论缓倾角薄层围岩下大断面洞室开挖与支护施工

关新宏

（中国水利水电第九工程局有限公司，贵州 贵阳 550083）

论缓倾角薄层围岩下大断面洞室开挖与支护施工

关新宏

（中国水利水电第九工程局有限公司，贵州 贵阳 550083）

马马崖一级水电站进厂交通洞地质条件较差，主要为晶洞灰岩、泥晶灰岩，岩层为缓倾角薄层，不利于顶拱开挖成型。根据地质情况，选用楔形掏槽施工技术，确保洞室开挖质量；同时根据开挖揭露情况，及时采取相应方案对顶拱薄层进行支护，确保了洞身结构稳定。

缓倾角薄层；楔形掏槽；爆破参数；支护方案；技术总结

马马崖一级水电站是我国发电站中标志性水电站之一，其坐落于贵州省，地处盘江，开采主要是盘江流梯级开发方式，变电站中的可装机容量大约为558MW。进厂房交通在大坝一侧了，这也是发挥饮水发现系统追中仅存的通道；交通洞的长度约为756.34m，穿越中厚层夹层，晶洞灰岩与泥晶灰岩，洞中的夹层与岩溶发育等，会有严重的渗水情况；交通洞呈现的是马蹄状，开挖断面大约为11.98×8.83m（宽×高）。

1　掏槽方式比选：

1.1直眼掏槽方式选用

直眼掏槽方式的选用能够促使深孔作用在小断面洞室中继续继续进行，设施中炮眼的部位能够保持平行，有利于钻眼工作的进行，对岩石进行爆破时，所带有的抛掷力要小一些，如果掌子面以外进行临时支架优势是比较明显的。不利之处是由于要在掌子面部位进行必要的钻孔工作，同时还要能够在钻爆台车的核心部位实施平台作业，能够让台车本身带有的重量有所增加，台车若是进行移动，会有极大不便之处；钻孔数量相对较多，核心部位没有设置药炮孔为大直径孔，这会无形中使得钻孔难度骤增，钻孔时间也会在原有基础上得到延长，而且经过时间证明，岩体炸药耗损量是相对较大的，钻眼与轴线的平行度、断面垂直度与孔位精度的要求有严格要求，由于钻孔的距离处于比较小的范围之内，就会造成爆炸，从而使得爆破顺序受到影响，造成掏槽的失利。

1.2锲形掏槽方式

锲形掏槽的方式应用中，具有较大优势，例如其具备爆破力集中，爆破效果良好的优势，并且采用该方式所掏槽子体积相对较大，对于岩层的适应性较强；造孔的数目也比较小，单位内的岩体炸药耗损量相对较小；只要掌子面的中间位置两边钻孔，台车自身重量相对较强，并且便于后期的移动。然而，应用该方式的不利之处为掌子面体积需要重新进行排列组合，要确保掏槽钻孔；若是小断面洞室进行开挖期间，那么钻孔就会有一定难度，则只可以进行浅孔作业与进尺段。

1.3掏槽方式地质条件方面要求

进厂交通洞围岩一般做的为缓倾角薄层，部分区域较薄，按照岩层的实际情况，同时也为了保证顶拱开挖成型，将薄层爆破的破坏最大限度减少，中心位置的掏槽就要分别考虑到下面两点：（1）拓宽洞室爆破掏槽面积，使其能够在位于掌子面中心为形成一个面积较大的凹槽，使其为崩落区域创造比较好的临空面，以此将爆破对周围岩石形成的振动危害减至最低。（2）工作人员应该对爆药量进行严格控制，同时还要缓解顶拱薄层的破坏力。

2　测量放样工作

根据工作人员对控制网的实际测量，应该将测量中得到控制点快速引至洞中，并且还应该在条件合适条件下，洞内进行控制网的独立建设，在实施洞挖进尺时，可以将控制点转至洞中，还要对控制网采取定期的复核措施，使保证控制网。实施钻孔作业前，测量人员也能够先放点，然后再根据相关工程项目的设计走向，在对应位置用做出相同标志，确保测量放样工作的正常进行。

3　开挖方案

3.1爆破参数设计

（1）造孔设计。开挖方案中，首先要结合工程情况进行设计，工程的开挖应用手风钻造孔，造孔的径长42mm；掏槽孔的深度大于3.8m，同时小于4.0m，在其两侧，掏槽孔的间隔距离大约为3.5m，中间距离为0.5×0.5m；崩落孔深度大约为3.5～3.6m，其余间隔距离都按照一定比例设置。孔位相关介绍（见图1），钻孔的方向（见图2）。

