古田溪一級改擴(kuò)建工程引水隧洞開挖施工技術(shù)

摘 要：古田溪一級電站改擴(kuò)建工程引水隧洞長1513.356m，于2014年3月15日主洞開始開挖，2014年10月13日開挖貫通。隧洞開挖質(zhì)量較好，平均半孔率達(dá)90.25%。各項開挖爆破施工參數(shù)對類似地質(zhì)條件的隧洞開挖具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：引水隧洞；開挖；工程地質(zhì)

1 工程概況

古田溪一級水電站改擴(kuò)建工程位于古田縣境內(nèi)，裝機(jī)容量110MW，攔河壩利用原一級電站大壩，新建樞紐主要建筑物由進(jìn)水口、引水隧洞、調(diào)壓井、高壓引水道、地面發(fā)電廠房等組成。進(jìn)水口為隧洞豎井式，其中引水隧洞為開挖洞徑7.6m、底寬6m的圓形擴(kuò)底斷面，開挖斷面積為46m2，隧洞全長1513.356m。

2 工程地質(zhì)條件

引水隧洞沿線為中低山地貌，地表多覆蓋，溝谷發(fā)育，上覆山巖厚度一般為50～200m，進(jìn)出口段較薄，為10～20m。隧洞沿線地表表層為第四系坡殘積含碎石、孤滾石黏土層，洞身巖體為侏羅系上統(tǒng)南園第二段流紋質(zhì)晶屑凝灰熔巖，巖石致密堅硬。隧洞沿線發(fā)育有斷層12條，斷層帶寬0.30～0.50m，斷層破碎帶多以石英脈為主，部分充填碎裂巖，斷層泥充填。節(jié)理裂隙較發(fā)育，主要發(fā)育有2組，節(jié)理面較平直延伸，微張～閉合狀，局部有薄層鐵錳質(zhì)充填，圍巖多干燥，局部潮濕滲水。

開挖完成后通過分段統(tǒng)計，隧洞圍巖工程地質(zhì)分類為：Ⅱ類圍巖868m，占57.4%；Ⅲ類圍巖645.306m占32.6%，隧洞工程地質(zhì)條件較好。經(jīng)過設(shè)計研究確定，對其中835m（55.67%）進(jìn)行支護(hù)，支護(hù)型式多采用錨噴和加強(qiáng)錨噴（布置龍骨筋）。

3 隧洞開挖

3.1 隧洞開挖主要技術(shù)要求

在招標(biāo)時由于隧洞大部分不進(jìn)行鋼筋混凝土襯砌，因此對開挖表面的平整度提出了嚴(yán)格要求。隧洞周邊采用預(yù)裂和光面爆破，預(yù)裂和光面爆破后應(yīng)達(dá)到如下要求：（1）殘留炮孔痕跡應(yīng)在開挖輪廓面上均勻分布；（2）炮孔痕跡保存率：微風(fēng)化和新鮮完整巖體應(yīng)大于80%，弱風(fēng)化巖體不小于50%；（3）孔壁完整程度：相鄰兩孔間的巖面平整，無明顯的爆破裂隙；（4）相鄰兩茬炮之間的臺階或預(yù)裂爆破孔的最大外斜值，應(yīng)小于15cm；（5）所有地下洞室爆破必須采用非電雷管；（6）預(yù)裂爆破后，應(yīng)形成貫穿連續(xù)性的裂縫。

以上要求均在合同技術(shù)條款中作了明確規(guī)定。

3.2 施工方案

引水隧洞采用4m×4m小導(dǎo)洞先行、后二次擴(kuò)挖成型和八字楔形掏槽、全斷面一次成型的兩種施工方法進(jìn)行開挖。施工時按照新奧法原理：少擾動、早噴錨、快封閉、勤測量進(jìn)行施工，采用手風(fēng)鉆造孔爆破，人工裝藥，周邊孔光面爆破，起爆采用非電毫秒雷管分段聯(lián)網(wǎng)，電雷管起爆，爆破后采用側(cè)卸式裝載機(jī)和自卸汽車出渣，每循環(huán)進(jìn)尺2.8m。

引水隧洞開挖施工程序主要是：測量放樣，人工安全清撬、清底，鉆孔，裝藥、聯(lián)網(wǎng)、起爆，通風(fēng)排煙、檢炮，出渣、機(jī)械安全撬挖。

