

施工前需先確定具體的開挖工藝流程見圖1。

圖1 開挖施工流程示意圖

3.1 設(shè)置支洞

因?yàn)榇斯こ桃淼赖臄嗝娉叽绾苄。瑸閮?yōu)化施工基礎(chǔ)環(huán)境，此工程在合適的位置設(shè)置支洞，來增加施工的工作面，打造出“長洞短打”的施工環(huán)境，也有利于后續(xù)的通風(fēng)、排煙以及出渣等工作。工程首先結(jié)合引水隧道的地形地質(zhì)條件、工期安排，考慮布置支洞的數(shù)量及位置，在適宜的位置設(shè)置支洞，在主洞施工結(jié)束后封堵支洞。施工支洞有平洞、斜井和豎井等，一般按斜井、平洞、豎井的優(yōu)先順序選取。使原本2 個工作面變?yōu)?個，工程采用斜井支洞的形式，斜井傾角21°～24°。

3.2 搭設(shè)支架

工程設(shè)置鋼管搭設(shè)的腳手架作為施工平臺，每根鋼管的直徑為4.80 mm，長度為3.50 mm，立桿的縱距為0.80 m，橫距為0.70 m。搭設(shè)后設(shè)置剪力撐起到支撐作用，另外還在架體兩側(cè)分別各設(shè)橫向斜撐，使施工平臺更加穩(wěn)定，平臺周邊設(shè)置圍欄及安全網(wǎng)。

3.3 爆破施工

爆破是全斷面開挖施工的起始階段，也是一項(xiàng)施工重點(diǎn)。因此工程的斷面比較小，故采用光面爆破及微震控制爆破，嚴(yán)格控制爆破藥量，避免對圍巖的過渡擾動，防止超挖或欠挖的情況。在爆破之前，需要利用全站儀以及水準(zhǔn)儀，精準(zhǔn)確定開挖線，并畫出輪廓，誤差在±5 cm以內(nèi)。

3.3.1 鉆眼

按照設(shè)計的孔位、孔深、斜角進(jìn)行打孔鉆眼。鉆孔后務(wù)必對每個孔的鉆孔質(zhì)量進(jìn)行檢查，保證深度達(dá)到設(shè)計要求、孔壁沒有破碎，確保沒有堵孔、卡孔的問題。除孔眼深度外，孔眼的角度也要檢查，要和設(shè)計相符。如果偏差過大需要及時調(diào)整。

3.3.2 炮眼布置

炮眼采用環(huán)形布置的光面爆破，以及分段微震控制。炮眼布置方案見圖2。

圖2 工程炮眼布置示意圖（mm）

3.3.3 清孔裝藥

由爆破專用運(yùn)輸車輛將炸藥、雷管等直接送到施工現(xiàn)場或?qū)Ｓ脦旆浚钩d或中途停留。裝藥之前需要把孔口及周邊區(qū)域的碎石渣土、雜物等都清理干凈。清理干凈后，測量第一排各鉆孔最小抵抗線，對于形成了反坡或是存在大裂隙的區(qū)域則需要調(diào)整這一位置的藥量，或采用間隔填塞的方式處理。如果抵抗線過大，需及時處理，使其能夠滿足爆破施工需求。裝藥所需2#乳化炸藥，雷管性能良好，并與設(shè)計相符，不能私自改變。若需要調(diào)整，則必須和爆破人員溝通，確定最佳方案，經(jīng)爆破人員同意，并做好記錄。采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，裝藥時如果出現(xiàn)堵塞，需要及時疏通。裝藥工作完成后，進(jìn)行全面檢查，確保沒有質(zhì)量缺陷后填塞封堵，準(zhǔn)備進(jìn)行爆破施工。

3.3.4 起爆網(wǎng)絡(luò)

通過導(dǎo)爆管逐一連接炮眼，形成起爆網(wǎng)絡(luò)，不能存在死結(jié)，炮孔中不能有接頭。孔外相鄰導(dǎo)爆管間需要預(yù)留出足夠距離，通過雷管起爆時，導(dǎo)爆管上的雷管和導(dǎo)爆管的捆扎端頭之間至少有大約15 cm 距離，使導(dǎo)爆管能夠圍繞著雷管均勻地分布，并捆扎以及通過膠布固定。在連接起爆網(wǎng)絡(luò)時還常用到導(dǎo)爆管連通器，需要夾緊并綁扎牢固。在地表延遲網(wǎng)絡(luò)里，地表雷管和其相鄰的導(dǎo)爆管也要留出安全距離，地表未起爆雷管要和已經(jīng)起爆的藥包之間至少有20 m距離。

