响水扩机引水隧洞工程施工支洞过原引水洞段开挖爆破控制

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摘要：响水水电站扩机工程1#施工支洞穿过原引水隧洞顶部，相距只有11.0m。开挖施工期间原引水隧洞要正常安全运行，要求对支0+341.003～支0+401.003、长60.0m的范围，在开挖爆破时要加强爆破控制。采用萨道夫斯基公式进行质点峰值震动速度计算，通过控制最大单向响药量可有效进行爆破控制，再结合现场严格管理，严格控制施工工艺，是确保安全、顺利完成各项作业过程的关键。

关键词：1#施工支洞；穿过原引水隧洞顶部相距只有11.0m；原发电系统要正常安全运行，严格实行爆破控制

Abstract: Xiangshui Hydropower Station enlargement project 1# tunnel through the tunnel top, separated by only about 11.0m. During the construction of diversion tunnel excavation of the original to the normal safe operation, to support 0+341.003～0+401.003, 60.0m long range, in excavation blasting to enhance blasting control. Using the Sa Rodolfo J Ki formula for the peak particle velocity calculation, by controlling the largest single explosive charge may be effective for blasting control, combined with the strict management, strict control of construction process, it is to ensure the safety, the successful completion of the operation process of the key.

Key words: 1# tunnel; tunnel through the original top is only 11.0m; the original power system to the normal safe operation, strict implementation of blasting control

中图分类号：TD235 文献标识码：A 文章编号：

引言

响水引水隧洞1#施工支洞穿过原引水隧洞顶部，相距只有11.0m。建设单位要求，开挖施工期间原引水隧洞要正常安全运行，要求对过原引水隧洞顶部的施工支洞段，支0+341.003～支0+401.003、长60.0m的范围，在开挖爆破时要加强爆破控制。

地下工程开采过程中，多数使用爆破法崩落矿岩。爆破时，炸药的一部分能量会转换为地震波，从爆源以波的形式向外传播，经过介质达到地表，引起地表的震动。这种地震动的强度，随着爆心距的增加而减弱。在爆区的一定范围内，当地震动达到一定的强度时，会引起地表和建筑物、构筑物不同程度的破坏。这种爆破地震动引起的各种现象及后果，称为爆破地震效应。根据以往爆破地震效应领域的研究成果，选用质点峰值震动速度方法来进行爆破控制。

1、工程简述

响水水电站位于北盘江上游云贵两省的界河河段上白包寨附近，为引水式电站,是梯级开发的第6级电站，在与上游梯级电站联合运行的情况下，规划总水水电站装机260MW，分期开发，一期工程为已建电站工程装机100 MW，二期工程为扩机工程装机130MW。电站枢纽的开发任务主要是发电。水库正常蓄水位1150m，死水位1133m，总库容830万m3，调节库容338万m3，具有日调节性能。目前已装机2×50MW，多年平均年发电量6.12亿kW・h。

响水水电站扩机工程，是在已建电站枢纽基础上，在大坝右岸已建进水口上游增设一进水口，再经引水隧洞和高压管线引至河湾下游右岸边建厂发电。主要枢纽建筑物有：进水口、引水隧洞、调压室、高压埋管和厂房。扩机容量130MW。

1#施工支洞布置在大坝下游约300m的右岸坡，进口底板高程1120m，为城门洞型，长约579.533m。其中支K0+000～K0+218.308段为原1号施工支洞，长218.308m；支K0+218.308～K0+579.533段为新增1号施工支洞，长361.225m。

1#施工支洞平面见图1、纵剖见图2。

2、地质条件

1#施工支洞支K0+000～K0+218.308段洞室埋深60～190m，岩性为上二迭统峨嵋山玄武岩组第一段的深灰、灰绿色致密块状玄武岩，呈弱风化至新鲜状态。局部柱状节理裂隙发育，延伸不大，多呈闭合状，岩体新鲜完整，呈层状及块状结构，以Ⅱ类围岩为主。支K0+218.308～K0+579.533段为新增1号施工支洞，长361.225m，洞室埋深190～380m，岩性为上二迭统峨嵋山玄武岩组第一段第二层的深灰、灰绿色致密块状玄武岩，呈微风化至新鲜状态，以Ⅱ类围岩为主。f=8~10，K0=80~100MPa.cm-1。

