浅谈南宁抽蓄项目交通隧道爆破开挖施工技术.pdf

人民黄河YELLOWRIVER第45卷S12023年6月Vol.45，Sup.1Jun.，2023（下转第169页）浅谈南宁抽蓄项目交通隧道爆破开挖施工技术张磊（中国安能集团 第一工程局有限公司，广西 南宁 530000）摘要：南宁抽蓄项目六田隧道为对外路交通道路永久隧道，隧道进出口道路狭窄、工作面小，施工设备入场难。综合考虑工程进度、成本等要求，采取光面爆破开挖施工技术对南宁抽蓄项目六田隧道进行开挖，确定爆破参数及技术指标、爆破装药结构，提出光面爆破控制要点、隧道开挖爆破超欠挖控制措施。该技术的应用为工程节约爆材量、减少超挖量、提高安全性，以期为类似隧道施工提供参考。关键词：隧道施工；爆破开挖；六田隧道；南宁抽蓄项目中图分类号：U455.6文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.1000-1379.2023.S1.086收稿日期：2023-03-10作者简介：张磊（1986），男，陕西佳县人，工程师，本科，主要从事工程建设及应急救援工作E-mail：1工程概况南宁抽水蓄能电站对外交通道路六田隧道长2 045 m，项目位于南华准地台右江再生地槽，线路沿线地区为侵蚀、剥蚀丘陵地貌，山体延绵起伏，距最近处断裂带6 km，区域构造稳定，六田隧道进出口有土路通过1。山地表层为残坡积混碎石砂质黏土，下层为全风化花岗岩，厚度大于30 m，下伏基岩有燕山期花岗岩、砂岩。场地地势较高，地表水沿现地形坡面向坡脚等低洼处排泄，地表水排泄顺畅，地下水对工程无不利影响2。该隧道设计以、类围岩为主，采用光面爆破方法进行掘进。2爆破设计2.1爆破参数及技术指标设计（1）炸药单耗设计。根据隧道围岩特性以及以往施工经验，类围岩洞挖炸药单耗设计为0.71.5 kg/m3，断面面积与炸药单耗成反比，按照此数值范围进行洞挖爆破试验，以得到最佳爆破参数和爆破效果。（2）掏槽方式设计。采用楔形掏槽方式爆破，爆破各类孔参数见表1。楔形掏槽布置4排，增加装药量，孔径为42 mm。在爆破试验过程中逐步调整爆破参数，从而达到最佳爆破效果。爆破技术指标值如下：循环进尺为3 m，设计断面为80.1 m2，炮眼密度为1.5个/m2，钻孔量为1.7 m/m3，炸药单耗为0.9 kg/m3，雷管单耗为0.3个/m3，爆破方量为240.3 m3，导爆索单耗为0.9 m/m3，爆破积方为360.5 m3。（3）掏槽眼及辅助眼单孔装药量设计。单孔装药量Q计算公式为Q=Lr（1）式中：为炮眼装药系数，与岩石坚硬程度有关，根据本隧洞工程的岩性，取0.8；L为炮眼深度，m；r为1 m长度炸药的重量，由所使用的炸药种类确定，kg/m。根据上式计算得出掏槽眼每孔应增加装药量1 kg，所有辅助眼和掏槽眼均连续装药，辅助眼底板一排孔应适当增加装药量。2.2爆破装药结构以及控制要点为了控制本工程超欠挖，隧洞围岩均采用光面爆破开挖，采用不耦合装药结构，将乳化炸药分段均匀地捆绑在竹片上，炸药用导爆索连接后一并送入光爆孔内。采用导爆管直爆法起爆，用115段非电毫秒微差塑料导爆管分段并联起爆网路。光面爆破参数如下：外插角为2，孔径为42 mm，药卷直径为32mm，不耦合系数为2.1，周边眼间距E为60 cm，周边眼最小抵抗线W为60 cm，相对距为1，周边眼线装药密度为0.25 kg/m。光面爆破装药结构见图1。光面爆破控制要点如下：隧道施工周边孔一般采用光面爆破技术，该技术比预裂爆破效果要好。周边孔采取不耦合装药，孔内自由面较多，爆破对围岩的扰动较小，能够保持较高的残孔率和控制超欠挖，从而达到较好的爆破效果1。因地下施工，开挖时要遵循勤测量原则，严格控制开挖边线。在周边孔炮眼方向测量两点，用两点一线原理控制钻孔方向，用颜料在掌子面标出炮眼位置，周边孔孔位偏差不超过5 cm，其他孔不超过10 cm。应严格按照爆破设计中的参数控制钻眼。钻眼时除底眼外，其他炮眼口比眼底低5 cm以便钻孔时的岩粉自然流出。掏槽眼严禁交叉，眼底距离控制在25 cm左右为宜。装药前检查炮眼数量、深度，并用高压风吹干净。