水利技术监督 ２０１２年第４期 长距离中小圆形断面片岩隧洞 钻爆洞挖施工 天 夏 吴 量 （新疆新华波波娜水电开发有限公司，新疆和田８４８０００） 【摘 要】波波娜水电站发电引水洞为圆形隧洞，开挖洞径６．２ｍ，开挖断面３０．１９ＩＩｌ２，最大单头掘进长度为 ２９７１．８８ｍ。岩性为云母石英片岩、绿泥石片岩夹钙质片岩互层，薄层状结构，片状构造，岩石片理 发育。采用钻爆法光面爆破、全断面跟进进行施工。本文对中小断面片岩隧洞具体施工工艺进行了 详细论述。 【关键词】长距离；中小断面；圆形隧洞；钻爆法 ［ＤＯＩ编码】１０．３９６９／３．ｉｓｓｎ．１００８—１３０５．２０１２．０４．０１９ 【中图分类号】ＴＶ５５４ ．１【文献标识码】Ｂ【文章编号】１００８—１３０５（２０１２）０４—００６２—０３ 波波娜水电站位于新疆和田地区喀拉喀什河 上，为引水式发电站，工程规模属中型，工程等别 为ＩＩＩ等，由拦河坝、泄水建筑物和发电引水系统及 电站厂房等主要建筑物组成。发电引水系统总长 １２．４ｋｍ，其中１１．６ｋｍ发电洞为圆形隧洞，开挖洞 层，围岩类别以ＩＩＩ类为主，兼以ＩＩ类，局部为Ⅳ类。 ２施工特点 （１）受地形限制，１２ｋｍ长发电洞仅有４个施 工支洞。最大单头掘进长度为２９７１．８８ｍ，这不仅给 隧洞的排烟、出渣及混凝土衬砌带来较大困难，而 且必然会降低工作效率和加大施工成本，同时还会 影响施工进度，因此施工前必须选择科学先进的施 径６．２ｍ，开挖断面面积３０．１９ＩＩｌ２，钢筋混凝土衬砌， 厚Ｏ．４ｍ，坡降１／３８０。围岩基本完整，类别ＩＩＩ类， 局部为Ⅳ类、Ｖ类，为云母石英片岩、绿泥石片岩 夹钙质片岩。 工方案，在确保工程质量的同时保证施工进度。 （２）工程各支洞口土石方明挖工程量大，开 挖边坡高，在各支洞与主洞斜角交叉，地形复杂， １工程地质条件 波波娜水电站发电引水隧洞沿线出露元古界 因此在保证进度以尽早进洞的同时，必须采取行之 有效的技术措施，确保开挖的质量和施工安全。 （３）工程地处山区，各施工支洞相继较远，但 埃连卡特组（Ｐｔ ）变质岩系，岩性为云母石英片岩、 绿泥石片岩夹钙质片岩互层，薄层状结构，片状构 造，岩石片理发育，片理面为主要结构面，岩石中 硬。根据岩层工程地质特性，将其地层细分为Ｐ 、 Ｐ ……Ｐ 。“共计ｌ４层，洞线穿越其中的ｐ￥４～Ｐ ・６２・ 现场施工条件相对封闭，不受干扰，这给快速施工 作者简介：吴量（１９８２年一），男，助理工程师。 水利技术监督 ２０１２年第４期 创造了有利条件。 （４）由于隧洞较长，开挖贯通要求较高，需 建立统一的施工控制网，同时要求隧洞高程与中心 线的控制技术较高。 ３．１钻爆设计 钻爆设计是整个爆破过程中的核心。针对波波 娜水电站发电引水洞片岩的特点，炸药：硝铵炸药 （地下水丰富时，采用乳化炸药）， ３２ｍｍ、 ２５ｒａｍ。 雷管：非电毫秒雷管（掏槽孔、崩落孔、辅助孔）， 导爆索（周边孔）。掏槽孔、爆破孔采用不偶合连 ３洞挖施工 波波娜水电站发电引水洞为圆型有压洞，开挖 断面半径为３．１ｍ，断面面积为３０．１９ ，为中小断 续装药结构，周边孔采用不偶合间隔装药结构。凿 岩机械：选用ＹＴ－２８气腿式手风钻。ＩＩＩ类围岩中循 环进尺按２．２ｍ计，Ⅳ围岩中循环进尺按１．７ｍ计，Ｖ 类围岩循环进尺按１．３ｍ计。对于破碎带尽量采用人 工直接开挖或风镐撬挖。炮眼布置如图２所示。 面隧洞，共有６个工作面，单工作面最长达２．９ｋｍ， 相向开挖最长达到５．８ｋｍ，施工方案选择为钻爆法 施工，施工通风、出渣距离远。 钻爆单循环中包括测量放样、钻孔准备、钻孔、 爆破、通风排烟、安全处理、出渣等工序，这所有 的工序中钻孔和出渣占整个循环的约７０％。具体各 工序所用时间见图１。 图２发电引水洞涧身段开挖布孔图 ３．１＿１光面爆破具体参数 炮孔的装药参数见表１，其中中心掏槽眼为 １００％，一般掏槽眼为８０％～９０％，辅助眼为６０％，周 边眼为５０％，光爆眼装药集中度０．１４～０．１８ｋｇ／ｍ。 在施工中视各地段地质条件进行适当调整，以达到 光爆最佳效果。 ３．１．２起爆顺序 起爆顺序为：中心掏槽眼一一般掏槽眼一辅助 眼一周边眼一光爆眼。 ３．２测量 隧洞施工测量按照《水电水利工程施工测量规 范》（ＤＬ／Ｔ５１７３—２００３）进行地下洞室测量。