1、水电站隧洞施工的钻孔爆破法【摘要】为了更加安全的利用钻孔爆破法进行隧道的开挖，本文通过对工程实例进行分析，进而从隧洞开挖的方式以及炮孔的设置，以及钻孔爆破循环作业这两个方面对水电站隧洞施工的钻孔爆破法进行阐述。【关键词】水电站；隧洞；施工；钻孔爆破法 中图分类号：TV 文献标识码： A 一、前言 随着各种水电站的不断建设施工，为了满足水电站的需求，需要在水电站周边的掩体内部进行隧道的开挖。为了更好地进行隧道的开挖，我们对常用的钻孔爆破法进行分析。 二、工程实例 1.工程简况 以某水工程隧洞工程为例。该工程标段起点(隧洞进口)桩号为0+000，终点桩号为 4+300。全长 4300m。隧洞轴线进
2、 1：3 坐标X=4689961.2274，Y=482125.1089。隧洞进 1：3 高程 78249m，纵坡11000。隧洞过水断面为城门洞形，洞宽 3m。洞高 3m。洞身根据岩石分类衬砌，桩号 0+0000+640 段、2+9003+970 段以及断层 F2(0+018)、F3(0+591)、F4(3+560)均为类岩石，采用钢筋混凝土衬砌或钢拱架挂网锚喷：桩号 O+640。1+000 段及 F6(0+950)为类岩石，采用全断面挂网锚喷支护。 2.地质、地貌及水文地质条件 本隧洞工程所在区域主要表现为中高山地地貌局部呈中低山地地貌。区内最高山峰海拔高程 1204m，最低峰 846m。河
3、谷高程 785。区内岩石以侵入岩为主。红旗河引水工程抗震设防烈度为区，设计基本地震加速度为 0.059。 本工程所在区域地下水含水层主要为第四系松散堆积层孔隙潜水和基岩裂隙水。两者之间有一定的水力联系，水位的变化受季节性和气候的影响。年变化幅度 0.510m 间。 三、隧洞开挖的方式以及炮孔的设置 （一）隧洞开挖方式 根据隧洞断面尺寸大小、周围的地质及水文地质情况、所选用的施工机械设备等，隧洞开挖一般有全断面开挖和断面分部开挖两种基本方式。 全断面开挖法。全断面开挖法 即整个开挖断面一次钻孔爆破成设计断面。适用于石质坚硬、完整的围岩。其开挖宽度较小，开挖断面不大于 15m2)。全断面开挖干扰小
4、，空间大，施工组织简单。 2.断面分部开挖法。断面分部开挖法是将开挖断面分成几个部分进行开挖。在断面较大、施工机械不足或地质情况较差时采用。常分为台阶开挖法和导洞开挖法。 台阶开挖法是将开挖面分成 23 个台阶进行开挖。根据台阶的方向又可分为正台阶开挖和反台阶开挖两种方法。可利用台阶或爆渣堆的高度进行打眼。正台阶开挖法的打眼和出渣可平行作业，均衡施工，进度快。反台阶开挖法能节省爆破器材、效果好、进度快，但石渣块度不易控制。 导洞开挖法是在开挖断面上先开挖一个小断面的洞为先导，而后开挖扩大至设计的断面形状。 根据地质情况及施工条件，导洞可布置在断面的上、中、下、两侧等位置，此法可利用导洞进一步查
5、明地质情况，并在扩大时起到增加爆破临空面的作用。 （二）炮孔的设置 1.种类和布置 周边孔、掏槽孔、崩落孔这三类是按照对于平洞开挖的不同作用分化出来的。周边孔布放位置是设计开挖面的周边上，作用主要是控制开挖轮廓。掏槽孔布放位置是开挖断面的中部，按布置方向和形状的不同还可分为垂直掏槽和斜孔掏槽。作用主要是通过临空面的增加来获得最好的爆破效果。崩落炮孔布置于掏槽外围，为保证工作面的平整度炮孔还应与工作面垂直。其主要作用是通过爆落岩体的方式来为其它周边炮孔爆破提供有利条件。 炮孔布置主要是分区和布孔两个步骤，也就是划分好周边孔、掏槽孔、崩落孔的各自布置范围，然后再确定位置和钻爆开挖的参数。在布置炮孔
6、前要考虑到方便钻孔、少移动施工设备等问题，并且为避免爆破效果差、漏气、卡钻的情况发生，应尽量让炮孔方向与围岩的裂隙面和层理垂直。还要注意的问题是为提高爆破效率，掏槽孔深度应深于崩落孔的 10%15%，为更好的对开挖轮廓线进行控制，炮孔也要多布置在断面的拐角。而周边孔就应尽量放置在距轮廓线 1020cm 的地方。 2.数量和装药量 岩石类型、掘进工作面的大小和状况、炮孔的形状深度、炸药性质、装药方式等因素都会影响到工作面上的装药量和炮孔数目。工程作业中先对用药量、掘进深度、炮孔数目和每个炮孔间的距离都做个初步大概的确定，然后再根据现场作业的情况进行试验，最后再结合试验效果确定出合理准确的炮孔数目