按照一炮一设计的原则，不断调整爆破参数和起爆顺序，装药要定人定位、分组分片，保证装药有序进行，防止雷管段别放错，造成哑炮或者影响爆破效果。采用非电毫秒雷管起爆系统，每组使用相同的段别连接，且使用低段别的雷管。每次爆破结束后，爆破作业人员与技术员要联合检查围岩类别及爆破效果，观察石渣形态及炮眼利用率等情况，根据实际情况及时调整钻爆设计，达到更好的爆破效果。隧道底部的爆破控制是关键，要控制好超欠挖，尽量避免扰动基底围岩。2.3底板孔设计底板孔拒爆会造成二次引爆难、拒爆孔不易被排查发现等问题，采用加强装药方式设计底板孔，炮孔底部装药量为线装药密度的2倍。炮孔堵塞长度为0.50.6 m，堵塞材料采用炮泥（黄泥条）。3隧道开挖爆破超欠挖控制措施在隧道钻爆开挖中超欠挖的控制非常重要，对节约成本、图1光面爆破装药结构表1、类围岩爆破各类孔参数孔类别1排楔形掏槽孔2排楔形掏槽孔3排楔形掏槽孔4排楔形掏槽孔1排辅助爆破孔2排辅助爆破孔3排辅助爆破孔4排辅助爆破孔光爆孔孔深/m3.863.563.433.353.33.33.33.33.3孔数868689131551装药量/kg27.6818.9618.7213.6817.9220.1629.1233.633.7雷管发数86868913154钻孔延米（孔深孔数）/m3.8683.5663.4383.3563.383.393.3133.3153.351 167人 民 黄 河2023年S1处，坝底临时道路2处。采用直径为0.6 m的混凝土涵管，管节端面平整并与轴线垂直，管壁内外侧表面平直圆滑，若有细微缺陷，须进行修补完善后使用；若缺陷不符合相关规范规定，则按废品处理。管节采用承插式对接，管节间缝隙用橡胶圈密封。管节安装从下游开始，使接头面向上游，每节涵管应紧贴于基座，所有管节按正确的轴线和坡度敷设，若管壁厚度稍有不同，须使内壁齐平，在敷设过程中保持管内清洁无脏物。（4）土工膜或土工布+塑料布铺设。铺设范围为沟底、两侧边坡以及截排水沟两边延伸0.5 m压顶。土工膜铺设前，基础地面要密实平整，不得有尖角块石露出，铺设不应过紧，留足够余幅（约3%5%），以便拼接和适应气温变化。坡面弯曲处注意剪裁尺寸，随铺随压，以防风吹，施工中发现损伤及时修补。（5）沉砂池修建。沉砂池位于坝轴线上游80 m处百福溪主沟边，沉砂池开挖尺寸为5 m5 m3 m。采用挖机开挖，开挖完成后铺设一层土工膜+土工布，定期对沉砂池进行清淤，保证其功能正常发挥。（6）防雨布覆盖。防雨布采用土工膜或土工布+塑料布。铺设范围为坝右边坡平台垮塌及松散部位，拼缝搭接0.5 m。土工膜或土工布+塑料布的物理性、力学性及耐久性等各项性能指标均应满足要求，应尽量用宽幅、减少拼接量。（7）大块石护脚。大块石护脚料源采用库底堆料区大坝开挖收集的破碎孤石填筑，不够部分采用库尾料场爆破的弱风化料。采用1.2 m3挖掘机装车，20 T自卸车运输，推土机推平，挖掘机修整夯实。先填筑坝右围堰堰基边坡已开挖部位，沿已开挖的右岸坡面贴坡填筑，贴坡面采用挖掘机夯实，护脚底部宽度1641 m，高度不小于10 m；老林场路上边坡局部垮塌和松散部位采取小压脚抛填大块石护脚。（8）边坡卸载开挖。边坡卸载开挖区域高程1 0401 057 m，坡脚为老林场路坡脚，坡顶为EL 1 057 m平台裂缝处，卸荷开挖后坡比控制在1213。边坡卸载采用3台挖掘机从上至下接力甩渣，渣料挖甩至老林场路装车，运至库底回填区域平整碾压。3防渗墙施工平台形成措施右坝防渗墙施工平台以开挖为主、回填为辅，开挖分为两个阶段施工。（1）第一阶段。平台形成：回填11号、12号、13号平台，回填完成后施工11号平台51#、52#、53#、54#槽段，12号平台61#、62#、63#、64#槽段，13号平台68#和69#槽段。平台边坡支护及整治：边坡土体含水率高、稳定性差，本阶段边坡暴露时间2个月以上。为保证边坡稳定，对形成的三级平台边坡采用排水孔+素喷砼的措施封闭，排水孔70 mm，深6 m，间排距3 m3m，采用梅花形布置，全孔填塞63 mm PVC花管和盲管，盲管和花管间包土工布，外露15 cm，喷C20混凝土，厚度10 cm。