大鹏半岛水源工程东涌水库输水隧洞爆破施工技术

王 斌

(葛洲坝集团第二工程有限公司,四川成都 610091)

1 工程概況

东涌水库工程是大鹏半岛水源工程的重要组成部分,水库位于深圳市东部大鹏半岛南部东涌河的下游,隶属深圳市龙岗区南澳街道办,距深圳市 70 k m左右,水库集水面积 9.6 k m2,总库容为1 191万 m3。输水隧洞连接东涌水库和香车水库,全长 5.672 k m,隧洞断面采用 2.5 m×2.5 m马蹄型。该工程第三标段为输水隧洞香车出口段,主要建筑物为隧洞洞身、竖井、出口消能工、检修路等。

隧洞桩号为 S 4+172～S 5+672,隧洞长 1.5 k m,为较典型的半岛海岸地貌带的低山丘陵地貌,隧洞沿线地面高程为 16.9～170 m,隧洞埋深多为 19～154 m。该地段岩性以残坡积及风化岩为主,主要地质构造以 F 4香车断层的断裂构造为主,但该断层未与隧洞主线相交,对隧洞不会造成影响。水文地质情况:本段地下水以基岩裂隙水为主,地下水位高程为 30～146 m,隧洞围岩的渗透系数较小,属弱-微透水岩体。

主要技术标准:

(1)工程等级:Ⅱ等。建筑物级别:隧洞、竖井等主要建筑物为 2级;引渠等次要建筑物为 3级;施工道路及施工围堰等临时建筑物为 4级。

(2)输水方式:压力流,最大内水压力为 0.47 M P a。

(3)供水总规模:6万 m3/d。

(4)抗震等级:按Ⅶ度设防。

2 隧洞总体施工方案

隧洞采用新奥法施工。具体施工方案为:钻爆法开挖,机械通风,有轨运输,喷锚、衬砌支护,监控量测,台车衬砌等。对于相对稳定的Ⅱ、Ⅲ类围岩采用全断面施工;Ⅳ类围岩在施工过程中视具体情况采用全断面施工或短台阶法施工;Ⅴ类围岩采用台阶法施工,先进行超前小导管支护后再进行上部开挖,及时支护后进行下部开挖。

3 隧洞爆破施工

3.1 钻孔爆破施工方法

Ⅱ、Ⅲ类围岩采用全断面光面爆破技术,开挖循环进尺为 2 m。钻孔采用人工手持 7655式气腿凿岩机(风枪)钻孔。机械辅助人工装碴。

每一循环完成后,首先由测量人员布点划线,按钻爆设计打孔、装药,连接起爆网络,炸药采用乳胶炸药,起爆采用非电导爆管连接起爆。四周光面爆破孔间隔装药,且不连续装药。炮眼布置情况见图 1,钻爆设计参数见表 1、2。

各炮孔起爆顺序均为:掏槽眼→扩槽眼→辅助眼→周边眼→底板眼。辅助眼由里向外逐层起爆。为加大起爆间隔时间,有效降低爆轰波的叠加效应,各排间均采用跳段微差形式。

图 1 Ⅱ、Ⅲ类围岩全断面钻爆设计图

表 1 Ⅱ类围岩爆破参数表

表 2 Ⅲ类围岩钻爆设计参数表

3.2 隧洞钻爆开挖施工工艺

(1)测量定位。

隧洞清碴、喷锚支护完成后,进行下一循环的施工。首先测量定位,用全站仪、水准仪对隧洞下一循环进行放线,利用导线点进行精确定位,根据水准点对隧洞的水平标高进行控制,找出隧洞的中线及隧洞的中心标高并做出标记。

(2)划线布孔。

根据隧洞下一循环的中线和中心标高,结合隧洞的围岩分级、设计开挖的轮廓用油漆勾画出开挖外轮廓线。然后,根据各种围岩的钻爆设计,用油漆标出掏槽孔、辅助孔、周边光爆孔及底孔。

(3)钻孔及验孔。

采用自制轨行式钻孔台车(可钻孔、装药、锚杆等)和 7655式手持式气腿凿岩机(风枪)钻孔。开孔时使用自制开孔定位器,使孔位与设计一致;开孔后,严格控制钻孔的方向、进尺速度、深度并做好钻孔记录,供现场工程师参考,调整装药量和起爆顺序,优化开挖参数。在钻孔施工完成后,对孔位、孔深、钻孔方向及完好情况进行验收,对于不符合设计要求的应采取补孔、重新设计装药结构等措施予以弥补。

