黃栗樹水庫放水隧洞開挖施工技術淺析

楊 俊

（全椒縣黃栗樹水庫管理處，安徽 滁州 239500）

1 項目概況

1.1 工程概況

黃栗樹水庫位于長江流域的滁河支流襄河上游，安徽省全椒縣境內，控制流域面積262km2，總庫容2.42 億m3，是一座大（2）型水庫，主要用于灌溉，兼顧防洪、供水和水產養殖等。樞紐工程包括大壩、副壩、正常溢洪道、放水涵洞、渠首工程等建筑物，最大壩高32.2m。2015 年8 月，安徽省水利廳對黃栗樹水庫大壩進行了安全鑒定，評定結果為“三類壩”。2016 年10 月，水利部大壩安全管理中心對該鑒定成果進行核查，確認了“三類壩”的鑒定結論。

2019 年9 月，黃栗樹水庫除險加固工程開工建設，主要加固內容為：大壩壩坡、壩頂結構改造和壩體防滲加固，溢洪道拆除重建，放水涵洞拆除，新建放水隧洞，副壩加高及防滲處理、完善觀測管理設施等。其中新建放水隧洞位于大壩右岸山體內，隧洞洞底高程36.0m，直徑2.5m，總長246m，洞身全長115.5m。進出口采用鋼筋混凝土箱涵結構與隧洞洞身相接，進口設控制閘門。

1.2 新建放水隧洞處地質條件

（1）隧洞進口段、出口段基礎均坐于覆蓋土層上，覆蓋土層為粉質粘土夾碎石和碎石夾重粉質壤土，可塑～硬塑狀態；隧洞其余基礎均坐落在巖石上，覆蓋土層和巖石均能滿足隧洞基礎承載力要求。

（2）洞身段穿越的巖層，巖體較破碎，洞室圍巖的穩定性差，進水口段位于庫內，水庫蓄水位以下。全洞圍巖破碎，需鋼筋砼襯砌和防滲灌漿處理。洞身進出巖石段巖體破碎。

（3）洞身進出基巖段圍巖堅固性系數f=1～2，單位抗力系數k0=5～10MPa/cm；洞身段圍巖堅固性系數f=2～4，單位抗力系數k0=10～20MPa/cm。

（4）洞室圍巖一般具弱透水性，僅一處鉆孔深度16.5m 以上為中等透水，且深度16.5～22.0m 段反映該位置附近漏水嚴重。

1.3 爆破周邊環境

該放水隧洞東側30m 為大壩，其他沒有任何需要保護的建筑物或重要構筑物，爆破施工環境較好。

1.4 隧洞掘進斷面

放水隧洞全長246m，其中洞身長115.5m。洞身開挖斷面采用平底馬蹄形，襯后斷面采用圓形，孔徑2.5m。

2 放水隧洞施工技術分析

2.1 施工工藝技術

根據隧洞掘進爆破的地質情況和巖層賦存條件，結合較小斷面掘進的特征以及現有的施工機械設備條件，采用以下掘進爆破工藝方法和步驟進行施工。

（1）按照“新奧法”原理設計與施工，施工遵循“弱爆破、短開挖、強支護、早閉合、勤量測、襯砌緊跟”的原則，根據鉆爆施工效果對設計參數進行及時調整。

（2）采用全斷面爆破開挖法施工，隧洞炮孔深度為75～90cm，掘進的循環進尺約為70～75cm；采用光面爆破法對周邊孔進行施工，大壩上游側先鉆爆豎井，豎井爆破到位后，隧洞從豎井底部沿進洞點向出洞點進行鉆爆，大壩下游側沿出洞點向進洞點鉆爆，每次爆破后及時通風、檢查、清渣，循環作業。

（3）開挖清理進出洞洞臉處松散的巖層，直至開挖到新鮮的巖面。當巖面傾斜時，將巖面鑿平，使承重面成垂直角度，以防滑移，并清除基底面松動碎石塊和雜物，使基底標高符合設計要求。坡的部分按照設計坡比1∶0.75 開挖成型后，采用“錨噴+掛網”支護。

（4）鉆眼使用的風動鑿巖機型號為YT27 或ZY24，非電導爆管雷管起爆，2#巖石乳化炸藥爆破，洞碴采用人工裝碴配手扶翻斗車運碴。隧洞通風采用11kW 通風機壓入式通風，通風機安裝在隧洞洞口。

