特小断面引水隧洞光面爆破质量控制措施分析

耿 忠

(绥中县水利技术推广站，辽宁葫芦岛125200)

特小断面引水隧洞光面爆破质量控制措施分析

耿 忠

(绥中县水利技术推广站，辽宁葫芦岛125200)

岩石洞室开挖施工质量标准以炮孔痕迹保存率、岩石壁面局部超、欠挖及平整度为主。通过绥中县大风口水库应急供水工程引水隧洞工程洞挖施工案例，具体分析影响引水隧洞洞挖光面爆破质量产生的原因，提出洞挖光面爆破质量控制具体措施和方法。

特小断面;引水隧洞;洞挖;光面爆破;质量控制

1 工程概况

大风口水库应急供水工程任务是在狗河流域修建取水首部，通过引水隧洞将水输送到大风口水库，经大风口水库调节后供水给东戴河新区。水库总库容为0.8 ×108m3，输水隧洞全长为6.295 km，进口底高程为106.0 m，出口底高程为105.5 m，隧洞坡降i=0.08‰。输水隧洞进口位于大坝下游右岸的山坡上，与穿越坝体的引水钢管连接，通过调流阀将引水压力流转换为无压流后进入输水隧洞;出口位于大风口水库大坝上游左岸的山谷中;设计在桩号1+988和3+798 m处设有两条施工支洞，单头掘进长度为800～1 300 m。

引水隧洞围岩岩性主要为凝灰岩、流纹斑岩，洞室围岩多以Ⅲ类为主，成洞条件良好，进洞口局部存在Ⅳ、Ⅴ类围岩不良地质段。隧洞洞身Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩采用圆拱直墙式混凝土衬砌断面，洞宽2.0 m，高3.0 m，Ⅱ类围岩混凝土喷锚衬砌断面，洞宽2.8 m，高3.0 m(水工建筑物地下开挖工程施工规范SL378—2007为特小断面)。隧洞洞挖采用钻爆法施工，设计Ⅳ～Ⅴ类围岩采用钢拱架挂网喷混凝土临时支护，Ⅲ～Ⅴ类围岩采用衬砌混凝土永久支护，Ⅱ类围岩采用挂网喷混凝土永久支护。

2 施工初期存在的质量问题

施工初期，通过对主洞k1+947-k2+085、k5+970-k6+171两段15个断面(断面间距10 m)进行现场查看和量测，未发现欠挖现象，但爆破质量存在如下问题:

1)相邻两茬炮之间的衔接台阶外倾值较大，其中台阶外倾值＜10 cm的点占量测点总数的73%，外倾值＞10 cm的点占量测点总数的27%;

2)炮孔痕迹保存率仅为47%。且炮孔孔底60 cm周边范围内的岩壁破损严重;

3)主洞腰线以下边墙径向超挖较大，右侧尤为明显，其中超挖在0～15 cm的点占量测点总数的47%，＞15cm的点占量测点总数的53%。

3 影响洞挖光面爆破质量的原因分析

岩石洞室开挖施工质量标准，以炮孔痕迹保存率、岩石壁面局部超、欠挖及平整度为主。隧洞洞身采用光面爆破开挖，可最大限度保护周边岩体的稳定性，发挥围岩的自身承载能力，同时减少超挖量。根据断面岩性情况结合以上量测结果对影响洞挖光面爆破质量原因分析如下:

3.1 地质条件及爆破参数

k1+947-k2+085段主要为凝灰岩，为中生界白垩系下统义县组(K1y)流纹质晶屑凝灰岩，灰～灰白色，凝灰质结构，假流纹构造，局部可见有倾角很小的沉积韵律(层状构造)。矿物成分主要为晶屑、岩屑胶结物，其中晶屑主要有石英屑、条文长石屑、更长石屑及绿泥石屑，胶结物主要为火山灰及火山玻璃;k5+970-k6+171段主要为燕山晚期第一阶段侵入((Q)λπ53(1))流纹斑岩:肉红色，斑状结构，块状、气孔状构造。斑晶主要为长石、石英及少量暗色矿物，基质由石英和长石组成，呈球粒结构及微嵌结构。

