古田溪一级改扩建工程引水隧洞开挖施工技术

摘 要：古田溪一级电站改扩建工程引水隧洞长1513.356m，于2014年3月15日主洞开始开挖，2014年10月13日开挖贯通。隧洞开挖质量较好，平均半孔率达90.25%。各项开挖爆破施工参数对类似地质条件的隧洞开挖具有借鉴意义。

关键词：引水隧洞；开挖；工程地质

1 工程概况

古田溪一级水电站改扩建工程位于古田县境内，装机容量110MW，拦河坝利用原一级电站大坝，新建枢纽主要建筑物由进水口、引水隧洞、调压井、高压引水道、地面发电厂房等组成。进水口为隧洞竖井式，其中引水隧洞为开挖洞径7.6m、底宽6m的圆形扩底断面，开挖断面积为46m2，隧洞全长1513.356m。

2 工程地质条件

引水隧洞沿线为中低山地貌，地表多覆盖，沟谷发育，上覆山岩厚度一般为50～200m，进出口段较薄，为10～20m。隧洞沿线地表表层为第四系坡残积含碎石、孤滚石黏土层，洞身岩体为侏罗系上统南园第二段流纹质晶屑凝灰熔岩，岩石致密坚硬。隧洞沿线发育有断层12条，断层带宽0.30～0.50m，断层破碎带多以石英脉为主，部分充填碎裂岩，断层泥充填。节理裂隙较发育，主要发育有2组，节理面较平直延伸，微张～闭合状，局部有薄层铁锰质充填，围岩多干燥，局部潮湿渗水。

开挖完成后通过分段统计，隧洞围岩工程地质分类为：Ⅱ类围岩868m，占57.4%；Ⅲ类围岩645.306m占32.6%，隧洞工程地质条件较好。经过设计研究确定，对其中835m（55.67%）进行支护，支护型式多采用锚喷和加强锚喷（布置龙骨筋）。

3 隧洞开挖

3.1 隧洞开挖主要技术要求

在招标时由于隧洞大部分不进行钢筋混凝土衬砌，因此对开挖表面的平整度提出了严格要求。隧洞周边采用预裂和光面爆破，预裂和光面爆破后应达到如下要求：（1）残留炮孔痕迹应在开挖轮廓面上均匀分布；（2）炮孔痕迹保存率：微风化和新鲜完整岩体应大于80%，弱风化岩体不小于50%；（3）孔壁完整程度：相邻两孔间的岩面平整，无明显的爆破裂隙；（4）相邻两茬炮之间的台阶或预裂爆破孔的最大外斜值，应小于15cm；（5）所有地下洞室爆破必须采用非电雷管；（6）预裂爆破后，应形成贯穿连续性的裂缝。

以上要求均在合同技术条款中作了明确规定。

3.2 施工方案

引水隧洞采用4m×4m小导洞先行、后二次扩挖成型和八字楔形掏槽、全断面一次成型的两种施工方法进行开挖。施工时按照新奥法原理：少扰动、早喷锚、快封闭、勤测量进行施工，采用手风钻造孔爆破，人工装药，周边孔光面爆破，起爆采用非电毫秒雷管分段联网，电雷管起爆，爆破后采用侧卸式装载机和自卸汽车出渣，每循环进尺2.8m。

引水隧洞开挖施工程序主要是：测量放样，人工安全清撬、清底，钻孔，装药、联网、起爆，通风排烟、检炮，出渣、机械安全撬挖。

通过爆破试验确定了钻爆参数，顶拱周边孔孔距为53cm，边墙周边孔孔距为50cm，装药线密度为0.262kg/m，孔向偏差控制在3度以内。

在部分较发育地段开挖中，采取“短进尺、弱爆破、勤检查、早支护”的措施。根据不同情况选择不同的支护方式。对引0+000至引0+117段采用随机锚杆、素喷混凝土支护方式；对引1+192至引1+228段采用系统锚杆、挂网喷锚支护方式。

4 质量控制要点

4.1 测量控制

（1）所有光爆孔均采用测量仪器放样，放样采用全站仪，由专业测量人员操作。

（2）每排炮、每个光爆孔必须放出样点，拱肩、顶拱、边墙切线点等形体控制点必须布置一个孔，且均需放出后方向点，同时在边墙上标出超欠挖值，以供钻工控制钻孔角度。

（3）开挖过程中及时复核洞轴线及开挖断面形体尺寸，出现误差及时纠偏。

4.2 钻孔

钻孔采用统一长度规格的钻杆，并根据钻孔深度在钻杆上用红油漆标示孔深控制标记。起钻时严格控制起始50cm的孔位孔向，检查孔位误差符合要求后继续钻进，并在钻进过程中及时检查，发现误差后及时纠偏。光爆孔孔位偏差不得大于5cm，主爆孔孔位偏差不大于10cm。垂直孔和斜面孔严格按设计或规范要求控制偏差，不合格孔采用砂浆回填后重新造孔。

钻孔完成后按“平、直、齐”的要求进行检查验收，合格后进入下一工序。

4.3 装药起爆

光爆孔间隔装药，采用毛竹片绑扎控制间隔距离。装药结束后，由质检人员检验检查周边孔是否用间隔装药，同时检查间隔装药的药卷直径和间距以及装药结构形式等爆破设计参数是否满足措施要求，严防用错雷管段位。最后检查周边孔的起爆顺序是否满足爆破设计要求。

5 引水隧洞开挖进度

II、III类围岩开挖每一循环历时8h，其中钻孔、出渣各4h，每日两班，日进尺5～5.4m，计划月进尺100m。III、IV类围岩考虑临时支护时间，每一循环历时12h，其中钻孔4h，出渣4h，临时支护4h，日进尺4.25～4.5m，计划月进尺100m。

引水隧洞开挖自2014年3月15日开工，由1#、2#施工支洞两个工作面进行开挖，2014年10月13日开挖贯通，历时约7个月，上、下游段平均月进尺分别为104m/月和118m/月，最高月进尺156.9m/月和151.8m/月，最低月进尺68.3m/月（由于炸药供应影响）。

6 引水隧洞开挖成果

开挖爆破质量总体较好，洞挖后岩面无松动岩块，表面规格平整，前后排残孔基本保持在同一边线位置上，大部分洞段的顶拱光爆平整度较好，边墙略差。隧洞爆破半孔率较高，根据统计结果分析，平均半孔率达90.25%，爆破岩面基本无欠挖，但受凝灰熔岩节理密集的影响，部分药量从裂隙中释放，导致孔间叠加冲击波切割岩体不彻底，孔间岩体沿节理面撕裂，造成局部欠挖，但无大面积欠挖。

7 结束语

针对古田溪一级改扩建工程引水隧洞的流纹质晶屑凝灰岩，岩体坚硬，密度高，脆性大等地质特点，通过对开挖爆破施工方案研究，爆破设计参数的试验和调整，质量控制措施的落实，动态合理的调整爆破施工控制参数，确保了开挖爆破的成型规格和施工进度，提高了爆破效率、降低了施工成本，实现了各项开挖爆破施工控制目标。

作者簡介：魏艳清（1986-），女，福建古田人，本科，助理工程师，研究方向：生产管理。