黄栗树水库放水隧洞开挖施工技术浅析

杨 俊

（全椒县黄栗树水库管理处，安徽 滁州 239500）

1 项目概况

1.1 工程概况

黄栗树水库位于长江流域的滁河支流襄河上游，安徽省全椒县境内，控制流域面积262km2，总库容2.42 亿m3，是一座大（2）型水库，主要用于灌溉，兼顾防洪、供水和水产养殖等。枢纽工程包括大坝、副坝、正常溢洪道、放水涵洞、渠首工程等建筑物，最大坝高32.2m。2015 年8 月，安徽省水利厅对黄栗树水库大坝进行了安全鉴定，评定结果为“三类坝”。2016 年10 月，水利部大坝安全管理中心对该鉴定成果进行核查，确认了“三类坝”的鉴定结论。

2019 年9 月，黄栗树水库除险加固工程开工建设，主要加固内容为：大坝坝坡、坝顶结构改造和坝体防渗加固，溢洪道拆除重建，放水涵洞拆除，新建放水隧洞，副坝加高及防渗处理、完善观测管理设施等。其中新建放水隧洞位于大坝右岸山体内，隧洞洞底高程36.0m，直径2.5m，总长246m，洞身全长115.5m。进出口采用钢筋混凝土箱涵结构与隧洞洞身相接，进口设控制闸门。

1.2 新建放水隧洞处地质条件

（1）隧洞进口段、出口段基础均坐于覆盖土层上，覆盖土层为粉质粘土夹碎石和碎石夹重粉质壤土，可塑～硬塑状态；隧洞其余基础均坐落在岩石上，覆盖土层和岩石均能满足隧洞基础承载力要求。

（2）洞身段穿越的岩层，岩体较破碎，洞室围岩的稳定性差，进水口段位于库内，水库蓄水位以下。全洞围岩破碎，需钢筋砼衬砌和防渗灌浆处理。洞身进出岩石段岩体破碎。

（3）洞身进出基岩段围岩坚固性系数f=1～2，单位抗力系数k0=5～10MPa/cm；洞身段围岩坚固性系数f=2～4，单位抗力系数k0=10～20MPa/cm。

（4）洞室围岩一般具弱透水性，仅一处钻孔深度16.5m 以上为中等透水，且深度16.5～22.0m 段反映该位置附近漏水严重。

1.3 爆破周边环境

该放水隧洞东侧30m 为大坝，其他没有任何需要保护的建筑物或重要构筑物，爆破施工环境较好。

1.4 隧洞掘进断面

放水隧洞全长246m，其中洞身长115.5m。洞身开挖断面采用平底马蹄形，衬后断面采用圆形，孔径2.5m。

2 放水隧洞施工技术分析

2.1 施工工艺技术

根据隧洞掘进爆破的地质情况和岩层赋存条件，结合较小断面掘进的特征以及现有的施工机械设备条件，采用以下掘进爆破工艺方法和步骤进行施工。

（1）按照“新奥法”原理设计与施工，施工遵循“弱爆破、短开挖、强支护、早闭合、勤量测、衬砌紧跟”的原则，根据钻爆施工效果对设计参数进行及时调整。

（2）采用全断面爆破开挖法施工，隧洞炮孔深度为75～90cm，掘进的循环进尺约为70～75cm；采用光面爆破法对周边孔进行施工，大坝上游侧先钻爆竖井，竖井爆破到位后，隧洞从竖井底部沿进洞点向出洞点进行钻爆，大坝下游侧沿出洞点向进洞点钻爆，每次爆破后及时通风、检查、清渣，循环作业。

（3）开挖清理进出洞洞脸处松散的岩层，直至开挖到新鲜的岩面。当岩面倾斜时，将岩面凿平，使承重面成垂直角度，以防滑移，并清除基底面松动碎石块和杂物，使基底标高符合设计要求。坡的部分按照设计坡比1∶0.75 开挖成型后，采用“锚喷+挂网”支护。

（4）钻眼使用的风动凿岩机型号为YT27 或ZY24，非电导爆管雷管起爆，2#岩石乳化炸药爆破，洞碴采用人工装碴配手扶翻斗车运碴。隧洞通风采用11kW 通风机压入式通风，通风机安装在隧洞洞口。