以上量测断面围岩均比较完整，强度较高，属Ⅲ类围岩，但局部超挖值较大，炮孔痕迹保存率未达到规范要求。原因为:①因为围岩裂隙较多，造成爆破后闭合裂隙开裂，产生滑动面超挖;②爆破装药量过大，在爆破施工过程中没有根据短期地质预报掌握掌子面前方围岩情况，未及时调整爆破参数，造成爆破超挖，同时影响炮孔痕迹保存率。

3.2 施工放样精度及复测

1)施工放样精度不高:隧洞洞身掌子面施工放样产生偏差过大时，不仅造成隧洞中轴线偏离，而且影响设计轮廓线及周边光爆孔的孔位。

2)施工复测不及时:洞挖施工测量轴线以激光指向仪控制为主，测量放样复核为辅，当激光指向仪由于爆破震动发生偏移时，若不及时测量校核，也会造成隧洞中轴线偏离，造成洞身产生线性超挖。k2+674-k2+694较为明显，根据复测结果为激光指向仪定位产生偏差，而没有及时进行复测。

3.3 工人思想素质与操作技术水平低

1)钻孔工人为减少钻孔工程量，不按作业指导书及图纸要求进行，私自调整孔距。

2)钻工技术水平直接影响周边孔的开孔位置，方向、外插角度等，而且其技术素质也影响开挖轮廓是否圆顺，边墙是否顺直以及爆破炮孔痕迹保存率等［1］。钻孔没有严格按照“准、直、齐、平”要领进行施工。

3.4 综合成本控制意识差

钻爆周边孔施工作业指导书设计采用间隔不耦合装药导爆索光面爆破，但由于钻孔爆破施工人员的绩效没有与混凝土衬砌成本放在一起考核，导致钻爆作业人员单方面考虑掘进速度与洞挖施工成本，周边孔没有使用导爆索进行不耦合半秒微差光面爆破施工，直接影响炮孔痕迹保存率。

3.5 钻孔机具

施工采用TY—28手风钻机，机身与钻杆有一定距离，特别是右侧有注油器，钻机钢钎不能与周边眼对正、对齐，容易造成施工台阶及外倾角度。

4 质量整改与控制措施

4.1 改变观念、提高全员质量意识

1)要建立严格的施工管理制度并从思想上提高施工人员的质量意识，要求施工人员在掌握施工技术要领的基础上了解施工规范的要求。

2)组织施工技术管理人员和作业人员召开现场会议，提出存在的质量问题，针对洞挖爆破施工超挖原因进行技术分析，提出解决问题的方法。

3)加强对技术规范学习，提高全员质量意识，改变施工人员“宁超勿欠”的观念。

4.2 测量放样和复测检查控制

1)洞挖施工测量放样应遵守下列规定:①施工放样之前应编制施工放样总图，不同的围岩类型采用不同的布置放样;②细部放样轮廓点相对于洞轴线的点位中误差:开挖轮廓线≤5 cm;③开挖放样应在掌子面上标定中线腰线和开挖轮廓线，必要时还应标出钻孔位置。

2)采用激光指向仪定位和控制吊线定位相结合的施工方法进行放样施工，一周内必须进行2～3次测量复核，确保洞挖走向、高程、周边轮廓线满足设计尺寸要求。

3)周边轮廓线光面爆破孔的孔距控制在40～50 cm，确保所有周边孔均布置在设计轮廓线上，孔位误差控制在5 cm以内。

4.3 钻孔施工控制

1)施工人员:选用经验丰富，技术熟练的钻工进行周边孔钻孔。

2)孔距:按设计布孔图进行施工，视地质条件周边孔间距按40～50 cm控制，地质条件差，取小值;地质条件好，取大值。

3)开孔角度:周边孔钻孔按2-3°的斜率外插。周边孔外插斜率控制得当，不仅可以保证两茬炮的台阶形差控制在合理范围内，而且可以有效控制工程的成本。

4)孔位:要求所有的周边孔均布置在设计轮廓线上开孔，孔位误差≤5 cm，开始钻孔时，安排两人负责开孔，一人负责钻孔的方向，钻孔略向外倾斜2°～3°，各钻孔之间保持平行，另外一人负责保证钻头固定落在放样轮廓线的准确点位上，钻孔稳定或深度达到5 cm后方能离开，这样周边孔的间距及周边孔的开孔角度都得以保证。