7、和各个炮孔间距。 由于爆破作业中装药量和单位耗药量有密切的相关性，因此设计中单位耗药量的确定对所有爆破装药数量的掌握控制具有基础性作用。对于炮孔数量的估算可采用装药量平衡原理的方法，也就是全部炮孔都能有炸药量给装完。每排炮进尺总装药量的公式为：每排炮进尺总装药量等于大内耗药量和每进尺爆破下岩石体积的乘积，或者是每排炮进尺总装药量与实际钻孔深度、开挖断面面积、炮孔利用率的乘积。装药量计算完后，遵循不同位置不同作用的炮孔需要的装药量也不同的原则，对每排炮进尺量进行分配。要以掏槽形状、岩石类型、钻机样式、开挖断面的大小和掘进作业时间等因素来考虑对炮孔的深度来进行选择。 四、钻孔爆破循环作业 用钻孔爆
8、破法开挖地下建筑物，每掘进一次，主要工序有钻孔准备、钻孔、装药、爆破、通风排烟、安全检查、出渣、延长运输线路和风水电管线等。掘进一次的工序组合称为循环作业。在一昼夜中的循环次数应为整数 ，因此常采用的循环时间为 4h、6h、8h、12h 等 ，视开挖断面的大小、围岩稳定的程度和钻孔出渣设备的能力等因素来确定。当围岩稳定性较好，有钻架台车或多臂钻车钻孔 ，短胃挖掘进机或装载机配自卸汽车出渣时，宜采用深孔少循环的方式，以节省辅助工作的时间。 若围岩的稳定性较差，用风钻钻孔，斗车或矿车出渣，宜采用浅孔多循环的方式，以保证围岩稳定。例如，用气腿式风钻钻孔的导洞开挖 ，循环进尺常取 1.8m2.0m，每
9、班 23 个循环；小断面隧洞开挖 ，若使用钻架台车或多臂钻车时 ，循环进尺可取 3m5m，每班完成一个循环。循环进尺是循环作业计划的核心。在确定循环进尺时，通常是根据围岩条件、钻孔出渣设备的能力，初步选定掘进深度，计算钻孔、装药爆破、出渣、临时支护等工序的时间，然后按班或日循环次数为整数的原则 ，再修改初选进尺，直到满足正常班次的循环作业。 （一）钻爆作业 钻孔爆破是平洞掘进的主要工序。钻孔爆破的质量对平洞的开挖规格、爆破效率和施工安全影响极大。因此，钻爆作业应保证钻爆设计的要求。钻孔作业所花时间一般占循环时间的 1/41/2 起 ，因此选用高效率的钻孔机械是加快平洞掘进进尺的一项重要措施。钻
10、孔机械有风钻和凿岩台车。钻孔前难备工作有工作面的清理、测量放线布孔、风水电管线的延长以及钻机检查。一旦进入钻孔作业，应连续运转，直到钻孔结束。钻孔结束后应吹孔，吹尽孔中残余岩粉，按爆破设计要求装药、堵塞和连接引爆线路，查合格，人员、设备撤离到安全区域后方可起爆。 （二）出渣运输 出渣运输是平洞开挖中最费时、费力的工作，一般占循环时间的 1/31/2，同钻孔作业一样，是控制掘进速度的关键。因此，必须做好以下工作；合理选择配套的装渣运输设备和数量；规划好洞内外运输线路和弃渣场地；制定可靠的施工组织措施和安全运行措施。 （三）临时支护 洞室开挖后，围岩形成新的应力状态，在围岩稳定性较差的洞室，容易发
11、生坍塌或岩块松动跌落，产生安全事故。所以应根据地层条件、洞室断面、开挖方式和围岩裸露时间等因素，进行必要的临时支铲。临时支护的形式很多，可分为传统的构架式支撑和锚喷支护两类。喷混凝土和锚杆支护是一种临时性和水久性结合的文护形式，应优先采用。 （四）辅助作业 地下工程施工的辅助作业有通风、防尘、消烟、排水、照明和风水电供应等工作，做好这些辅助作业 ，可以改善施工人员工作环境，加快施工进度。 五、结语 近些年来，我国的水电站建筑过程中，进行隧道的施工建设大多使用的钻孔爆破的方式进行，为了提高施工技术，我国的研究人员应当根据国外的先进进行分析，进而总结出相关的理论，以便更好的促进施工技术的提高。 参考文献 1叶坤才 水利隧洞施工技术浅论 J 沿海企业与科技 -2011年 11 期- 2李志，苏大凯 引细入汤工程隧洞施工方法 J 中国科技信息-2008 年 3 期- 3刘生峰 钻爆法开挖水工隧洞施工技术探讨 J 甘肃农业 -2013 年 17 期- 4王耀光 浅谈爆破技术在隧洞施工中的应用 J 科技致富向导-2010 年 18 期-