3.3.5 起爆施工

確定好爆破時間之后，需要疏散人員，設(shè)置好警示標(biāo)志，將車輛、施工設(shè)備全部運(yùn)至安全地帶，做好起爆準(zhǔn)備，清空人員后，下達(dá)起爆命令起爆。在爆破后至少15-30 min后，等到煙霧散盡，現(xiàn)場穩(wěn)定之后，由專業(yè)爆破人員到現(xiàn)場檢查是否存在盲炮、瞎炮，每次進(jìn)洞不得少于2 人。發(fā)現(xiàn)盲炮應(yīng)及時處理或上報，對一時處理不了的（如冒頂?shù)葐栴}）除上報外，應(yīng)在現(xiàn)場設(shè)置危險標(biāo)志，并派專人值班。

3.4 開挖施工

在洞口爆破完成后，通過濕式風(fēng)鉆進(jìn)行人工隧道開挖，濕式開挖方式能夠改善粉塵問題，雖然粉塵問題有明顯改善，但在施工時也要佩戴口罩以及安全帽等防護(hù)用具。施工人員站在搭設(shè)的平臺上進(jìn)行施工，施工前先對平臺的穩(wěn)定性進(jìn)行仔細(xì)檢查，確保施工中其穩(wěn)定性符合要求，檢查鋼管連接是否穩(wěn)固。底層開挖作業(yè)可能會站在石渣堆上，要檢查渣堆是否穩(wěn)定，避免施工過程中滑塌傷人。開挖之前，施工人員要對濕式風(fēng)鉆的設(shè)備、螺栓、彈簧等進(jìn)行全面檢查，確保管子接頭連接牢固，沒有漏風(fēng)等問題。在平臺上按照設(shè)計尺寸開挖施工。

3.5 通風(fēng)及降塵

工程斷面狹小，因此必須充分重視施工場地的通風(fēng)，始終保證洞中的有害氣體濃度在規(guī)定以下，溫度也不能過高，避免施工安全風(fēng)險，也有助于提升施工效率。工程采用長抽短壓的方式實(shí)現(xiàn)通風(fēng)。主扇采用的是軟風(fēng)管，風(fēng)管直徑800 mm，通風(fēng)設(shè)備主扇為KJ66-11 系列。工程還加強(qiáng)風(fēng)管安裝以及維護(hù)工作，通風(fēng)管要保證平、順、直，嚴(yán)格檢查風(fēng)管接頭是否有漏風(fēng)問題，并加以處理。隨著隧道越挖越長，隧道內(nèi)局部設(shè)置通風(fēng)系統(tǒng)，以及風(fēng)機(jī)間隔串聯(lián)，開挖深度非常深的情況下還增設(shè)另一風(fēng)管，以提升風(fēng)量，增強(qiáng)通風(fēng)效果。其次，工程還針對施工通風(fēng)情況制定了日常巡查方案，定期對通風(fēng)量、風(fēng)速以及風(fēng)壓等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測試，并做記錄。

工程采用濕法鑿巖開挖本身就能起到一定的降塵效果，此外，在土塵較大的情況下，還配合水幕降塵、噴霧灑水等綜合措施，進(jìn)一步提升降塵效果，在出渣前要水淋石渣，避免塵土較大影響通風(fēng)和施工視線。

3.6 出渣

爆破后產(chǎn)生的渣石碎土，通過小斷面60 型立爪式扒渣機(jī)清渣，由梭式礦車和一臺蓄電池機(jī)車負(fù)責(zé)，將渣石碎土送到堆料場，再用挖掘機(jī)裝車到10 t 自卸汽車經(jīng)二次轉(zhuǎn)運(yùn)至棄渣場。斜井施工的工作面，主洞和斜井均采用有軌運(yùn)輸。采用小斷面60 型扒渣機(jī)掌子面裝4 m3斗車，8 t 蓄電池機(jī)車牽引斗車至支洞下平段，轉(zhuǎn)卷揚(yáng)機(jī)提升至洞口臨時渣場卸渣，10 t 自卸汽車轉(zhuǎn)運(yùn)至指定渣場棄渣。此外，還要合理布置交通線路。

4 質(zhì)量控制措施

①爆破時，需嚴(yán)格按隧洞設(shè)計及鉆爆要求測定并畫出眼孔位置。②對開孔位置，孔底平面、炮眼垂直度和周邊眼外插角等控制好，確保對位、方向準(zhǔn)確。③鉆孔要整齊平順。④螺旋管與預(yù)埋鋼板焊接需增設(shè)加勁肋，焊縫飽滿均勻，螺旋管間架設(shè)剪刀撐。⑤周邊眼采用小直徑乳化炸藥卷。

5 結(jié)語

綜上，小斷面特長引水隧道采用基于短進(jìn)尺、弱爆破原則的全斷面開挖施工，并設(shè)置支洞，縮短出渣運(yùn)輸路程。在工期期限要求提前完工，經(jīng)驗(yàn)收檢驗(yàn)，各項(xiàng)參數(shù)均達(dá)到驗(yàn)收合格標(biāo)準(zhǔn)，取得了顯著的施工效果，綜合分析以上施工方案為此工程節(jié)省了680 萬元，不僅能夠充分滿足施工質(zhì)量要求，在經(jīng)濟(jì)性方面也體現(xiàn)出了顯著優(yōu)勢。