趙文升 楊晶 封磊

摘 要：針對(duì)地下洞室薄壁擴(kuò)挖施工技術(shù)問(wèn)題，在新疆國(guó)投科克塔斯水庫(kù)導(dǎo)流洞工程改建段擴(kuò)挖施工過(guò)程中，對(duì)其常規(guī)施工方法、工藝進(jìn)行了大膽優(yōu)化、歸納總結(jié)，提出了地下洞室薄壁擴(kuò)挖施工新方法，確保了導(dǎo)流洞改建段擴(kuò)挖成功實(shí)施，對(duì)以后類(lèi)似工程施工有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：地下洞室；薄壁；擴(kuò)挖；方法

一、概述

新疆國(guó)投科克塔斯水庫(kù)位于伊寧市北部的匹里青河出山口水文站上游0.5km處，水庫(kù)距伊寧市約30km，距國(guó)投伊犁電廠3.2km，水庫(kù)是以工業(yè)和城鎮(zhèn)生活供水、灌溉兼顧防洪和發(fā)電等綜合利用的水利樞紐工程。樞紐主要建筑物由混凝土面板堆石壩、溢洪道、引水發(fā)電洞、灌溉洞及電站廠房等建筑物組成。

為了滿足國(guó)投科克塔斯水庫(kù)主體工程需要，原右岸導(dǎo)流洞導(dǎo)0+337.00～導(dǎo)0+518.00段改建成泄洪排沙洞，需要對(duì)原導(dǎo)流洞進(jìn)行二次擴(kuò)挖。導(dǎo)流洞改建段擴(kuò)挖長(zhǎng)度181m，頂拱擴(kuò)挖厚度由1.05m漸變至1.596m，邊墻擴(kuò)挖厚度為0.07m～0.23m不等，其中擴(kuò)挖厚度0.07m～0.15m長(zhǎng)15m，厚度0.15m～0.23m長(zhǎng)166m。

導(dǎo)流洞改建段主要位于弱風(fēng)化卸荷玄武巖體內(nèi)，局部為微風(fēng)化～新鮮玄武巖，屬Ⅲ～Ⅱ類(lèi)圍巖。改建段斷面較小，全部采用機(jī)械擴(kuò)挖，效率較低，進(jìn)度較慢，成本較高。根據(jù)改建段實(shí)際圍巖情況并通過(guò)生產(chǎn)性試驗(yàn)，首次提出了地下洞室薄壁擴(kuò)挖施工新方法，確保了導(dǎo)流洞改建段擴(kuò)挖成功實(shí)施。

二、方法特點(diǎn)

（一）地下薄壁開(kāi)挖施工方法，降低洞室擴(kuò)挖難度，優(yōu)化施工工序，節(jié)約施工成本投入，增加經(jīng)濟(jì)效益，更重要是加快了施工進(jìn)度。

（二）采用地下洞室薄壁擴(kuò)挖方法，一方面解決機(jī)械施工難以正常發(fā)揮效率的難題，另一方面可以沿軸線方向多開(kāi)工作面進(jìn)行一次爆除作業(yè)，解決施工機(jī)械長(zhǎng)時(shí)間在洞室內(nèi)作業(yè)產(chǎn)生廢氣難以及時(shí)排出對(duì)施工人員職業(yè)健康造成傷害問(wèn)題。