3、开挖方法的选择

根据1号施工支洞开挖断面为4.5m×4.5m的城门洞型，断面面积为18.5m2，采用平行空孔直线掏槽，全断面掘进。开挖钻孔主要采用TY-28手风钻进行，孔径为42mm。爆破采用乳化炸药，光爆孔采用直径为250mm药卷，其余均采用32 mm药卷，采用毫秒微差爆破技术，电雷管起爆。

4、爆破设计

根据前期爆破试验的参数，综合此部位地质岩性情况，参照类似工程进行1#施工支洞过原引水隧洞段爆破设计。以Ⅱ类围岩为主，循环进尺控制在1.5m，循环时间约8小时，单耗1.6～1.9kg/m3，最大单响控制在6.0kg，为有效控制超欠挖和保护周边围岩，光爆（预裂）孔间距50～65cm，线装药密度为200～350g/m，赌赛长度按0.5m控制。

施工支洞爆破设计见下图1，钻爆参数见下表1。

5、质点峰值震动速度的计算

实践表明，质点峰值震动速度与建筑物的破坏程度具有较好的相关性，因此国内外普遍采用质点峰值震动速度作为安全判据。

质点峰值震动速度的计算公式如下：

式中：V――质点峰值震动速度，cm／s；

n――药包形状系数，我国和前苏联一般取1／3；

Q――最大单响段药量，kg；

R――爆心距，即测点至爆源中心距离，m；

K、α――与地质条件、爆破类型及爆破参数有关的系数。

对于较重要工程，应通过现场试验确定K、α值。在没有现场试验资料的情况下，不同岩石的K、α值，可参考表2确定。

我国《爆破安全规程》(GB 6722―2003)对某些建(构)筑物的允许质点峰值震动速度作了具体规定，见表3。

计算质点峰值震动速度：

根据工程实际情况，取R=11m，Q=6.0kg，n=1／3，K=100，α=1.5，则按照公式计算出质点峰值震动速度：V=10.07cm／s。

对照表3，对于水工隧洞建筑物允许质点震动峰值为7~15cm，：采用此爆破设计进行爆破控制，其质点峰值震动速度在允许范围之内，不会对水工隧洞引起破坏。

6、爆破工艺控制

（1）施工工艺流程

洞挖施工工艺流程框图

（2）施工准备

施工准备主要有人员和施工台车、钻机及爆破材料的准备，施工风、水、电管线的延伸等。

（3）测量放线

测量作业由持有测绘证的专业人员实施，施工测量采用全站仪。每个循环钻孔前测量进行全面放样，并检查上一循环超欠挖情况，测量结果及时向现场施工技术人员进行交底；全面检查、复测，确保测量工序控制的质量。

（4）钻孔

开挖钻孔主要采用TY-28气腿式手风钻进行，掏槽孔深1.7 m，其余孔深1.5m。孔径均为42mm。爆破采用乳化炸药，光爆孔采用直径为250mm药卷，其余均采用32 mm药卷，采用毫秒微差爆破技术，电雷管起爆。

（5）爆破

a）爆破采用乳化炸药，光爆孔采用直径为250mm药卷，其余均采用32 mm药卷，洞内装药作业采用人工装药。

b）在钻孔工序开始时，按照爆破设计要求提前进行光爆药卷的加工，将炮孔堵塞加工成型（把沙或粘土灌入塑料袋并绑扎好），按爆破设计准备好各种规格药卷以及各种段别雷管。

c）炮孔经检查合格后，方可进行装药爆破；炮孔的装药、堵塞和引爆线路的联结，由经考核合格的炮工进行作业。

d）装药严格遵守安全爆破操作规程和严格按爆破设计进行，装药前用风冲钻孔，掏槽孔由熟练的炮工负责装药。爆破孔采取柱状连续装药，周边孔采取空气间隔装药，将250mm药卷绑扎于竹片上，导爆索串接。

