光面爆破在天水市城区引洮供水工程中的应用

2015-04-04王斌斌甘肃水投天水供水有限责任公司

河南水利与南水北调 2015年24期

□王斌斌（甘肃水投天水供水有限责任公司）

0 前言

从甘肃省天水市城区引洮供水工程的地理位置发现，该工程总体的布置呈现“L”形，工程建设的主要目的是缓解天水市城区人们在生产以及生活上的用水紧张状况，保障天水市经济持续快速发展的用水需求。

1 工程概况

天水市城区引洮供水工程2#隧道总长在8720m，工程穿越了渭河和藉河分水岭。工程中主要的引水方式是自流型的，且并无压力产生，属于输水隧道，具体设计的引水流量为2.1m3/s。在该工程施工中隧洞桩号设置为137+168到139+865.50段，类马蹄形的断面型样式，长度在2697.50m，而净断面尺寸具体为2.10m×2.577m（B×H）。

在桩号为139+865.50到145+888.00段隧洞横断面，主要形式为圆拱直墙型，总长度为6022.50m，净断面尺寸为2.10m×2.50m（B×H），2.10m净宽，1.45m直墙段高，1.05m拱高，顶拱圆心角保持在180°。该隧道工程为Ⅲ等中型等别，2#隧洞为三级建筑物。

该输水隧洞地理位置处于天水市甘谷县和秦州区交界处，而该隧洞需要穿越渭河和藉河的分水岭。设计中对该隧洞工程进行了分区，具体分为古生界牛头河群地层、新近系地层、古近系地层、第四系地层，其中在牛头河群地层存在华力西期侵入岩的分布，最大埋深有309m，而沟道实际最浅的埋深为61m。

2 光面爆破在天水市城区引洮供水工程中的应用

2.1 爆破工艺及相应的参数设计

钻爆设计具体利用的是全断面光面爆破施工；钻机机械选择的是YT-28气腿式手风钻；炸药材料主要选择的是2号岩石乳化炸药，药包直径的确定结合爆破工艺与2#隧洞的实际地质情况，选择5m非电毫秒雷管，导爆索利用的是塑料型的。

结合施工设计要求，隧道掘进的掏槽眼设置在掌子面中心偏低的位置，需要先进行起爆以方便中心岩石的抛掷，促进围岩临空面的增加，保证处于最佳的爆破位置。具体结合现场试验和工程类比法，采用“单空孔菱形掏槽”的型式处理2#隧洞，引爆主要利用非电毫秒雷管。在爆破的过程中主要通过导爆管连接形成的爆破网络，通过导火线对火雷管的作用，接着利用塑料导爆管，对传爆雷管及非电毫秒雷管产生作用，最终达到爆炸的目的。在整个起爆过程中首先引爆的是掏槽孔，其次为崩落孔，最后为周边孔。

光面爆破的具体参数要在试验之后确定，对于每次爆破后的效果进行分析总结，需要对半孔率及轮廓的平整度进行测量，对爆破影响围岩的程度进行确定，最后确定合理的爆破参数。

另外要注意炮孔堵塞的长度，必须保证超过抵抗线的长度，一般情况下的堵塞长度在60～100cm之间。堵塞材料采用均匀混合的黄泥和砂子。

2.2 隧洞设计

2#隧洞为过流隧洞，结合施工的具体要求，对隧洞断面进行设计。为保证施工步骤的方便采用的断面型式为城门洞型，断面尺寸分别为2.10m净底宽、1.45m直墙高、1.05m顶拱半径、180°的顶拱圆心角。该隧洞内并没有压力明流流态。该隧洞断面的水力要素见表1：

表1 隧洞断面水力要素表

隧洞洞门采用C20混凝土重力式挡土墙，洞帘边坡护坡采用挂混凝土喷护或者预制混凝土网格，排水沟设置在开挖边坡的坡脚处，衬砌时采用的是C20混凝土预制版，排水沟出口连接到洞帘外，还要考虑施工的地形条件。

2.3 施工组织设计

结合天水城区引洮供水工程2#隧洞的具体施工条件，进行施工组织设计，在不同方面保证施工的条件。在基础设施及相关材料方面，需要保证充足及时，比如说施工材料，无论是工程的钢筋、钢材还是木材、油料、炸药等，以及施工设备运转正常的维修保障工作，都要在施工之前安排好，在控制好成本的原则下要重视其质量标准。施工过程中混凝土供料要与供货单位保持密切的联系，避免施工过程中出现材料短缺现象。

施工过程中由于地形地质存在的条件制约因素，给沿线支洞的布置带来一些障碍，施工支洞的主要类型为深长斜井或者竖井，无论是施工通风还是出渣，都存在一定的难度，所以在进行施工组织设计时都要对其技术经济性进行规划。

施工中隧洞的主洞断面型式是城门洞形，施工过程的控制主要通过双工作面和双联接设计实现。另外在布置施工支洞时，要充分考虑施工工期的要求，在长隧道施工中尽可能增加施工支洞的布置，另外要合理增加施工工作面，从而加快整个工程的进度。

另外还要考虑施工交通状况，在场内交通方面，要对受到洪水影响的道路进行修整，而可直达洞口附近并且路况良好的道路，可以在实际施工中直接应用。除此之外需要结合施工的具体情况设置需要的主营地，分别控制不同施工段的具体工作，从而保证整个工程的质量。

2.4 环境保护设计

在工程实施过程中同样要重视施工过程对环境的破坏程度。该项目中主要在施工期对水资源产生一定的污染，这主要是由于施工中的生产废水及生活用水的排放，为此我们提出一些具体措施。

在处理混凝土拌合以及护养废水时，要对混凝土的拌合方式及护养方式进行优化，采用简易混凝沉淀法，布置必要的简易沉沙池，防渗处理主要利用防水布或者塑料膜，当收集的废水达到一定量后添加一定量的絮凝剂，经沉淀处理之后，可以重新利用沉沙池上部的清液，自然干化沉淀的污泥，送至环保部门进行填埋处理。养护混凝土主要利用草帘或者塑料薄膜，对养护用水量要进行控制，对于无法收集的养护废水则采取自然蒸发的方式。

对施工机械维修保养废水进行处理时，如果废水中含有一定的油，则首先需要利用沉砂滤油池进行收集，废水处理后可用于降尘或者绿化，避免修理机械的废水对周边水体的影响。另外还可以通过在机械保养站废水汇流处设置隔油材料，含油废水会自动流入水池，之后对浮油进行抽回。这种方式要注意定期对池内污垢进行清理，保证废水的排放是达标的，废水经过处理之后可以浇洒道路或者树木。

2.5 水土保持设计

该施工项目属于甘青宁黄土丘陵国家级水土流失重点治理区，所以需要符合水土流失防治目标。首先要对弃渣场占地范围进行表土剥离，另外所占用园林以及其他草地的区域也需要进行表土剥离，保持剥离厚度在30cm。堆渣之前，需要在剥离表土种植一些草等进行防护；堆渣之后，作为渣场覆土。

在弃渣场，如果属于耕地类型的占地，则需采取复垦措施，在施工过程占用的荒地要在弃渣场平整处理之后种植草，优先选择紫花苜蓿；在施工生产及生活区、临时街道区占用的耕地，可以部分采取复耕的措施；如果存在一定裸露的临时堆土开挖面，则需要结合实际的施工设计，及时进行彩条布苫盖处理，保证裸露面不暴露出来。另外要注意的是在施工过程中车辆或者其他运输设备必须保证固定的形式路线，避免对地面造成过大的振动现象，以保持原地貌状态。