2.2 施工方法

本工程為馬蹄型有壓隧洞，采用全斷面光面爆破開挖法施工。

（1）每一循環完工之后，要到開挖坑道調查現場情況，包括設備、地質、安全、質量，及時制定對策。

（2）將風、水、電引入坑道，洞內三管兩線布置。

（3）用激光導向儀定中線及腰線，并布孔、檢查記錄，確定炮眼位置及裝藥量。

（4）鉆眼：利用爆碴作為臺階或者搭架子，先鉆上部頂面炮眼，再鉆下部炮眼，自上而下進行，嚴格控制炮眼的角度和方向。

（5）出碴：洞內出渣采用小型裝載機運輸，洞外裝渣采用挖掘機，運輸采用8t 自卸車。

（6）底部碴裝完后，鉆下部炮眼。

（7）本隧洞掘進采用2＃巖石炸藥或乳化炸藥，乳化炸藥不僅具備出色的抗水性能，而且安全性高、對環境污染小、爆破效果好。要實現良好的光面爆破效果，關鍵是控制好炮眼位置、角度、裝藥量等因素，應當嚴格按照爆破設計要求進行布眼和鉆眼，并對爆破操作人員進行崗前培訓和強化管理。起爆方式采用導爆管毫秒微差起爆，要求掏槽孔在底部引爆，人工進行裝藥，根據爆破設計方案，周邊眼采用間隔裝藥法，在兩個藥卷之間設置導爆索進行串聯，并用藥包間隔。其他炮眼按設計的裝藥量裝藥，實施連續裝藥的柱狀結構。全部炮眼鉆完后，進行裝藥聯線，分段起爆。

（8）進行通風排煙，采用壓入與吸出混合通風方式，并向爆破面噴射高壓水霧。

（9）排煙完成后，進行噴錨支護并根據圍巖穩定情況，打錨桿支護。

（10）開挖過程中，根據涌水量設積水坑，用潛水泵分級把水抽出到洞外集水坑內，再集中抽排。

3 施工安全保障措施

3.1 優化爆破設計

（1）采用控制爆破技術。根據隧洞地質情況的不同，應用合適參數的光面爆破技術。

（2）采用非電毫秒延期雷管起爆。

（3）選用恰當的周邊眼裝藥結構。周邊眼使用小直徑藥卷炸藥，采用間隔裝藥法，并做好炮泥的堵塞質量，以確保爆破施工的可靠性。

（4）按設計裝藥，并按順序起爆。

（5）爆破一次總結一次，及時修正爆破參數使之達到最佳效果。

3.2 保證鉆眼質量

（1）炮孔間距按鉆爆設計進行施工。周邊眼之間距離的誤差不超過5cm，輔助眼之間距離的誤差不超過10cm，周邊眼的外插角不超過3°。

（2）要求除掏槽眼、周邊眼、底板眼外的其他眼孔的孔底在同一平面上，并且眼孔方向應平行于隧洞方向。

（3）為確保單孔裝藥質量，完成鉆孔后要進行清孔，完成炮眼裝藥后要用炮泥堵塞。

（4）定人定位，明確分工，明確責任，不得混崗串位。

（5）裝藥施工前做好驗孔工作，確保炮孔質量達到要求。

3.3 加強現場安全及爆破物品管理

（1）在編制施工組織設計時，制定爆破設計安全技術措施，各項爆破技術參數應取較高的安全系數。

（2）對易燃易爆物品（如臨時儲油罐和炸藥庫、雷管庫）應遠離居住區和主要功能作業現場存放，并與相關安全規程不沖突；務必在場區和庫房內配備消防器材，庫房的報警、避雷等設施必須滿足公安機關的有關要求。

（3）爆炸物品管理，應做到隨用隨領取，登記好出入庫爆破物品、器材數量，及時歸還未被使用的爆炸物品到炸藥庫，并且做好記錄。施工現場安排專人看管。

（4）對爆破器材的運輸、儲藏和使用應當嚴格按照國家的有關爆破物品使用管理規定執行。

（5）爆破作業時，由持證的專職爆破工進行操作，爆破區要有醒目的安全標志，并設專人警戒。

3.4 隧洞超、欠挖控制

（1）根據地質情況的不同，應用合適的鉆爆參數，篩選各種爆破器材，持續改進爆破工藝，不斷提高爆破質量。

（2）降低畫線打眼的誤差，特別是周邊眼的誤差（超、欠挖值直接受周邊眼精度影響）。

（3）為避免雷管混裝的情況發生，要加強裝藥質量管理。

（4）讓測量專業工作者對開挖斷面進行檢查，以便掌握開挖后斷面各位置的超欠挖情況，及時對爆破設計進行修正。

4 結束語

輸水隧洞開挖技術的應用直接影響到隧洞工程施工質量、安全和進度，實際施工中應做好現場勘查工作，并結合施工條件合理選取開挖方法。同時，嚴格按照隧洞施工技術規范開展施工作業，以此提高隧洞的施工質量■