(遼寧西北供水有限責任公司，遼寧 沈陽 110000)

1 鉆爆法施工技術設備及工藝分析

某輸水(一期)工程，主洞全長87.5 km，支洞總長9.4 km，本工程主要目的是向某水庫引水，引入某水庫后輸送到該省各個需要的城市，其主洞直徑為7.5 m，在施工過程中有TBM盾構段、鉆爆段，在鉆爆段施工中遇到很多問題，下面對其中一項進行技術上的交流[1-3]。

1.1 支洞所轄主洞施工布置

16#支洞所控主洞段長為2 137 m，在16#支洞處將其分為上下游兩段，上游段長1 065 m(樁號75+227.517～74+161)，下游段長1 072 m(樁號77+287.117～78+358)。為便于TBM順利通過，在上游段布置了長20 m的TBM始發(fā)洞(樁號為74+181～74+161)。

16#支洞所控主洞洞室斷面似葫蘆型，中心部位水平開挖半徑：Ⅲa、Ⅲb類圍巖為4 245 mm；Ⅳ、Ⅴ類圍巖為4 275 mm。斷面開挖高度：Ⅲa、Ⅲb類圍巖為8 689 mm；Ⅳ、Ⅴ類圍巖為8 719 mm。斷面底部水平距離：Ⅲa、Ⅲb類圍巖為6 399 mm；Ⅳ、Ⅴ類圍巖為6 461 mm。鉆爆法施工時在洞頂布置φ1.5 m通風軟管，在洞室右壁(從下游向上游掘進方向看)中部布置供電線路，右壁下部布設供排水及施工供風管路。

1.2 開挖設備和輔助設施的配置

主洞段鉆爆法施工采用自制臺車作為施工平臺，YT28氣腿式鑿巖機鉆孔，人工裝藥爆破，施工供風采用支洞外4臺20 m3固定式空壓機通過管路向作業(yè)面供風，出渣采用WA320側(cè)卸式裝載機裝渣，15 t自卸汽車運出洞外棄渣場。噴錨支護采用洞外加工支護原材料，通過5 t自卸汽車運輸至洞內(nèi)作業(yè)面。支護施工采用YT28氣腿鑿巖機鉆孔，注漿機向孔內(nèi)注漿或采用砂漿錨固劑將錨桿錨固在洞室圍巖內(nèi)，人工掛設鋼筋網(wǎng)，濕噴機噴射混凝土。

施工供水采用在洞外設深水井，水泵抽水經(jīng)管路送至主洞內(nèi)施工作業(yè)面。施工排水采用階梯式抽排法，即每間隔一定距離，在洞內(nèi)一側(cè)壁處設集水井，將作業(yè)面和附近的積水匯集后，通過水泵抽逐級抽排至洞外污水池。鉆爆施工法施工主要設備配置情況見表1。

表1 主要設備配置表

2 主洞鉆孔爆破方案研究

2.1 開挖爆破設計

根據(jù)施工設計圖紙，本年度開挖圍巖為IIIa類和IIIb類圍巖，可采取全斷面開挖，每循環(huán)進尺3 m，爆破參數(shù)見表2。

開挖利用YT28型氣腿式鑿巖機借助施工作業(yè)平臺車進行造孔作業(yè)，人工裝藥爆破。開挖時及時進行施工地質(zhì)預報，判斷前方地質(zhì)情況，做好預先處理措施，并根據(jù)監(jiān)控量測工作，監(jiān)視圍巖和支護的穩(wěn)定情況。

圖1 TBM通過段III類圍巖鉆爆作業(yè)循環(huán)時間表

2.2 爆破孔使用的炸藥和雷管的類型及裝藥量

選用非電毫秒塑料導爆管起爆系統(tǒng)，引爆采用火雷管，炸藥選用2#抗水硝銨炸藥，藥卷直徑32 mm，周邊孔采用2#光爆炸藥，藥卷直徑22 mm。

2.3 開挖作業(yè)循環(huán)

IIIa類和IIIb類圍巖每循環(huán)測量放樣時間一般為30 min，通風時間一般為30 min。安全處理時間一般為30 min，圍巖支護一般可在鉆孔時間內(nèi)完成。圍巖開挖循環(huán)時間見圖1。

表2 Ⅲ類圍巖全斷面開挖爆破參數(shù)表(每循環(huán)進尺3 m)

