鸭嘴河水电站泄洪洞短斜井开挖施工经验

胡秀梅

(中国水利水电第三工程局有限公司四川分局，四川 成都 610045)

1 工程概况

左岸泄洪洞下游洞段设计形式为:从泄0+202.24 m～泄0+237.6 m为上游反弧段，半径50 m，转角45°，属斜井上游过渡段;从泄0+237.6 m～泄0+322.30 m为斜井段，斜井坡比1：1，斜长119.29 m，泄0+322.30～泄0+357.66 m为下游反弧段，半径50 m，转角45°，属斜井下游过渡段;泄0+357.66 m以下游为挑坎段。斜井段设计体型为城门洞型，标准段7.2×7.7 m(长×高)，开挖方量3300 m3。

2 工程特点

1)不满足常规反井钻机施工参数对角度的要求，常规方法无法施工;爬罐法方案可行但极不经济;

2)爆破后溜渣较为困难;

3)施工中安全问题较为突出。

3 施工方案

3.1 总体方案

根据泄洪洞斜井的设计特点，斜井开挖施工主要采取人工反方向(从下至上)先进行上半洞开挖，开挖高度6.2 m，上半洞开挖进尺2～3个循环后进行下半洞开挖，开挖高度1.5 m，开挖利用钻爆台车手风钻造孔，底板铺设厚铁皮，自然溜渣至下游反弧段后使用装载机进行出渣。

图1 泄洪洞斜井段施工方法示意图

3.2 具体方案

3.2.1 开挖顺序

斜井全断面开挖→上游掺气坎扩挖→下游掺气坎扩挖。

3.2.2 掌子面开挖角度

为方便施工，掌子面开挖角度采取竖直和垂直洞轴方向相结合，取为18°～20°间。

3.2.3 主要程序

1)掌子面危石清理。采取人工清理，使用钢筋或钻杆清撬，如被处理体较大或危险性较大可采取沿缝隙塞填炸药小药量爆破的方式解决。

2)钻孔爆破。开挖采用光面爆破施工，YT-28手风钻人工造孔，由于断面高度较高，采取自制钻爆台车，由于洞内无法采用机械移动，采取分段制作，使用时在掌子面上人工配合卷扬机进行组合安装，连接件之间采用特制连接接头连接，爆破前分段拆除，拆除后移至距掌子面30 m外距离悬挂于两侧边墙上。

爆破采用φ32乳化炸药，非电微差导爆雷管装药，周边孔采用导爆索装药，电网络起爆。

3)溜渣、出渣。本工程以自然溜渣为主，人工辅助，底板采取光面爆破，尽量保证底板的爆后平整度，保证溜渣的通畅，每茬炮距掌子面底板约20 m铺设8 mm的铁皮，铺设宽度5.0 m，在底板打设拐子插筋固定铁皮，铁皮与插筋之间焊接牢固，随施工进度铁皮铺设逐步上升。爆破完成后石渣溜渣至下游反弧段，由装载机倒运至洞外集中，20 T自卸汽车运至弃渣场。

3.2.4 辅助程序

1)卷扬机布设。洞内无法使用机械设备运输，需专门在洞外左侧不影响交通的空地上布设一台3 T卷扬机进行材料移动或运输，在掌子面上布设一个定滑轮通过插筋固定在掌子面上，定滑轮随掌子面前进。

2)人员上下通道。为解决施工期间作业人员的上下交通问题，专门在隧洞两侧设置人行通道，采用钢管、型钢及钢筋制作，宽度0.5 m，采用φ25插筋与岩体固定，通道布置紧靠岩壁。