图1　孔位与联网布置图

图2　孔向布置图

（2）装药量方面设计。进场交通洞穿越晶洞灰岩以及泥晶灰岩，设计应用的是Ⅲ2与Ⅳ围岩，夹层和裂隙发育中，岩层主要为非缓倾角薄层，其中有些部分岩层是前期施工阶段已经出现破碎；按照工地实际情况，再结合工程地质的不同特点，加以工程人员实践工程经验，开挖之前就需要先将参数拟定，施工期间，按照爆破的效果与进尺情况，分别要及时调整起爆的顺序、孔位设置以及装药量的调整，最终获取较为精确的爆破参数。详细数据（见表1）。

3.2装药过程

在进行装药过程中，应用的炸药类型为φ32的硝铵炸药，实施掏槽孔、崩落孔以及底孔进行持续的装药，光面孔采取的装药方式为间歇性装药，光面孔是其余密度的一倍多，中间和孔顶会将炸药分成间隔性空间，距离控制在大于20cm且小于30cm之间。

3.3网络连接过程

网络连接过程中，实施起爆过程中采用的是费电毫秒微差爆破方式，掏槽孔与崩落孔实施起爆的时候是以塑料导爆管为主，光面孔主要采用导爆索实施起爆，孔外则是采用塑料导爆管和导爆索连接的方式，实现网络连接。实施起爆的顺序一般是按照掏槽孔、缓崩落孔，最后为光面孔；一般工程人员根据洞室孔位不同的设置与分布，若是崩落孔处于同一排的位置，那么下层就能够预先实施起爆，这样可以为上层提供临空面；在实际工作中，因为考虑到光面孔数量问题，为有效降低单向药量，上下半洞各自采取为一个段次进行起爆

表1　进厂交通洞爆破参数统计表

4　特殊位置支护方案

进厂交通洞穿越岩层是缓倾角薄层，当工作人员实施开挖工序时，在特殊位置的很多部位都会遇到有夹层、断层破裂带以及裂隙，洞中的部分位置会出现渗水的状况；进行施工期间，工作人员应该按照实际工作的开挖状况，根据相关原理法则，依据不同地质基础条件，选用更加合理的支护方案：

（1）处于断层与破碎位置时，可以选用相应的混凝土支护方案。例如，钢格选用适应的钢筋焊接，中间距离控制在0.7～1.0m之间，根据相关图纸设计对应的钢筋网，最终选定支护方案。

（2）处于夹层与缝隙的发育位置时，可以根据实际情况设置φ25、L=4.5m或6.0m的锚杆，其中距离控制在1.0×1.0m，锚杆与岩石的面保持垂直距离；与此同时，按照岩层的具体情况，也可以设置相对应的钢筋骨架与锚杆焊接，再根据图纸设置钢筋网，最终选用适宜的支护方案。

5　施工技术总结

进场交通洞通常为缓倾角薄层，并且岩体处于破碎状态，当实施开挖的过程中，按照岩层性质的不同，笔者认为可以应用下面几种措施，保证洞室能够开挖成型：

（1）工程人员应该根据工程具体情况，将洞室的爆破掏槽面积有效拓宽，让它可以在掌子面的核心位置创建较大面积的凹槽，这样就可以使得崩落区的临空面处于较好状况，因此就能够有效降低岩石振动带来的一系列危害，也可以将对人员伤害降到最低。

（2）同样根据实际情况，可以增加起爆段次，以此避免因为受单响药量造成的光面爆破质量被损坏。

（3）光面孔周围应该选用适量的药量，采取合理的装药方式，保证孔距和装药量的平衡均匀。

6　结束语

马马崖一级水电站进场交通洞当地质条件为缓倾角薄层时，而实施大断面的洞开挖，顶拱能够成型会有一定难度，这对于建筑的结构稳定性是极为不利的；洞身成型之后的顶拱很容易就会有掉块现象发生，并且眼层面坍塌。按照岩层的实际情况来看，应用锲形掏槽施工与爆破参数相结合的方式，同时制定合理的支护方案，有助于工程收到良好效果，这就保证了顶拱缓倾角薄层结构的进一步稳定，与施工人员安全。

TU74

A

1671-3818（2016）09-0085-02

关新宏（1976-），男，黑龙江海林人，高级工程师，研究方向：建筑施工技术管理。