根据施 图１引水洞开挖及支护施工工序流程图 工隧洞开挖长度，按照《规范》施工贯通测量容许 极限误差，作为隧洞施工测量的依据。整个发电引， 水洞开挖完成后进行贯通测量。测量仪器使用瑞士 表１钻爆单循环表 项目 测量 钻孔准备 钻爆 通风 安全处理 出渣 合计 ０．５ ３．５ Ｌ ０ Ｏ．５ ２．０ ８ 徕卡ＴＣＲ４０２全站仪及配套的反光镜。测角精度为 ＋２ ，测距精度＋２ｍｍ＋２ｐｐｍ。平差计算采用ＣＡＳＩＯ ｆｘ 一时间ｈ ０．５ ４８ｏ０计算器。 洞内平面控制测量布设光电测距导线，洞内导 ・６３’ 水利技术监督 ２０１２年第４期 线布设分为贯通测量用的基本导线和施工放样用 的施工导线。施工导线的布设，为满足开挖施工放 于ｌＯｃｍ，相对于中线的误差不大于±５ａｍ，断面间 距为５ｍ，对起伏较大、变径或转弯段适当增加测绘 断面。在掘进断面上，用红色油漆在开挖断面轮廓 线上做明显的标志，按钻爆图标出炮孔位置。 样需要，在相隔５０ｍ左右设置一点，并每隔数点与 基本导线附合，以便校核。开挖断面测量误差不大 表２隧洞光面爆破参数表 孔别 孔径（Ⅱ１Ⅱ１） 孔数 （个） 间排距 （ｃｍ） ３Ｏ×３Ｏ 孔深（ｃｍ） ２７０ 单耗 （ｋｇ／ｍ３） 线装药量 ｛ 炸药类别 掏槽孔 ４２ ８ 掏槽空孔 主爆孔 ４２ ４２ １ ２７ ｝ １２０×７０ ３００ １．２ ｝ ｝ 硝铵炸药、 ２５０ ２＃乳化炸药 光爆孔 ４２ ４８ ４０ ２５０ １８０ ３．３钻孔 需预留约ｌ＿０ｍ（宽４．４ｍ）虚渣作为施工路面。出渣采 工作面钻孔采用自制可移动式钢架配手风钻 用ＰＣ２００反铲和ＺＬ－５０装载机挖装，ｌＯｔ自卸车出渣 方式。每次爆破循环后，施工面清面采用人工配合 ＰＣ２００反铲清面。 钻孔，进行楔形掏槽、全断面或分部光面爆破法开 挖，进口段工作面采用车载架手风钻楔形掏槽、全 断面光面爆破法开挖。洞身围岩钻孔深度为２．０～ ３．０ｍ，周边孔偏差不得大于５ａｍ，其他爆破孔偏差 不得大于ｌＯａｍ，严格控制炮眼间距，钻孔方向应相 互平行，不得交叉，严格钻孔角度，相邻两茬炮之 间错台不得大于ｌＯｃｍ。 ３．４通风散烟 ４施工组织中要注意的问题 由于波波娜水电站发电引水洞为云母石英片 言夹绿泥石片岩，薄层状结构，片状构造，岩石片 理发育，做好超欠挖控制和减少支护、缩短工期极 其重要。在施工时认真做好以下几点。 （１）周边孔采用光面爆破，减少周边孔药量， 减少对围岩的破坏。 （２）认真组织好施工，做好各工序的衔接 工作。 在隧洞开挖施工中，由于钻孔、爆破、运渣、 喷混凝土产生的粉尘废气及施工机械排放的尾气 等，向洞内送有效的风量成为本工程的关键和难 点，因此通风管采用①ｌＯ００ｍｍ的ＰＶＣ增强维纶布拉 连式风管，筒架设在洞顶，通风管接至距开挖掌字 面约３０ｍ处，将新鲜空气送入洞内，以改善施工环 （３）对不良地质洞段的施工，依据“新奥 法”原理，严格按“超前探测、超前支护、短进 尺、弱爆破、少扰动、早封闭、强支护、勤量测” 境。爆破后开启通风机通风，通风采用正压式通风。 轴流通风机布置在各支洞口，功率２×１ｌＯｋＷ。排烟 前ｌＯ００ｍ需要ｌＯ￣２５ｍｉｎ，ｌＯ００ｍ￣３ＯＯＯｍ需要３０～ ６０ｍｉｎ将炮烟排出洞外。 ３．５安全处理 的工艺要求进行施工，确保围岩成洞的稳定，杜 绝围岩塌方等重大事故造成损失，安全顺利地通 过不良地质段。 （４）由于单向掘进距离较远，洞室开挖掘进 由于岩体经开挖爆破后，受到不同程度的影响 而引起松动，因此由专人负责进行撬挖处理，对爆 １５００ｍ后，将洞外空压机、变压器、通风机等设备 移入洞内，以方便施工。 破留下的盲炮，由当班爆破工进行处理，并要求当 班处理完毕：对不良地质段及时报告监理工程师， 并适时进行安全支护，如喷混凝土、锚杆支护、钢 ５结语 波波娜水电站发电引水洞施工过程中采用钻 支撑等。 ３。６出渣 爆法施工，隧洞月施工进度平均达到１６０ｍ，最大月 施工进度达到２４０ｍ。因发电洞的开挖施工处于关键 线路上，采用钻爆法施工如期完成了开挖，对整个 工程的顺利推进奠定了坚实的基础。 隧洞每一循环进尺为２．１ｍ，共计石方６３ ｍ。， 折合石渣松方为９６ ｍ。左右。同时为满足洞内交通， ・６４・
