娘拥水电站引水隧洞高地温段爆破施工技术

赵文龙 ZHAO Wen-long

（中铁十四局集团有限公司水利水电分公司，济南 250000）

（China Railway 14th Bureau Group Water Conservancy and Hydropower Project Branch，Ji'nan 250000，China）

娘拥水电站引水隧洞高地温段爆破施工技术

赵文龙 ZHAO Wen-long

（中铁十四局集团有限公司水利水电分公司，济南 250000）

（China Railway 14th Bureau Group Water Conservancy and Hydropower Project Branch，Ji'nan 250000，China）

结合娘拥水电站引水隧洞施工实例，从爆破断面选择、爆破参数选择、装药结构选择等，三个方面分析了高温地热隧洞爆破施工的难点，针对各个难点提出解决措施，保证了隧洞的顺利施工。

高地温；爆破；施工技术

0 引言

通过检索国内外公开发表的隧洞地热施工方面的信息，隧洞内的高地温多在30～50℃之间，达到84℃的尚属首例，娘拥水电站引水隧洞地温之高、长度之大在国内外隧道施工中实属罕见。

1 工程概况

娘拥水电站位于四川省甘孜州乡城县境内，为硕曲河干流梯级（五级）开发自上而下的第二级电站，装机容量93kw。我部管段设置了4个支洞，其中出现地热的为1#施工支洞工区。1#施工支洞长度295m，支洞与主洞交点桩号里程为K0+873.97，主洞控制范围k0+050～k2+055，在支洞施工至k0+130时就开始感觉有地热，进入主洞后向下游方向地热有逐渐升高趋势。

2 地热发展情况

2008年8月19日，对1#支洞K0+0～251段进行地热温度、天然放射性及环境空气质量进行检测，在K0+150～251段洞壁现场打孔测定地温变化幅度为29.4～49.8℃，总体地温增长趋势为每进入山体10m增长1℃，在K0+240处有股状热水涌出，温度为49.8℃。根据我部统计结果，将温度统计结果列表（见表1）。

3 地热对施工的影响

受地热影响，施工人员和施工机械都受到较大影响，主要表现在以下几个方面：

表1 1#支洞工区主洞温度统计表

①长时间作业，施工人员会出现头晕、呕吐现象。②施工机械散热困难，故障率升高。③部分地段围岩表面有潮解现象，遇水即成粉末，岩面喷射混凝土不易粘结。④普通的硝铵炸药（φ32）有膨胀现象甚至将包装纸胀裂；导爆管发生软化失去弹性，挤压后无法恢复原状。⑤砂浆锚杆强度降低。⑥测量仪器精确度降低，根据测量仪器说明书正常工作环境温度范围为-20℃～45℃。

4 高地温段爆破设计方案

4.1 必须满足的必要条件 要达到以上必要条件必须通过集中快速装药和孔内装药、孔外起爆的方法。经过反复试验，通过向孔内注入冷水，1.5小时后炮孔内温度可降低至25℃，要回升到规范要求的35℃需要30分钟时间，所以要达到火工品使用安全，必须在30分钟完成装药爆破作业。由必要条件通过反向计算来确定一次起爆孔的数量和配备爆破工的数量来保证火工品的使用安全。

4.2 一次开挖断面的选择 娘拥水电站引水隧洞普通地段开挖断面为40m2，地热段开挖断面受装药时间限制，装药时间应满足在孔内温度回升至规范要求的35℃以下时完成爆破作业。每个爆破工在掌子面装药数量，在半个小时以内不超过4个炮孔，经过反复比较，上台阶高度控制在3.3m，炮孔数量50个，钻爆工数量8个人可满足在半个小时内完成装药爆破的工作。并且在装药过程中要明确每个炮工装药的具体孔位和数量，实行分区负责，总体时间控制的原则。

为缩短装药时间，分为上、中、下三个台阶进行开挖，上台阶高度控制在23.0m，中台阶控制在3.0m，下台阶控制在1.5m。首先进行上台阶的施工，再进行中台阶的钻爆，上台阶与中台阶之间距离为5～8m，待上、中台阶通过高地温段后再进行下台阶的施工。具体见图1。