（2）第二阶段。平台形成：待完成第一阶段槽段后，开挖出10号平台河床段剩余部分，施工47#、48#、49#、50#槽段；开挖出11号剩余部分槽段平台，施工55#、56#、57#、58#、59#、60#槽段；开挖出12号平台，施工65#、66#、67#槽段。平台边坡支护及整治：对形成的三级平台边坡采用锚杆+排水孔+挂网喷砼的措施封闭，锚杆为自进式中空注浆锚杆，25 mm，锚杆长度L=4.5 m，外露8 cm，间排距3 m3 m，采用梅花形布置；排水孔70 mm，深6 m，间排距3 m3 m，全孔填塞63 mm PVC花管和盲管，盲管和花管间包土工布，外露15 cm；挂网钢筋为8 mm圆钢，网孔15 cm15 cm，喷C20混凝土，厚度10 cm。第一阶段和第二阶段除12号平台的坡脚采用2 m高、2 m宽的钢筋石笼护脚外，其他平台的坡脚均采用1 m高、1 m宽的钢筋石笼护脚。4施工效果（1）坝右边坡变形处理期间（2022 年 5 月 920 日）布置BY1、BY2、BY3、BY4、BY4-1、BY4-2、BY5、BY6、BY7、BY8、BY9、BY10、BY11共14个边坡变形监测点。2022年5月920日，坝右肩边坡垂直位移累计位移量较大，5月13日在BY10监测点测得最大累计位移量，为742 mm，5月20日在BY7监测点测得累计位移量最大月变化量，为596 mm。（2）坝右边坡变形处理后布置 Y01、Y02、Y03、Y04、Y05、Y06、Y07、Y08、Y09、Y10、Y11、Y12 共 14 个边坡变形监测点。2022年6月16日7月27日，坝右肩边坡垂直沉降累计位移量较小，7月9日在Y07监测点测得最大垂直沉降累计位移量，整体变化趋于稳定，为下步防渗墙平台施工提供可靠的作业环境。5结语截至2022年8月20日，平江抽水蓄能电站上水库大坝右岸防渗墙平台均已形成，防渗墙成槽施工正常进行，边坡未出现较大变形迹象，只在平台回填区域出现沉降裂缝，在可控范围内，均能满足防渗墙施工要求，未发生施工安全事故，按目前现场情况防渗墙进度可提前2个月，施工经验和技术措施对今后类似地质情况下防渗墙施工平台的设计、施工有一定的参考作用。参考文献：1 杨得萍.混凝土防渗墙施工技术在某水利工程中的应用 J.河南水利与南水北调，2019，48（5）：47-48.2 王蓉芳.混凝土防渗墙施工技术在水库主坝施工中的应用分析J.低碳世界，2019，9（6）：73-74.【责任编辑栗铭】加快进度、提高质量有着显著作用。超欠挖的控制措施如下：提高钻孔精度是控制超欠挖的前提。周边眼的外插角、位置、钻孔深度直接决定是否超欠挖。对于周边孔、掏槽孔，钻孔偏斜误差不得超过1.5%2，误差控制在5 cm以内，辅助孔、地板孔最小抵抗线误差控制在10 cm以内可以获得较好的光面效果。爆破技术是控制超欠挖的保证。在爆破施工工艺中，要根据围岩类别不断修正爆破参数，如在同一性质的岩体中，因走向、裂隙等，同样的爆破方案在岩体各位置有不同的爆破效果。技术人员要根据爆破效果，持续优化爆破方案，爆破参数优化主要针对钻孔间排距、钻孔角度、爆破单耗、起爆顺序、网络联结。钻爆作业管理水平是控制超欠挖的有效途径。在钻爆作业中务必做好爆破技术交底、安全交底，加强质量检查及相关信息反馈，从而减小超欠挖量，将其控制在预期目标值内。4爆破效果爆破参数受工程地质、岩石裂隙节理、周边环境、爆区地形、火工材料质量、爆破装药密实度等影响较多，极易影响爆破效果。在爆破施工时，、类围岩严格按照设计爆破参数进行施工，爆破震动较小，残留半孔率可达90%以上，石块最大直径不超过80 cm，同时要注意到拱底板雷管段位要在仰拱区域石块掉落前起爆，拱底两侧边缘采取双雷管起爆，减小拱底发生哑炮的可能。此施工方法可提高经济效益，为爆破石料后期加工利用提供便利，爆破设计及施工经验可供同类隧洞施工参考。参考文献；1 宋镜.高速公路隧道光面爆破施工技术应用研究 J.四川建材，2021，47（3）：105-106.2 王海媛.隧道钻爆开挖常见问题剖析及控制 J.工程机械与维修，2021（4）：182-185.【责任编辑栗铭】（上接第167页）169