水工隧洞开挖爆破施工技术实践

邓柏旺

【摘要】通过总结金水河四级水电站工程隧洞开挖爆破施工经验，介绍引水隧洞开挖过程中的爆破施工技术，供同类工程参考。

【关键词】隧洞开挖；光面爆破；施工技术

1、引言

由于水工隧洞自身的特点和用途，为降低投资，在围岩较好的情况基本不采取衬砌支护措施，采用裸洞过水或者锚喷作为永久支护，故开挖断面轮廓线要求较高，而采用光面爆破施工是目前水工隧洞施工的主要施工方法，能有效地控制周边眼的爆破效果，从而减少对围岩的扰动，保持围岩的稳定，充分发挥围岩的自承作用，确保施工安全，减少超、欠挖，提高工程质量和效率，节约成本。

2、工程概况

金水河四级水电站位于云南省红河州金平县东南部与越南交界处的金水河干流上，属于引水式电站，引水隧洞长7200m，结构型式为城门型洞和圆型洞两种，多为Ⅲ、Ⅳ类围岩。Ⅲ类围岩隧洞断面尺寸分别为6.5m*5.776m和6.6m，Ⅳ围岩开挖断面尺寸分别为6.5m*6.2m和7.6m，设置3个施工支洞。城门洞设计坡度为1/1000，圆洞设计坡度为1/17。隧洞Ⅲ类围岩设计为裸洞或局部锚喷，Ⅳ围岩设计为50cm厚钢筋砼衬砌。Ⅲ类围岩城门洞开挖断面面积为35.72m2，圆洞开挖断面面积为34.19m2，Ⅳ围岩城门洞开挖断面面积为40.3m2，圆洞开挖断面面积为45.34m2。

3、隧洞开挖爆破施工方案

（1）城门洞爆破参数设计

隧洞围岩开挖每循环进尺分别为Ⅱ、Ⅲ类2.8m、Ⅳ类围岩2m。

炸药单耗：

根据修正的普式公式计算可知 Ⅲ类围岩q=2.06*（f/s）1/2=0.84-1.46kg/m3

Ⅳ围岩q=2.06*（f/s）1/2=0.79-1.38kg/m3

根据工程实际岩石坚固系数f取值6-18，s为开挖断面面积。

经过试验，Ⅲ类围岩q为1.27 kg/m3，Ⅳ围岩q为1.11 kg/m3。

每循环用药量：

Ⅲ类围岩Q=qV=1.27*35.72*2.8=127kg

Ⅲ类围岩Q=qV=1.11*40.3*2.0=89.5kg

圆洞段同理可计算得知相应的数据。

不耦合系数：

周边眼采用间断装药，掏槽眼及辅助眼采取连续装药，炸药选用直径32mm的药卷，孔径为50mm，故得知不耦合系数为1.56。

周边眼参数可根据经验选定，见表3-1。

根据经验及试验总结出相应的爆破参数如表3-2。

（2）圆洞爆破参数设计

同理，根据计算及试验得知圆洞炮眼布置及爆破参数，见图3-2，表3-3

（3）爆破技术要求

1）钻孔前应通过测量放样测出中线及开挖轮廓线，采用红色油漆标记。

2）炮眼的深度、角度、间距按钻爆参数要求确定。掏槽眼间距误差和眼底间距误差不得大于5cm，辅助眼眼口排距、行距误差均不得大于5cm，周边眼沿隧道设计断面轮廓线上的间距误差不得大于5cm，周边眼外斜率不得大于5cm/m，眼底不超出开挖断面轮廓线10cm，最大不得超过15cm。内圈眼至周边眼的排距误差不得大于5cm，炮眼深度超过2.5m时，内圈炮眼与周边眼宜采用相同的斜率。

3）钻孔完成后，应采用高压风进行清孔，将石粉清除干净，然后按设计段位和药量装药，注意周边眼的堵塞长度不宜小于100cm。

4）施工中应严格控制超欠挖问题，特别是起拱线以上部位。

5）在围岩较为破碎地段周边眼采用双导爆索。软岩类围岩段周边眼采用竹片、导爆索、小直径药卷间隔绑扎装药结构、底部药量适当加强。在较为完整的软岩类，可采用专用小直径光爆炸药的连续装药结构。

6）除周边眼以外，其他炮眼均采用空气间隔装药，装药后将炮泥堵在与装药相接的部位。

7）采用炮棍装药，炮棍材料为木料或塑料。炮棍要直顺，顶端齐平，直径比炮眼直径小些以保证装药时不损坏导爆管或雷管的脚线。

8）填塞炮眼的炮泥应具有可塑料性、易于密实，不易冲破漏气，不得采用小岩块、碎石来作堵塞。填塞炮泥时必须捣紧。炮泥填塞时应拉住雷管脚线，脚线紧贴炮孔的向下侧壁，防止捣坏后难以处理。

4、结果分析和讨论

本工程隧洞开挖通过光面爆破达到以下效果，主要有以下结论：

（1）.爆破后，根据爆破效果和实际岩石情况，适当修正爆破参数，提高爆破效率。

（2）经过检查超挖基本在10cm以内，欠挖在5cm以内，无明显超欠挖现象。

（3）爆破进尺满足爆破设计要求。

（4）爆出石碴块适合装碴要求。根据爆破后石碴的块度修正参数。石碴块度小，说明辅助眼布置偏密；块度大说明炮眼偏疏，用药量过大。

（5）炮眼痕迹保存率，Ⅱ、Ⅲ类围岩石为83%。炮眼痕迹保留在开挖轮廓面上均匀分布。

5、结论

金水河四级水电站工程引水隧洞采用光面爆破，通過试验和工程实际不断优化爆破参数，改进施工工艺和设备，单头月掘进进度最快时达到240m，同时隧洞开挖轮廓线、超欠挖、残孔痕迹均符合规范要求，既满足工程质量控制要求，又能加快施工进度，同时能够节省工程投资，创造经济效益，值得同类工程借鉴。

参考文献：

[1] 裘光裕.水利工程施工[M].中国水力水电出版社，1996.

[2] 张奇.预裂和光面爆破孔间距的计算和比较[J].矿山技术，1988（3）：13-14.

[3] 顾毅成.爆破工程施工与安全.冶金工业出版社.2004.