图1 台阶法开挖示意图

4.3 爆破参数的选择 由于地热段处于热水断层内，本身围岩就比较破碎，加之地热对岩石的物理化学性能产生一定影响，更加降低了岩石的强度。所以在爆破时采用“短进尺、弱爆破、早封闭、强支护、勤量测”的方法，控制一次装药量不仅可以减少对围岩的扰动，而且能缩短装药时间，保障作业安全。根据围岩类别掏槽眼深度为2.5m，辅助眼和周边眼深度为2.0m。掏槽眼采用楔形掏槽，周边眼间距40cm，辅助眼均匀布置，炮孔数量为50个。爆破参数的选择要根据围岩类别及时调整。

4.4 装药结构的选择 采用孔内装药、孔外起爆的方法。孔内装药采用将炸药装入硬塑料管内的办法，硬塑料管直径为φ40mm，先将φ32mm直径的炸药绑在导爆索上，将绑好的导爆索和炸药预先装入硬塑料管，具体见图2。在将硬塑料管插入炮孔内，硬塑料管装入炮孔后保证导爆索在孔外的长度不小于50cm，以便于孔外联线。采用硬塑料管装药不仅可以缩短装药时间，还可以防止岩石热传导，起到隔热的作用。

图2 爆破孔装药示意图

尽量避免导爆管雷管在炮孔内直接接触岩石，防止雷管因高温产生自爆，或导爆管脚线遇高温软化变形产生拒爆。孔外联线的方法：将炮孔外露出的导爆索和导爆管雷管用胶带捆绑在一起，再按照正常情况下联线方式起爆即可，具体见图3。

图3 联线示意图

普通的炮孔钻头一般采用φ40mm的钻头，打孔直径为φ42mm，为将硬塑料管顺利装入孔内，地热段的钻头采用φ50mm，打孔直径φ52mm。

4.5 装药爆破安全措施 为加强对施工人员的保护，保证正常施工，采用轮班制进行开挖爆破，即每个开挖工序由两班爆破人员轮换施工，一班人员施工2～3个小时后，然后由另一班人员接替施工。

通过对冷却循环水降温后爆破孔内温度回升到不能安全装药时间的量测，计算出在该时间段内总共能安装好几个爆破孔决定开挖断面的大小。

5 其它保障措施

5.1 降温系统保证措施 为达到规定的隧洞内工作标准，设定了三大交叉立体降温系统：

①通风降温系统：洞口设置294kw的通风机24小时不间断向洞内压风，在主洞下游设置三组射流风机增加风量流速；

②喷雾降温系统：进入主洞后下游每间隔10m安装一道喷雾器向洞内喷射雾状冷水；

③炮孔冷却水系统：由洞外向掌子面输送冷水注入爆破孔内，待孔内温度满足装药时，立即集中快速装药爆破。

5.2 中暑症的防治措施 下游爆破开挖采用每循环两班制，减少工人在高温环境下的作业时间；工作期间加强葡萄糖以及盐水的供应，及时对工人消耗的水分、盐类、维生素加以补充。

5.3 热水烫伤的预防措施 掌子面开挖前布设热水探孔，对出水点进行定位；确定出水点后采用透明塑料纸做挡、掩屏幕，同时在钻机前部设置挡板，加大钳杆长度。

6 结束语

本文通过对高地温出现的原因、施工的影响、爆破施工的方案研究以及相关保证措施实施等，系统的论述了高地温爆破施工的关键技术，其中最关键是爆破施工方案的设计与总结，是经过反复试验论证、实践检验取得成功的，针对性很强，可以为类似工程施工提供借鉴作用。

[1]曹红奋，梅国梁编.传热学理论基础及工程应用[M].北京：人民交通出版社出版，2004.

[2]桥隧工程网.高地温环境下的隧道隔热、防水、堵水技术及支护材料、结构形式研究报告[R].2006.

[3]中华人民共和国卫生部.GBZ 1—2002，工企业设计卫生标准[S].2004.

Blasting Construction Technology of Diversion Tunnel in High-temperature Area of Niangyong Hydropower Station

Combined with the example of diversion tunnel construction of Niangyong Hydropower Station,from the three perspectives of the selection of blasting parameters,blasting parameters and loaded constitution,the paper analyses the difficulties of high-temperature geothermal tunnel blasting construction,and proposes some measures to ensure the smooth construction of tunnel.

high-temperature area；blast；construction technology

赵文龙（1978-），男，河北保定人，毕业于石家庄铁道学院，研究方向为桥隧工程。

TV554

A

1006-4311（2014）11-0143-02