(4)装药与堵塞。

所有的炮孔装药严格按照钻爆设计进行。起爆雷管采用非电起爆雷管。掏槽眼、辅助眼、内圈眼、底板眼采用大直径药卷孔底连续装药结构,周边眼采用小直径连续装药结构。装药前,炮孔必须用高压风吹净,药串和起爆药卷按要求加工好,盘好脚线,分段号存放在箱内,确保装药作业有序进行;装药作业应分片、分组进行,并按规定捣实,全部采用自制炮泥堵塞孔口。装药及炮孔堵塞长度见图 2。

(5)起爆网络的联结及爆破。

起爆方式:采用起爆器、电雷管引爆导爆管的雷管的方式。

图 2 装药结构示意图

起爆网络的联结采用:电雷管-导爆管雷管的起爆网络。起爆网络为复式网络,以保证起爆的可靠性和准确性。联接时要注意导爆管不能打结和拉细,各炮眼雷管连接次数应相同,引爆雷管应用黑胶布包扎在一簇导爆管自由端 10 c m以上处。网络连接好后,由专人负责检查。

各炮孔采用非电毫秒雷管微差起爆技术,不但可以控制单段雷管的起爆药量,又能有效地控制每段雷管间的起爆时间,从而使爆破震动波不叠加。这样既能保证岩石达到理想的爆破效果,又能消除爆破震动的有害效应。为了保证后起爆的网络不被先起爆的炸断,最终采用孔内微差起爆网络。

装药后,按照起爆的顺序(即:首先起爆掏槽孔,再起爆周边孔,最后起爆辅助孔;采用微差爆破 ,微差间隔时间为 25 ～ 27 m s)、1、3、5、7……间隔跳段别联接起爆网络并进行检查。起爆前,给洞内、洞外安全员发出信号,将洞内的机械、设备撤到安全区内,清理现场人员,在做到“彻底安全”后,发出起爆命令,用电雷管通电起爆。

(6)效果检查及盲炮处理。

起爆后,经通风排烟、确认安全后,到掌子面由专人清理危石,发现“哑炮”由现场工程师确定处理方案,然后进行初期支护、清碴等工序的施工。

起爆后,当出现盲炮时,应先查明原因:对于因孔外导爆损坏引起的盲炮,可以切去损坏部分,重新连接导爆管后再行起爆,此时,接头应尽量靠近孔眼位置。若准备下一次爆破,起爆时,应注意保护好导爆管,以免再次损坏。因孔内导爆管损坏或因导爆管本身问题引起的盲炮处理按《爆破安全规程》中的有关规定执行。

处理浅眼爆破的盲炮可采用下述方法:

①打平行眼装药爆破。平行眼距盲炮孔口不得小于 0.3 m。对于浅眼药壶法,平行眼距盲炮壶的边缘不得小于 0.5 m。为确定平行炮眼的方向,允许从盲炮孔口起取出长度不超过 20 c m的填塞物;

②用木制、竹制或其它不发生火星的材料制成的工具,轻轻地将炮眼内大部分填塞物掏出,用聚能药包诱爆;

③安全距离外,用远距离操纵的风水管吹出盲炮填塞物及炸药,但必须采取措施,回收雷管;

④采用硝铵类炸药时,如孔壁完好且药具及填塞长度较短,可将填塞物掏出后,再向孔内注入盐水,使其失效后取出雷管,再用高压水冲掉炸药,重新装药引爆。

4 结 语

隧洞施工因其自身特点及所处地质情况对施工的要求高,施工难度较大且施工工序复杂,在施工过程中,既要考虑施工安全,还要考虑施工的连续性。在东涌水库输水隧洞施工过程中,因各种原因造成工期较长、工序衔接不紧凑等诸多问题,但通过重新调整,已得到业主及监理的肯定和表扬。目前该工程正在进行之中,在该项目中,针对复杂的地质情况采用不同的控制爆破技术施工,有效地控制了开挖进尺、轮廓圆顺,确保了施工安全及工程质量。