e）装药严格按照爆破设计图（爆破参数在实施过程中不断调整优化）进行，掏槽孔、扩槽孔和其它爆破孔装药密实，堵塞良好。

f）装药完后，由炮工和值班技术人员复核检查网路，确认无误后，撤离人员和设备并放好警戒，专业炮工负责引爆。

g）炮响20分钟后炮工先进入洞内检查是否有瞎炮，若有则迅速组织排除，然后才能进入下一道工序。

（6）通风

在出渣期间，柴油机废气量大；爆破后炮烟排出较为困难，因此为保证洞内空气条件，在整个施工过程中一直启动通风设备通风。出渣前和出渣过程中对开挖面爆破渣堆洒水除尘，进洞车辆均安装尾气净化器，使洞内有害气体和粉尘含量在规范允许范围内。

（7）安全处理

通风散烟后，采用人工结合反铲CAT320反铲对顶拱和掌子面上的松动危石和岩块进行撬挖清除；施工过程中，经常检查已开挖洞段的围岩稳定情况，及时清撬可能塌落的松动岩块。

（8）出渣

出渣采用2m３装载机配8t自卸车进行。

（9）弃渣场

在1#施工支洞出口的1#弃渣场和附近的2#渣场，在弃渣场填筑前，清理填渣范围内的植被，按合同规定的填渣时间、填渣方式、坡面保护、表面排水及堆渣要求等予以合理安排。弃渣场采用自下而上分层填渣的方式，分层厚度按3～5m，杜绝自上而下倾倒的方式弃渣。填筑从坡面开始向沟内卸渣的顺序，卸渣后及时平整，并预留倾向沟内的反坡，以防雨水冲刷坡面。

（10）临时支护措施

每一茬炮爆破出渣后，及时根据围岩的结构面分布情况分析是否存在不稳定块体而布置随机锚杆或随机喷射混凝土支护。系统锚杆施工在下一茬炮造爆破孔时一起施工，使系统锚杆紧随开挖掌子面。挂网喷混凝土根据围岩情况合理安排、及时跟进。

7、施工总结

（1）对于地下工程爆破地震动，在此部位采用质点峰值震动速度方法的判定标准在《爆破安全规程》(GB 6722―2003)进行了明确，结论更具有权威性。有条件的工程也可以采用爆破地震烈度方法确定爆破后地震效应的地震烈度，结论较为直观。实际应用中，两种方法可以结合起来使用。

（2）在控制爆破施工过程中，现场带班人员要严格执行施工工艺流程，抓好每个环节，控制掘进进尺，绝不能心存侥幸心理，加大进尺，未经技术负责人批准，现场作业人员无权变更爆破设计及施工工艺，严格按设计要求和施工技术规范进行。可大大提高爆破安全控制。

（3）遇到特殊地质条件的隧洞段开挖必须针对不同的岩石结构和地质构造，分别采取措施，分段施工。必要时可用超前钻孔，在探明了地质实际状况后，并拟定了支护、掘进方案后，再进行开挖。事前勘探地质情况，是保证安全的首要条件。

（4）在断层及其它破碎带处，开挖采用“短进尺、多循环、弱爆破、强支护、勤观测”的原则进行施工。

（5）现场管理到位，是确保安全、顺利完成各项作业过程的前提。此段在各方的大力支持和现场管理到位的情况下，施工进度、质量都得到业主的肯定。

参考文献：

［1］《水工隧洞设计规范》，SD134-84，水利电力部成都勘测设计院主编。

［2］《爆破设计与施工》，汪旭光主编，中国工程爆破协会编。

［3］《爆破安全规程》GB6722-2003。

［4］《水电水利工程爆破施工技术规范》DL/T5135-2001。

［5］《水工建筑物地下开挖工程施工规范》SL47-94。