（三）采用薄壁擴(kuò)挖新方法，施工期間采用簡(jiǎn)易臺(tái)架，爆破后采用集中出渣，減少了擴(kuò)挖施工對(duì)洞室交通的影響。

三、適用范圍

本方法適用于Ⅰ～Ⅳ類(lèi)圍巖、開(kāi)挖斷面小、施工機(jī)械難以施展的地下洞室薄壁擴(kuò)挖施工。

四、工藝原理

薄壁擴(kuò)挖施工是在地下洞室常規(guī)開(kāi)挖方法的基礎(chǔ)上，對(duì)工藝進(jìn)行優(yōu)化、調(diào)整。沿洞軸線方向分兩到三個(gè)工作面，對(duì)擴(kuò)挖厚度0.15以下直接采用破碎錘及風(fēng)鎬進(jìn)行，厚度在0.15以上采用人工打縱向水平光爆孔或鉆徑向潛孔（帶5°俯角）進(jìn)行爆破，鉆孔設(shè)備為YT-28手風(fēng)鉆。水平孔單循環(huán)進(jìn)尺為1m，孔間距為20cm，裝藥量按100g/m控制。垂直邊墻淺孔孔深超出設(shè)計(jì)邊線5～10cm，超深部分裝柔性材料，孔間距按20cm，梅花狀布置，單孔藥量為0.06kg。鉆孔孔徑為42mm，炸藥全部采用2#巖石乳化炸藥，采用非電管和導(dǎo)爆索傳爆，電雷管起爆。

五、施工工藝流程及操作要點(diǎn)

（一）薄壁擴(kuò)挖工藝流程

（二）操作要點(diǎn)

1、破碎錘擴(kuò)挖

導(dǎo)流洞頂部擴(kuò)挖（按常規(guī)方法）完成后，進(jìn)行兩側(cè)邊墻擴(kuò)挖。擴(kuò)挖前根據(jù)洞室斷面大小及工作面實(shí)際情況選擇合適的施工機(jī)械。擴(kuò)挖施工中盡量調(diào)整施工機(jī)械和工作面間的角度，以充分發(fā)揮機(jī)械施工的效率。

2、采用縱向水平孔及徑向垂直淺孔施工

對(duì)擴(kuò)挖厚度0.15以下直接采用破碎錘及風(fēng)鎬進(jìn)行，厚度在0.15以上采用人工打縱向水平光爆孔或鉆徑向潛孔（帶5°俯角）進(jìn)行爆破，鉆孔設(shè)備為YT-28手風(fēng)鉆。水平孔單循環(huán)進(jìn)尺為1m，孔間距為20cm，裝藥量按100g/m控制。垂直邊墻淺孔孔深超出設(shè)計(jì)邊線5～10cm，超深部分裝柔性材料，孔間距按20cm，梅花狀布置，單孔藥量為0.06kg。鉆孔孔徑為42mm，炸藥全部采用2#巖石乳化炸藥，采用非電管和導(dǎo)爆索傳爆，電雷管起爆。出渣采用裝載機(jī)端渣出洞后裝車(chē)運(yùn)輸至指定渣場(chǎng)。薄壁爆破裝藥參數(shù)見(jiàn)表5-1。

六、資源配置

（一）機(jī)械設(shè)備配置見(jiàn)表6-1

（二）勞動(dòng)力配置見(jiàn)表6-2

七、質(zhì)量控制及保證措施

1、嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙、設(shè)計(jì)修改通知及相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行施工。

2、開(kāi)挖前認(rèn)真做好爆破方案設(shè)計(jì)，做好光面爆破參數(shù)設(shè)計(jì)，選擇和確定合理的爆破參數(shù)，獲得比較滿意的爆破面和形成光滑的最終開(kāi)挖斷面，使在最小開(kāi)挖線外的超挖量最小。

3、采用先進(jìn)的測(cè)量控制手段，每次爆破后均進(jìn)行開(kāi)挖掘進(jìn)細(xì)部放樣，掌子面上用紅油漆畫(huà)出開(kāi)挖輪廓線，并標(biāo)定頂拱中心線和兩側(cè)腰線。

4、開(kāi)挖中及時(shí)測(cè)繪開(kāi)挖斷面，進(jìn)行測(cè)量導(dǎo)線復(fù)測(cè)，每循環(huán)進(jìn)行測(cè)量放樣時(shí)，均對(duì)上一循環(huán)開(kāi)挖斷面進(jìn)行規(guī)格檢查，并將超欠挖情況及時(shí)通知鉆孔人員，以便對(duì)鉆孔角度進(jìn)行調(diào)整，減小超挖，對(duì)欠挖的部位及時(shí)進(jìn)行處理，確保隧洞的開(kāi)挖尺寸和規(guī)格滿足設(shè)計(jì)要求。