4.4 装药与爆破控制

光面爆破的关键是需要根据围岩类型和地质岩石的强度变化情况，及时调整爆破参数，提高爆破效率和爆破效果。

1)炮孔经检查合格后，方可进行装药爆破。

2)装药控制:①炮孔的装药、堵塞和引爆线路的联结，要求为专业炮工，按设计的爆破方案进行;②装药结构，装药严格遵守安全爆破操作规程，装药前进行清孔，爆破孔采取柱状连续装药，周边孔采取空气间隔装药，装药做到孔底齐平，不能仅以作业面围岩情况为准进行控制;③装药集中度 ，掏槽孔、塌落爆破孔采取柱状连续装药，周边轮廓线光面爆破孔采用导爆索空气间隔不耦合装药，将小药卷绑扎于竹片上，孔眼处增加30 cm左右的炮泥封堵。导爆索串接。根据短期地质预报及经验调整周边轮廓线光面爆破孔的装药量，以达到炮孔痕迹保存率要求;④为加强光爆效果，采用人工加工小装药卷，进行周边轮廓线光面爆破孔的装药爆破施工，使其达到炮孔痕迹保存率要求。

3)爆破效果控制:装药完成后，孔口处30 cm进行封堵，堵塞质量要达到不漏气以增加爆破效果。

4)起爆控制:起爆顺序:掏槽孔→崩落孔→底孔→周边孔，半秒延发、分段起爆。以削弱振动强度，减少爆破地震波对围岩的扰动，即尽可能减少对围岩整体性和稳定性的破坏。

光面爆破最忌讳装药过量，特别是软弱围岩的拱部、拱脚处，容易破坏隧道的稳定性，可以通过增加导向孔(空孔)来解决。以便爆破时爆炸应力在轮廓线上集中，特别是导向孔处成倍增加，引导爆炸产生的径向裂隙会优先沿光面孔中心连线而成。同时由于导向孔处的应力增加，降低了其他方向上的应力分布，结果在一定范围内抑制了其他方向裂隙的发育，使围岩更少受到扰动损坏。

4.5 增加施工投入控制

1)增加导向孔(空眼)解决局部光面爆破难度，增加导向孔虽然加大了钻孔时间，但也会使装药量大幅度降低，易改善开挖成形，节省处理超挖的时间。

2)周边轮廓线光面爆破孔采用人工加工小装药卷、导爆索不耦合装药爆破，以达到炮孔痕迹保存率要求。

4.6 加强施工管理控制

1)加强作业人员技术培训，对操作水平低的工人进行现场操作培训，培训后进行实际操作考核，对仍达不到要求的给予更换处理。

2)施工技术人员实行值班检查制，每个循环的工序施工技术人员都要进行详细的检查，主要检查放样孔位的准确误差，提高钻孔质量。

3)签订洞挖质量保证责任制，实行重奖重罚，按残孔率、不欠挖，少超挖等指标达到规范规定要求的指标不同，实行不同的奖励和处罚。

5 结论

通过采取以上的质量控制措施，隧洞洞身成型质量明显提高，开挖断面技术指标符合规范要求，局部超挖基本控制在15 cm以内，炮孔痕迹保存率由初期的47%提高到72%;另外有效的超欠挖控制，不仅保证了钻孔爆破施工质量，而且避免了二次开挖与衬砌混凝土超填量，降低了施工成本，加快了施工进度。

［1］侯鸿飞.水利工程施工与质量控制简析［M］.郑州:黄河水利出版社，2009:89-91.

Analysis on Smooth Blasting Quality Control Measures for Diversion Tunnel with Small Section

GENG Zhong
(Liaoning Province Zhuizhong County Water Conservancy Technology Extension Station，Huludao 125200，China)

The bore traces of preservation rate，rock wall local super，under excavation and leveling are mainly used to evaluate the rock excavation construction quality standards.Through the diversion tunnel excavation case of emergency water supply project at Suizhong County Dafengkou reservoir，the impact reasons for the water diversion tunnel excavation blasting quality are analyzed and provide some concrete measures and methods for the tunnel smooth blasting quality control.

micro section，diversion tunnel，tunnel，smooth blasting，quality control

TV542

A

1007-7596(2014)05-0032-03

2014-01-09

耿忠(1970-)，男，辽宁绥中人，工程师，从事水利工程建设管理。