4 施工方法及工艺

4.1 循环进尺分析

1)Ⅲ类围岩段开挖作业单循环时间按24 h考虑，单循环进尺2.0 m，平均月进尺60 m。

2)Ⅴ类围岩段开挖作业单循环时间按48 h考虑，单循环进尺1.5 m，平均月进尺23 m。

4.2 施工工艺

施工工艺流程如图2。

图2 施工工艺流程图

4.2.1 测量放样

1)导线控制网及施工测量采用全站仪进行。

2)测量作业由专业人员实施，每个循环钻孔前进行设计规格线测量放样，及时向现场技术人员进行交底;断面测量滞后开挖面10～15 m。

3)放样内容为:隧洞中心线、设计轮廓线，并按钻爆图爆破设计要求在掌子面放出炮孔孔位。

4.2.2 钻孔

钻孔操作在钻爆台车上进行。

1)孔位依据测量定出的中线、腰线及开挖轮廓线确定。

2)周边孔在断面轮廓线上开孔，沿轮廓线的调整范围和掏槽孔的孔位偏差不大于5 cm，其它炮孔孔位的偏差不得大于10 cm。

3)炮孔的孔底落在爆破图规定的平面上。4)炮孔经检查合格后，方可装药爆破。

4.2.3 装药爆破

1)洞内装药作业采用简易作业平台手工装药。

2)炮孔经检查合格后，方可进行装药爆破;炮孔的装药、堵塞、和引爆线路的联结，严格按监理工程师批准的钻爆设计进行施作。

3)装药严格遵守安全爆破操作规程，装药前用风水冲洗炮孔，掏槽孔由专业的炮工负责装药，爆破孔采取柱状连续装药，周边孔采取空气间隔装药，将小药卷绑扎于竹片上，导爆索串接。

4)装药严格按照爆破设计图(爆破参数在实施过程中不断调整优化)进行，掏槽孔、扩槽孔和其它爆破孔装药密实，堵塞良好，洞内采用非电起爆网络，洞外采用电力起爆网络。

5)装药完后，由炮工和值班技术人员复核检查，确认无误后，撤离人员和设备并放好警戒，炮工负责引爆。

6)炮响20 min后炮工先进入洞内检查是否有瞎炮，若有则迅速排除，然后才能进入下一道工序。

4.2.4 通风散烟

爆破后须等洞内的烟尘自然排除后人员方可进入，出碴前和出碴过程中对开挖面爆破碴堆洒水除尘，使洞内有害气体和粉尘含量在规范允许范围内。

4.2.5 安全处理

1)散烟后，采用人工持钢钎站在碴堆上对顶拱和掌子面上的松动危石和岩块进行撬挖清除。

2)施工过程中，经常检查已开挖洞段的围岩稳定情况，清撬可能塌落的松动岩块。

4.3 不良地质地段石方洞挖

4.3.1 断层及破碎带开挖

开挖时遇到断层及岩石破碎地段，采取“短进尺、弱爆破、勤量测、强支护”支护紧跟开挖工作面的方法施工。根据现场实际围岩条件采取一定的预支护措施，如超前锚杆支护、超前小导管支护后进行开挖施工。

预先准备足够数量的钢支撑或钢筋格构架，以能及时对不稳定地段进行强支护。

4.3.2 塌方的预防与处理

塌方前征兆主要表现在以下几个方面:

1)监测设施反映的围岩变形速率或数值超过允许范围;

2)喷混凝土出现纵横向裂缝;

3)顶拱或侧墙发生掉块或钢支撑间不断掉出碎块;

4)钢支撑发生变形;

5)岩石的节理、裂隙等变大或张开。

防止塌方是保证施工支洞开挖质量和安全的关键，开挖支护施工必须以预防塌方为主要目的，严格按照设计图纸及设计标准等组织施工，根据地质条件因地制宜的采取合理的开挖支护施工方案。开挖前提早预报、超前支护，开挖后及时进行支护施工，勤观测，发现围岩变化异常情况，立即采取有效的措施进行处理。

5 结语

实践证明，布西水电站左岸泄洪洞开挖所采取的施工方法是切实可行的，无论从安全、进度或者效益等各方面都是成功的，特别是在短斜井开挖施工方面值得推广。