5、在開(kāi)挖過(guò)程中，根據(jù)巖石變化情況，經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后及時(shí)修正爆破參數(shù)，以便盡量減少超挖和不欠挖。在不良地質(zhì)洞挖段的開(kāi)挖嚴(yán)格控制爆破參數(shù)，采用小藥量爆破。

6、鉆孔嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)鉆爆圖施工，各鉆手分區(qū)、分部位定人定位施鉆，每排炮由值班工程師按“平、直、齊”的要求進(jìn)行檢查。周邊孔偏差不大于5cm/m，爆破孔偏差不大于10cm，以減少超挖和減輕對(duì)圍巖的破壞。

7、對(duì)全部施工過(guò)程，進(jìn)行嚴(yán)格的全面質(zhì)量管理，質(zhì)檢部門(mén)隨時(shí)對(duì)洞內(nèi)的施工質(zhì)量進(jìn)行檢查，杜絕質(zhì)量事故的發(fā)生。

八、安全管理及保證措施

1、特殊地質(zhì)條件的導(dǎo)流洞石方開(kāi)挖必須針對(duì)不同的巖石結(jié)構(gòu)和地質(zhì)構(gòu)造，分別采取措施，分段施工。必要時(shí)可用超前鉆孔，在探明了地質(zhì)實(shí)際狀況后，并擬定了支護(hù)、掘進(jìn)方案后，再行開(kāi)挖。

2、對(duì)新開(kāi)挖的巖面及時(shí)加強(qiáng)支護(hù)和快速?lài)娮o(hù)，增加圍巖強(qiáng)度。

3、加強(qiáng)施工期觀測(cè)，在斷層附近，埋設(shè)收斂計(jì)并準(zhǔn)確記錄。及時(shí)預(yù)報(bào)圍巖變形情況，做到心中有數(shù)，對(duì)采取防范措施提供可靠的數(shù)據(jù)。

4、在圍巖類(lèi)別差的地段施工時(shí)，除了正常施工方案外，還必須有應(yīng)急預(yù)案，項(xiàng)目部領(lǐng)導(dǎo)專(zhuān)人負(fù)責(zé)，組成專(zhuān)門(mén)班子，備足備好物資、器材和設(shè)備。遇到緊急情況，立即啟動(dòng)應(yīng)急方案。

5、嚴(yán)格遵守爆破制度，并在爆破范圍內(nèi)設(shè)立爆破警戒線和安全崗，確保設(shè)備和人員安全。

6、參與爆破人員必須持證上崗，并嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行操作。

7、嚴(yán)格按照規(guī)范要求管好爆破器材，爆破材料不得在工地隨意堆放。

8、工地設(shè)備及設(shè)施要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)防火。

9、做好安全用電，防止漏電傷人。

10、做好洞內(nèi)通風(fēng)和排水工作。

11、做好洞內(nèi)有毒有害和易燃易爆氣體的安全監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)，預(yù)防瓦斯爆炸和巖爆等不安全事故發(fā)生。

九、結(jié)束語(yǔ)

采用地下洞室薄壁擴(kuò)挖方法，一方面解決機(jī)械施工難以正常發(fā)揮效率的難題，另一方面可以沿軸線方向多開(kāi)工作面進(jìn)行一次爆除作業(yè)，解決施工機(jī)械長(zhǎng)時(shí)間在洞室內(nèi)作業(yè)產(chǎn)生廢氣難以及時(shí)排出對(duì)施工人員職業(yè)健康造成傷害問(wèn)題。同時(shí)降低洞室擴(kuò)挖難度，優(yōu)化施工工序，加快了施工進(jìn)度，節(jié)約施工成本投入，增加經(jīng)濟(jì)效益。地下洞室薄壁擴(kuò)挖法，在水利水電工程施工方面很少應(yīng)用，對(duì)國(guó)內(nèi)其它地下洞室開(kāi)挖施工具有借鑒和推廣意義，尤其對(duì)于小斷面洞室擴(kuò)挖，可普遍推廣。