2.4 鉆爆法出渣方式、能力及布置

16#支洞所控主洞TBM通過段(葫蘆型斷面，樁號78+358～77+286和75+226～74+161)，在16#支洞上、下游分別長2 244 m和1 953 m，Ⅲ類圍巖開挖循環(huán)進尺3 m，最大斷面積為61.94 m2，主洞內(nèi)平均計算運距1 571 m(16#支洞上游段運距最大，為2 244 m，按其長度的70%計，即2 244×70%=1 571 m)；根據(jù)斷面積大小、運距及循環(huán)進尺分析，按TBM通過段(葫蘆型斷面)開挖出渣進行配置設備較為合理，一次出渣量最大為297 m3(松方， 松散系數(shù)取1.6)，采用WA320側(cè)翻式裝載機裝渣，15 t自卸汽車直接運輸至洞外棄渣場卸渣。計算可知：16#支洞所控主洞段采用1臺WA320側(cè)翻式裝載機裝渣，10臺15t自卸汽車運輸至洞外棄渣滿足施工需要，一次出渣量最多時平均需4 h。

3 施工質(zhì)量控制與安全防護措施

3.1 爆破中施工質(zhì)量控制措施

按照新奧法原理進行施工，堅持“光面爆破、錨噴緊跟、監(jiān)控量測及時信息反饋”的原則，軟弱圍巖堅持“短進尺、弱爆破、早封閉、強支護、勤量測、緊襯砌”的原則，及時封閉成環(huán)。加強監(jiān)控量測和超前地質(zhì)預報，對圍巖提前做出判斷，擬定相應的施工預案。

爆破是新奧法施工技術中關鍵因素，質(zhì)量控制措施有：

(1)根據(jù)圍巖的具體情況確定合理的爆破參數(shù)，其內(nèi)容包括確定單位體積巖石耗藥量、周邊孔線裝藥密度、周邊孔布置參數(shù)等。

(2)根據(jù)地質(zhì)情況，對不同的地層節(jié)理采取不同的控制措施。采取跟隨開挖及時作地質(zhì)觀測，調(diào)整周邊孔參數(shù)、周邊孔裝藥參數(shù)等措施控制超欠挖[6]。

(3)優(yōu)化周邊孔裝藥方法。采用合理的裝藥結構和不耦合系數(shù)，充分利用炸藥爆破能量破巖，減少對圍巖的爆破震動，提高周邊輪廓質(zhì)量[7]，減少超欠挖。周邊孔采用25 mm藥卷，導爆索串聯(lián)，以增大不耦合系數(shù)。

(4)嚴格控制作業(yè)質(zhì)量。作業(yè)質(zhì)量，特別是鉆孔精度和測量放樣精度對隧洞的爆破影響較大，采取如下措施：(a)采用全站儀無棱鏡進行快速隧洞輪廓放樣和鉆孔定位，并強調(diào)測量人員按技術要求放樣[8]。(b)加強鑿巖工操作水平和責任心，控制周邊孔外插角的開口角度。所有炮孔的孔底應落在爆破圖規(guī)定的平面上。(c)提高鉆孔精度。(d)炮孔的裝藥、堵塞和引爆線路的聯(lián)結，應由經(jīng)考試合格的炮工負責，并嚴格按爆破圖的規(guī)定進行。

表2 周邊孔各項指標控制表

(5)勤檢測，并修正參數(shù)。及時進行斷面檢測、地質(zhì)觀測、作業(yè)質(zhì)量檢查，及時反饋，調(diào)整下一循環(huán)的鉆爆參數(shù)。

3.2 安全防護措施

施工過程中及時進行爆破參數(shù)調(diào)整，保證光爆效果，減少超挖。鉆爆之前，測量根據(jù)設計尺寸放出炮孔點位，鉆孔時周邊孔和掏槽孔嚴格按設計角度控制，以獲得較好的爆破效果。

裝藥由專人統(tǒng)一管理，控制好每個孔的裝藥和封堵工作。炸藥嚴格按管理規(guī)定保管和使用，設立完善的使用制度。開挖施工過程中施工地質(zhì)與監(jiān)控量測工作必須及時到位，做好預防與處理措施防止塌方。

4 結語

在本隧洞預裂爆破施工中，根據(jù)實驗和經(jīng)驗公式確定的爆破參數(shù)，爆破后的隧洞輪廓面較完整，效果比較理想，損失較小。說明選用的爆破參數(shù)可行，為以后的類似工程具有指導意義。