2.2 施工方法

本工程为马蹄型有压隧洞，采用全断面光面爆破开挖法施工。

（1）每一循环完工之后，要到开挖坑道调查现场情况，包括设备、地质、安全、质量，及时制定对策。

（2）将风、水、电引入坑道，洞内三管两线布置。

（3）用激光导向仪定中线及腰线，并布孔、检查记录，确定炮眼位置及装药量。

（4）钻眼：利用爆碴作为台阶或者搭架子，先钻上部顶面炮眼，再钻下部炮眼，自上而下进行，严格控制炮眼的角度和方向。

（5）出碴：洞内出渣采用小型装载机运输，洞外装渣采用挖掘机，运输采用8t 自卸车。

（6）底部碴装完后，钻下部炮眼。

（7）本隧洞掘进采用2＃岩石炸药或乳化炸药，乳化炸药不仅具备出色的抗水性能，而且安全性高、对环境污染小、爆破效果好。要实现良好的光面爆破效果，关键是控制好炮眼位置、角度、装药量等因素，应当严格按照爆破设计要求进行布眼和钻眼，并对爆破操作人员进行岗前培训和强化管理。起爆方式采用导爆管毫秒微差起爆，要求掏槽孔在底部引爆，人工进行装药，根据爆破设计方案，周边眼采用间隔装药法，在两个药卷之间设置导爆索进行串联，并用药包间隔。其他炮眼按设计的装药量装药，实施连续装药的柱状结构。全部炮眼钻完后，进行装药联线，分段起爆。

（8）进行通风排烟，采用压入与吸出混合通风方式，并向爆破面喷射高压水雾。

（9）排烟完成后，进行喷锚支护并根据围岩稳定情况，打锚杆支护。

（10）开挖过程中，根据涌水量设积水坑，用潜水泵分级把水抽出到洞外集水坑内，再集中抽排。

3 施工安全保障措施

3.1 优化爆破设计

（1）采用控制爆破技术。根据隧洞地质情况的不同，应用合适参数的光面爆破技术。

（2）采用非电毫秒延期雷管起爆。

（3）选用恰当的周边眼装药结构。周边眼使用小直径药卷炸药，采用间隔装药法，并做好炮泥的堵塞质量，以确保爆破施工的可靠性。

（4）按设计装药，并按顺序起爆。

（5）爆破一次总结一次，及时修正爆破参数使之达到最佳效果。

3.2 保证钻眼质量

（1）炮孔间距按钻爆设计进行施工。周边眼之间距离的误差不超过5cm，辅助眼之间距离的误差不超过10cm，周边眼的外插角不超过3°。

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

（3）为确保单孔装药质量，完成钻孔后要进行清孔，完成炮眼装药后要用炮泥堵塞。

（4）定人定位，明确分工，明确责任，不得混岗串位。

（5）装药施工前做好验孔工作，确保炮孔质量达到要求。

3.3 加强现场安全及爆破物品管理

（1）在编制施工组织设计时，制定爆破设计安全技术措施，各项爆破技术参数应取较高的安全系数。

（2）对易燃易爆物品（如临时储油罐和炸药库、雷管库）应远离居住区和主要功能作业现场存放，并与相关安全规程不冲突；务必在场区和库房内配备消防器材，库房的报警、避雷等设施必须满足公安机关的有关要求。

（3）爆炸物品管理，应做到随用随领取，登记好出入库爆破物品、器材数量，及时归还未被使用的爆炸物品到炸药库，并且做好记录。施工现场安排专人看管。

（4）对爆破器材的运输、储藏和使用应当严格按照国家的有关爆破物品使用管理规定执行。

（5）爆破作业时，由持证的专职爆破工进行操作，爆破区要有醒目的安全标志，并设专人警戒。

3.4 隧洞超、欠挖控制

（1）根据地质情况的不同，应用合适的钻爆参数，筛选各种爆破器材，持续改进爆破工艺，不断提高爆破质量。

（2）降低画线打眼的误差，特别是周边眼的误差（超、欠挖值直接受周边眼精度影响）。

（3）为避免雷管混装的情况发生，要加强装药质量管理。

（4）让测量专业工作者对开挖断面进行检查，以便掌握开挖后断面各位置的超欠挖情况，及时对爆破设计进行修正。

4 结束语

输水隧洞开挖技术的应用直接影响到隧洞工程施工质量、安全和进度，实际施工中应做好现场勘查工作，并结合施工条件合理选取开挖方法。同时，严格按照隧洞施工技术规范开展施工作业，以此提高隧洞的施工质量■