２０１０年第３期 福 建 建 筑 Ｎｏ３・２Ｏ１Ｏ 总第１４１期 Ｆｕｊｉａｎ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ＆Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｖｏｌ・１４１ 水工长隧洞小断面开挖爆破施工技术 蔡葆廉徐承祥陈剑 （福建省国地工程规划设计有限公司 ３５０００１） 摘要：本文通过福州马尾白眉水库供水工程君竹至白眉黄厝村引水隧洞开挖爆破的施工，介绍了长距离小断面水工隧洞的开挖 爆破施工技术，对洞内光面爆破、排气通风等方面都有创新，值得同类工程参考借鉴。 关键词：隧洞开挖 光面爆破 排气通风 施工技术 中图分类号：ＴＶ５４２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１Ｏ０４—６１３５（２０１０）Ｏ３一Ｏ０３７一Ｏ２ Ｔｈｅ ｌｏｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｌｉｇｈｔ ｓｅｃｔｉｏｎ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｔｕｎｎｅｌ ｅｘｃａｖａｔｅｓ ｔｈｅ ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃａｉ Ｂａｏｌｉａｎ Ｘｕ Ｃｈｅｎｇｘｉａｎｇ Ｃｈｅｎ Ｊｉａｎ （Ｆｕｊｉａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｃｏｕｎｔｒｙ ｐｒｏｊｅｃｔ ｐｌａｎ ｄｅｓｉｇｎ ｌｉｍｉｔｅｄ ｃｏｍｐａｎｙ ３５０００１） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｔｈｅ ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎ ｔｕｎｎｅｌ ｅｘｃａｖａｔｅｓ ｔｈｅ ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｍＴｈｒｏｕｇｈ Ｆｕｚｈｏｕ ｈｏｒｓｅ’Ｓ ｔａｉｌ ｂｉｒｄ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｒｏ— ｊｅｃｔ ＭｒＣｈｕｓｈａｎ ｔＯ ｂｉｒｄ Ｈｒａｎｇ Ｃｕｏｃｕｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｌｏｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｌｉｇｈｔ ｓｅｃｔｉｏｎ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｔｕｎｎｅｌ ｅｘｃａｖａｔｅｓ ｔｈｅ ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏ１ｏｇｙ，ｔｏ ｔｈｅ ｈｏｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｆａｃｉｎｇ ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ，ｅｘｈａｕｓｔ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔｓ ａｌｌ ｈａｓ ｔｈｅ ｉｎｎｏ— ｖａｔｉｏｎ－ｉｓ ｗｏｒｔｈ ｔｈｅ ｓｉｍｉｌａｒ ｐｒｏｊｅｃｔ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｍｏｄｅ１． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｅｘｃａｖａｔｅｓ Ｔｈｅ ｒｅｆａｃｉｎｇ ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ Ｅｘｈａｕｓｔ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ １工程概况 ２．２炮眼布置设计：本工程为了达到光面爆破要求，采用中心 福州经济技术开发区白眉水库供水工程系将白眉溪的清 掏槽，周边布设光面爆破孔的方式，掏槽孔采用四个空眼十字 洁水源引至马尾区水厂，日供水规模１Ｏ万吨，工程枢纽由拦河 形直眼掏槽，要求严格控制孔位布设及钻孔的平行度；周边孔 面板坝、溢洪道、取水口、引水管道、引水隧洞等组成。输水隧 间距按隧洞断面边沿布设，上拱间距小些，侧墙及底边距离大 洞全长１２０２０ｍ，隧洞全线设两个支洞，共分成五个工程标段进 一些，一般按５０ｃｍ左右布置，炮眼数量可由下式计算： 行施工。隧洞开挖断面为２．３ｍＸ ２．６ｍ和２．０ｍ×２．３ｍ的城 Ｎ一（Ｑ．Ｓ）／（ｒ． ） 门型和马蹄型两种，开挖断面积４．４～５．６ｎ１２，各标段洞长 式中：Ｑ一炸药单耗量，一般取Ｑ一２ ｋｇ／ｍ。 １５００ｍ至２７００ｍ，为省内罕见。 Ｓ开挖断面面积 工程地质条件：隧洞沿线地貌为构造侵蚀中低山丘陵，洞 ｙ一每米长度炸药重量，乳化炸药取ｙ一０．７８ ｋｏ／ｍ 室埋深多在５０ｍ以上，洞室围岩岩性为燕山晚期晶洞花岗岩， 可炮眼装药系数，一般叩一０．８ 岩体大部分为微风化、弱风化、岩石致密坚硬，其中君竹支洞 当采用导洞和预留光爆层方法爆破方法时，掏槽方法均采 Ｃ１标段为反坡出渣，坡度为２４．１ ，单头掘进长度２７１４．５１ｍ。 用十字槽的方法，导洞开挖比直平面先进２￣３ｒｎ，炮眼布置（见 各标段开挖工期１５～１８个月。由于洞室开挖作业面较小、线 图１、图２）。 路长，致使洞内出渣、排气通风、排水都存在许多困难。施工单 位通过改造出渣机械、增加通风管等措施，使隧洞光面爆破达 到了设计要求，月开挖进度最高达到１５６ｍ。为我省长距离小 断面水工隧洞开挖爆破积累了新的经验。 ２光面爆破设计： ２．１开挖断面选择：本工程隧洞开挖按照不同标段采用不同 断面，马尾君竹至康坂标段由于洞线较长采用城门型，断面尺 寸２．３ｍＸ ２．６ｍ，洞长５４００ｍ，采用导洞和预留光爆层方式开 挖，白眉黄厝里标段隧洞长１９６０ｍ，采用马蹄型断面２．０ｍ× ２．３ｍ，采用中心掏槽、周边布设光爆孑Ｌ的开挖方式。以上开挖 方法其优点是：高效、快速；增加了施工安全度；简化了施工程 序；便于出渣、通风、排水，充分发挥机械效能。开挖进尺每循 环为２．２ｍ～２．３ｍ，爆破方量约１Ｏ～１５ｒｎ３。 作者简介：蔡葆廉，男，１９４８年出生，总监理工程师，从事水 图１马蹄型隧洞炮眼布置图 利工程管理、监理工作。 收稿日期：２ＯＯ９—１１—３Ｏ ２．３装药结构及药量控制，装药结构为：掏槽眼、辅助眼相结 合连续装药；周边孔为不偶合连续装药。各炮眼的装药采用： 掏槽眼１２０％，辅助眼１００％，周边眼４５￣８０％，各炮眼均采用 ２０１０年３期总第１４１期 蔡傈廉等・长距离小断面水工隧洞开挖爆破施工技术 ・３８・ 卜． 剖 Ｌ 图２城门型隧洞炮眼布置图 反向分节装药。装药量控制按下式计算： Ｑ一”・Ｌ・ｒ 式中： 一炮眼装药系数取 一０．８ Ｌ一炮眼深度Ｉ 一２．５ｍ ｒ一每米长度炸药重量ｒ＝０．７８ｋｇ／ｍ 表（１） 偶合连续反 掏槽眼、辅助眼、底孔装 向起爆装药 药结构 １ ５掏槽眼 ５ ２．５ ２．３４（１５节） 偶合连续装药 ２—６掏槽眼 ４ ２．５ １Ｏ １５辅助眼 ６ ２．４ １．８７（１２节） 偶合连续 １６ ３１周边眼 １６ ２．４ ０．８４（起爆药量） 不偶合连续装药 合计 ３１ ７５．３ ３６．