通過爆破試驗確定了鉆爆參數(shù)，頂拱周邊孔孔距為53cm，邊墻周邊孔孔距為50cm，裝藥線密度為0.262kg/m，孔向偏差控制在3度以內(nèi)。

在部分較發(fā)育地段開挖中，采取“短進(jìn)尺、弱爆破、勤檢查、早支護(hù)”的措施。根據(jù)不同情況選擇不同的支護(hù)方式。對引0+000至引0+117段采用隨機(jī)錨桿、素噴混凝土支護(hù)方式；對引1+192至引1+228段采用系統(tǒng)錨桿、掛網(wǎng)噴錨支護(hù)方式。

4 質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.1 測量控制

（1）所有光爆孔均采用測量儀器放樣，放樣采用全站儀，由專業(yè)測量人員操作。

（2）每排炮、每個光爆孔必須放出樣點(diǎn)，拱肩、頂拱、邊墻切線點(diǎn)等形體控制點(diǎn)必須布置一個孔，且均需放出后方向點(diǎn)，同時在邊墻上標(biāo)出超欠挖值，以供鉆工控制鉆孔角度。

（3）開挖過程中及時復(fù)核洞軸線及開挖斷面形體尺寸，出現(xiàn)誤差及時糾偏。

4.2 鉆孔

鉆孔采用統(tǒng)一長度規(guī)格的鉆桿，并根據(jù)鉆孔深度在鉆桿上用紅油漆標(biāo)示孔深控制標(biāo)記。起鉆時嚴(yán)格控制起始50cm的孔位孔向，檢查孔位誤差符合要求后繼續(xù)鉆進(jìn)，并在鉆進(jìn)過程中及時檢查，發(fā)現(xiàn)誤差后及時糾偏。光爆孔孔位偏差不得大于5cm，主爆孔孔位偏差不大于10cm。垂直孔和斜面孔嚴(yán)格按設(shè)計或規(guī)范要求控制偏差，不合格孔采用砂漿回填后重新造孔。

鉆孔完成后按“平、直、齊”的要求進(jìn)行檢查驗收，合格后進(jìn)入下一工序。

4.3 裝藥起爆

光爆孔間隔裝藥，采用毛竹片綁扎控制間隔距離。裝藥結(jié)束后，由質(zhì)檢人員檢驗檢查周邊孔是否用間隔裝藥，同時檢查間隔裝藥的藥卷直徑和間距以及裝藥結(jié)構(gòu)形式等爆破設(shè)計參數(shù)是否滿足措施要求，嚴(yán)防用錯雷管段位。最后檢查周邊孔的起爆順序是否滿足爆破設(shè)計要求。

5 引水隧洞開挖進(jìn)度

II、III類圍巖開挖每一循環(huán)歷時8h，其中鉆孔、出渣各4h，每日兩班，日進(jìn)尺5～5.4m，計劃月進(jìn)尺100m。III、IV類圍巖考慮臨時支護(hù)時間，每一循環(huán)歷時12h，其中鉆孔4h，出渣4h，臨時支護(hù)4h，日進(jìn)尺4.25～4.5m，計劃月進(jìn)尺100m。

引水隧洞開挖自2014年3月15日開工，由1#、2#施工支洞兩個工作面進(jìn)行開挖，2014年10月13日開挖貫通，歷時約7個月，上、下游段平均月進(jìn)尺分別為104m/月和118m/月，最高月進(jìn)尺156.9m/月和151.8m/月，最低月進(jìn)尺68.3m/月（由于炸藥供應(yīng)影響）。

6 引水隧洞開挖成果

開挖爆破質(zhì)量總體較好，洞挖后巖面無松動巖塊，表面規(guī)格平整，前后排殘孔基本保持在同一邊線位置上，大部分洞段的頂拱光爆平整度較好，邊墻略差。隧洞爆破半孔率較高，根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果分析，平均半孔率達(dá)90.25%，爆破巖面基本無欠挖，但受凝灰熔巖節(jié)理密集的影響，部分藥量從裂隙中釋放，導(dǎo)致孔間疊加沖擊波切割巖體不徹底，孔間巖體沿節(jié)理面撕裂，造成局部欠挖，但無大面積欠挖。

7 結(jié)束語

針對古田溪一級改擴(kuò)建工程引水隧洞的流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r，巖體堅硬，密度高，脆性大等地質(zhì)特點(diǎn)，通過對開挖爆破施工方案研究，爆破設(shè)計參數(shù)的試驗和調(diào)整，質(zhì)量控制措施的落實(shí)，動態(tài)合理的調(diào)整爆破施工控制參數(shù)，確保了開挖爆破的成型規(guī)格和施工進(jìn)度，提高了爆破效率、降低了施工成本，實(shí)現(xiàn)了各項開挖爆破施工控制目標(biāo)。

作者簡介：魏艷清（1986-），女，福建古田人，本科，助理工程師，研究方向：生產(chǎn)管理。