水利建设与管理・２０１１年第２期 大桑园水电站引水隧洞光面 爨 张戈平 （河北省水利工程局 石家庄【摘康英军 ０５００２１） （河北省西大洋水库管理处保定０７２３５０） 要】合理选择光面爆破技术参数，可以明显减少对围岩的扰动和破坏，保护围岩的完整性。本文详细介绍了在 不良地质条件下，通过合理选择光爆参数取得的良好的爆破效果，对类似工程有借鉴作用。 【关键词】不良地质 光面爆破参数 引水隧洞 围岩稳定 １工程概况 大桑园水电站位于河北省宽城满族自治县境内潘 家口水库瀑河人口处，引水隧洞位于河道左岸山体中。 隧洞进口与电站之间河道长１２ｋｍ，自然落差３５．９５ｍ，河 道平均坡降７．８１％。引水隧洞设计为无压洞。隧洞设计 开挖断面为圆拱直墙式，宽３．３ｍ、高３．７ｍ，洞底纵坡 １／１５００，洞长２７８５．６ｍ。引水隧洞沿线地质条件复杂，岩 性多变，且多数地段为Ⅲ、Ⅳ类同岩。在这样的地质条件 下，爆破施工技术的好坏成为控制整个工程进度、成本 和质量的关键。 不良地质条件下的隧洞开挖，对爆破技术提出了较 高要求，如果处理不好，隧道会出现落石、塌顶等，不仅影 响开挖效果，还会影响洞体的同岩稳定性，增加初期支护 数量和衬砌混凝土工程量，造成投资超额，更重要的是还 会形成安全隐患。因此，该工程的关键是应尽量减少爆破 对围岩的破坏或扰动，减小松动罔范同，使岩体尽可能维 图１隧洞断面 持原有的力学性能。为此，采用了光而爆破技术，并在二ｒ 程开始前，结合生产施工，进行了爆破试验，以获取优化 ２ 的爆破参数，同时用取得的经验指导开挖施工。 ２施工方法 该隧道工程设计开挖断面为直墙拱形，宽３．８ｍ、高 ４．８ｍ（见图１）。地质条件较为复杂，岩性多变，以Ⅲ、Ⅳ类 围岩为主，为寻求适合该工程特点的开挖方案，开工初期 对全断面开挖法、反台阶开挖法、下导洞超前开挖法 进行了比较试验，根据试验结果决定采用下导洞超前开 挖法进行隧洞开挖。 下导洞超前施工方法（见网２），下导洞超前的距 离可以是５－６ｍ到２０～３０ｍ。导洞与扩挖两个作业面可以 同时钻孑Ｌ爆破，也可以先掘进下导洞，再进行全断面扩 ｌ 丌１＿一Ｌ ２ｌＩ；ｎ１— Ｌ 曼 图２下导洞超前开挖法 挖，但前一种方式更能发挥现有机械设备的作用。超前下 导洞的作用如下： ａ．为扩挖创造良好的临空面条件和同时起爆条 张戈平等／大桑园水电站引水隧洞光面爆破技术 件，从而大大改善光面爆破效果，即使在裂隙发育、稳 一数值，作用在炮孔擘上的爆轰力刚好等于周围岩石的 定性不好的崭体中也能得到很高的半孔率和良好的开 挖轮廓。 ｂ．超前导洞起到地质探洞的作用，岩性变差，后面扩 挖时可及时测整爆破参数，并准备好喷锚等预防塌方的 技术措施。 ３光爆参数的选择和应用 制定光面爆破参数是光面爆破的关键问题。在施工 中，我们根据前一次的光面爆破效果，及时研究、分析和 调整爆破参数，求出最佳的光面爆破参数。 ３．１周边孑Ｌ距和最小抵抗线的选定 孔距Ｅ和最小抵抗线 是光面爆破的两个重要参 数，两者之间的比例关系，依岩性的不同而变动，同时也 受孑Ｌ深、装药结构等的影响，施工巾，根据以下关系求得 两者的数值： ＝（１０～２０） Ｎ＝Ｅ／Ｗ＝Ｏ．７～１．０ 上二式中 一炮孔直径； Ⅳ——炮孔密集系数。 通常情况下，当岩石坚硬完整时，抵抗线ｗ取小值， 炮孔密集系数Ｎ取较大值；当岩石软弱平破碎时，ｗ取 较大值，Ｎ取较小值。时１于本工程同岩为Ⅲ、Ⅳ类同岩，且 节理裂隙发育，需要加密炮孑Ｌ， 、Ｅ均取较小值。存施Ｊｒ 巾经反复试验和调整，最小抵抗线 ：５０。ｍ、孔距Ｅ： ４０ｃｍ时，光面爆破效果最好。网３为周边孔布情况。 图３周边孔布情况 ３．２装药结构的选择 在装药直径一定的情况下，如果使炮孔直径达到某 应力值时，理论上同岩不产生破坏圈或不受过大的扰动， 形成平整的爆破面。根据以往施工经验，当周边孑Ｌ的药卷 直径Ｄ为炮孔直径的０．５０～０．６７倍时，光面爆破效果最 好，所以该工程采用２５ｍｍ的２号岩石乳化炸药，不耦合 系数为１．６。 周边孔装药时，将药卷均匀、间隔的同定在竹片上， 用导爆索传爆（见图４），采用空气问隔装药、反向起爆的 装药结构，即将起爆雷管装在炮孑Ｌ的底部起爆药卷内， 住炮孔底部起爆，用非电毫秒延时雷管引爆，孔口用粘 土堵塞。 ３－３周边孔装药量计算 一般情况下，炮孔越深，岩石越硬，周边孔距Ｅ越大， 最小抵抗线越大，装药量越大，反之则装药量减少。施工 中，根据下式计算周边孔的单孑Ｌ装药量Ｇ： Ｇ＝０．１ ｒ（ ＋ ）Ｌ＋ＥＷ］（Ｒｄ１．４） （ＺＫ） 式中Ｅ——孔距，取４００ｍｍ； ——最小抵抗线，取５００ｍｍ； ，Ｊ——钻孔深度； Ｒ ——岩石抗压强度，取１２０ＭＰａ； ｚ—一每１ｋｇ炸药爆炸后产生的压力，２号岩石乳 化炸药在耦合装药条件下，取１．０ｘ１０７Ｎ／ｋｇ； Ｋ——不耦合影响系数，Ｋ：（Ｄ／ｄ）ｍ； Ｄ的含义及取值见前述。 带人数值求得单孔装药量Ｇ值。在实际爆破中由于 炮孔定位和钻孔操作误差，按计算药量装药爆破后都出 现局部欠挖，因此再根据实际情况调整单孔装药量，直至 得到满意的光面爆破效果。选定的爆破参数见下页表。 ４施工中的技术措施 在开挖过程中，要取得较好的光面爆破效果，除合理 选择光面爆破参数，实际操作中还应采取如下措施： ａ．炮孔定位准确。在隧道开挖前需准确标出开挖轮 廓线，误差控制在５ｃ 之内。 ｂ．钻孔准确。要求外插角控制在３。之内。 ｅ．装药前要用高压风清孔，用炮棍检查孔内是否有 杂物，确认无误后，严格按照设计的装药量、装药结构、雷 管段别进行装药，堵塞炮孔，并要分层捣实。 ｄ．遇到较薄的水平岩层或在两层分层处，采用加密 一层空孔的方法，以保证开挖质量。 张戈平等／：－，ｋ桑园水电站引水隧洞光面爆破技术 图４装药结构示意图 光面爆破参数表 孔深 （ｍ） （ｍｍ）孔径 孔距 （ｃｍ） 抵抗线 （ｃｍ） 药卷直径 （ｍｍ） 线装药密度 单孔装药量 （ｋｇ／ｍ） （ｋｇ） 装药结构 堵塞长度 （ｃｍ） 起爆方式 ３．５ ４２ ４０ ５０ ２５ ０．５４ Ｏ．１５ 间隔装药 ４０ 反向起爆 ｅ．及时进行爆破效果分析，进行开挖断面检查及信 保证了施工安全，又防止了大面积坍塌，能够取得较好的 息反馈，根据实际情况调整光面爆破参数及相应的施工 开挖效果。 措施。 ｂ．钻孔质量是保证光面爆破效果的关键之一。对于 ５几点体会 周边孔，外插角掌握不当就会出现超欠挖。 通过大桑园引水隧洞的光面爆破施工，得到了一ｒＦ ｃ．炮孑Ｌ堵塞质量要保证。施工现场有时不太注重堵 几点体会，希望可以给类似施工提供借鉴。 塞，不仅大大增加炸药用量，而且也会影响爆破效果。一 ａ．在地质条件复杂、岩性多变，且多数地段为Ⅲ、Ⅳ 定要用粘土堵塞，并分层捣实。 类围岩中施工，采用下导洞超前施工方法，预留光爆 ｄ．光面爆破技术可以提高经济效益。光面爆破不仅 层进行扩挖，能够取得较好的光面爆破效果。而且还可以 能够保证围岩的稳定，有利于施工安全，而且开挖面平 通过下导洞开挖，先探明地质情况，然后再进行扩挖，既 整，可以减少超挖和混凝土的回填量，减少投资。△ 参考文献 １水电水利工程爆破施工技术规范．北京：中国电力出版社，２００２． ２水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范．北京：中国水利水电出版社，１９９４ ３爆破安全规程．北京：中国标准出版社，２００４． ４顾毅成．爆破工程施工与安全．北京：冶金工业出版社，２００４． ５水利水电施工组织设计手册（第二卷）．北京：水利电力出版社，１９９０． （上接第３２页）浆液，除了被切割的地层颗粒外，大部 ｉ．封孔。采用Ｏ．６：１的水泥浆泵压封孔。 分为水泥浆，将冒浆导人事先挖好的沉淀池，使地层 ｊ．弃浆排放。舍弃的浆液排放至废浆坑，等晾干后用 中粗颗粒沉淀，并尽快将沉淀后的水泥浆泵送回搅拌 自卸汽车拉至弃土场。 机回收利用，这样既节约水泥、节省投资，又保护了 ４使用效果 环境。 高喷截渗板墙完工后，经开挖检验，基坑截渗效果良 ｈ．回灌。待喷射管提到设计高程后，喷射灌浆结束， 好，确保了泵站底板干地施工，完全达到设计和施工要 然后向孔内不断灌入符合质量要求的水泥浆，直到浆液 求。高喷截渗墙在万年闸泵站基坑开挖中的成功应用，对 不再下沉为止，以避免因浆液排水固结引起防渗墙顶部 今后南水北调工程陆续开展的泵站工程中类似的深基坑 出现塌陷。 开挖有着广泛的借鉴和指导意义。Ａ