３７ ２．４爆破顺序控制：起爆顺序控制采用非电塑料导爆管和毫 秒微差雷管起爆，掏槽孔使用１－－５段，其余采用５－－１０段间隔 使用，反向起爆，并能连接，各孔导爆管分别用黑胶布绑扎在火 雷管上引爆。起爆时应注意以下事项： ①周边孔应该延时起爆，以保证光面爆破效果； ②起爆顺序为先掏槽孔，再辅助孔、再周边孔，底孔最后起 爆； ③周边ＳＬＳＬ底先装一个粗药卷，以克服岩体的夹制作用； ④为了减少欠挖和降低开挖成本，开挖过程中要加强断面 的测量控制，及时处理欠挖，整修断面。 ２．５开挖工序 放样布孔一钻孔一装药一爆破一通风洒水一清危排险一 出渣一整理判定安全一放样布孔，周而复始。 ３隧洞开挖实际情况： 隧洞开挖采用国产７６５５型钻机、２５ｍｍ￣３０ｍｍ钻杆、一 字型Ｏ４２ｍｍ合金钻头钻眼；人工装渣，三轮改装手扶拖拉机 （规格长×宽×高２．５ｍ×１．５ｍ×１．８ｍ）运渣出渣，３００ｍ内配 三部车（其中一部备用），每增加５００ ｍ相应增加一部车；每 ５００ｍ开挖避车道一处。实际作业为三部钻机，每把风钻用风 量２．４ｍ。／ｒａｉｎ，配７５ｋＷ１０ｍ。／ｍｉｎ电动空压机一台，压力 ８．５ｋｇ／ｃｍ２，设６ｍａ储气筒一组；洞外配３２０ｋＶＡ变压器一台。 爆破器材：炸药选用２号岩石硝胺炸药为３２×２００ｍｍ（直 径×长度）、重量０．１５ｋｇ；周边光爆采用自行加工的直径为 ２２ｍｍ的药卷，采用非塑料导爆管和毫秒微差雷管起爆。其中 Ｃ１标段实际单耗：炸药３．６ｋｇ／ｍ。，雷管１８．５８个／延米，导火 线２７．７２ｍ／延米，导爆管１１．４ｍ／延米。 工期进度：隧洞开挖平均月开挖进度要求１１５ ｍ以上。 Ｃ４标段开挖实际作业历时１５．５个月（期间除去节假日和调压 井开挖时间），平均月开挖进度达到１２６．４ｍ，比合同开挖工期 提前１－－－２个月。施工中每循环爆破进尺基本可达到２．４ｍ左 右，炮眼利用率达９６ 。其中Ｃｌ标段月最大进尺超过１５０ｍ， 月平均进尺１３５．７３ｍ（宁德工程队）。 质量情况：隧洞开挖外观，隧洞开挖在地质条件较好的洞 段（围岩Ｕ、山类）成型规则，ｆ同壁开挖平整，平整度不大于 １０ｃｍ，开挖残留半孔保存达１３孔，残留孔率达８１．５ ，且杆杆 相连，光面爆破效果理想，开挖施工中未出现安全事故（见光爆 效果照片）。 光爆效果照片 ４隧洞内通风排气布置 由于隧洞开挖采用支洞分段开挖，其中君竹山至康板 （Ｃ１、Ｃ２标）洞长５４００ｍ，单头掘进达２７１４．５１ｍ长。洞内通风 排气是施工安全的关健，一般隧洞开挖中采用单管进行排气， 本处由于洞线较长，若按常规施工排气通风时间较长，为了加 快排气并使洞内空气清新，则采用双管排气方法进行，即在洞 内布设两根直径３５０ ｍｍＰＶＣ排气管，每９００ｍ设５．５ｋＷ轴流 通风机一台，用角钢固定在隧洞的一侧，通风管上下间距为 ８０ｃｍ，通风管的上部布设电器照明线路。使用时上管为排风， 下管为进风，风管中部设一台５．５ｋＷ吸出式通风机将洞内废 气排出并将洞外新鲜气流送人，形成对流使洞内临爆工作面的 废气尽快得到更换，使洞内气流达到安全要求。 ５隧洞排水布置 由于隧洞开挖过程中因地形限制，支洞有时布置成反坡， 使洞内排水无法达到自流排出，就必需使用机械抽排的方法把 洞内渗水排出。本处君竹支洞口就是反坡，在支洞口设蓄水池 一个，容量约６ｍ３左右，将洞内排水采用农用离心泵排出，其 余平坡隧洞则在隧洞一侧开挖３０ｃｍＸ ２０ｃｍ水沟，将洞内渗水 自流排出。 ６结语 在隧洞开挖爆破施工中随着设备的改进，使开挖掘进距离 逐步加大，过去由于排气通风条件落后，而爆破技术达不到安 全要求，隧洞需要增加支洞来缩短隧洞开挖距离，加大了投资， 影响了进度，福州市马尾区白眉水库隧洞开挖小型断面单头掘 进长度较长，月开挖进度最高达到１５６ｍ，为我省小型隧洞开挖 创造新的经验。该工程经过１Ｏ年使用运行稳定，值得同类工 程借鉴。
