猴子岩水电站溢洪洞分层爆破施工技术

夏 欣， 钟 权， 张陈林

(1.中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司， 四川 成都 610072； 2.中国葛洲坝集团第一工程有限公司， 湖北 宜昌 443000)

猴子岩水电站溢洪洞分层爆破施工技术

夏 欣1， 钟 权1， 张陈林2

(1.中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司， 四川 成都 610072； 2.中国葛洲坝集团第一工程有限公司， 湖北 宜昌 443000)

猴子岩水电站是国内第二高混凝土面板堆石坝。本文针对猴子岩水电站溢洪洞断面大、地质条件差等特点，总结分析了溢洪洞分层爆破施工技术，并对施工道路布置、施工风水电供应等现场施工组织进行了阐述，可为类似工程提供借鉴和参考。

猴子岩水电站；溢洪洞；分层开挖；光面爆破

0 前 言

爆破技术广泛应用于水利水电、采矿及交通等各个领域。工程施工中为保证保留岩体按设计轮廓面成型并防止围岩破坏，必须采用轮廓控制爆破技术，预裂爆破和光面爆破是工程爆破施工中常用的轮廓控制爆破技术[1-4]。超大断面隧洞施工难以一次爆破开挖成型，往往需要采用分层开挖方法。分层爆破开挖能较好地集光面爆破和预裂爆破的优点于一体，其顶拱层开挖采用光面爆破，中下层开挖采用预裂爆破。在超大断面隧洞施工中，必须充分发挥光面爆破与预裂爆破的技术优势，科学合理地进行现场施工组织，以减少隧洞围岩超欠挖，并确保隧洞围岩稳定与现场施工安全。

1 工程概况

1.1 猴子岩水电站

猴子岩水电站位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内，是大渡河干流水电梯级开发的第9级电站，上游为丹巴水电站，下游为长河坝水电站。电站开发的主要任务为发电，总装机1 700 MW，水库正常蓄水位1 842 m，总库容为7.06亿m3，具有季调节能力。枢纽建筑物主要由拦河坝、两岸泄洪及放空建筑物、右岸地下引水发电系统等组成。拦河坝为混凝土面板堆石坝，坝顶高程1 848.50 m，坝顶总长278.35 m，坝顶宽度14 m，最大坝高223.50 m。

1.2 溢洪洞

溢洪洞位于大坝下游右岸的山体内，由开敞式进口段、无压洞段、明渠泄槽段和出口挑流鼻坎段组成，总长约1 154 m。溢洪洞无压洞段，全长约824 m，为城门洞型，洞身围岩为薄层～中厚层～巨厚状白云质灰岩及变质灰岩组成，局部夹含绢云母钙质石英片岩。开挖断面根据Ⅲ～Ⅴ类围岩为(17.64～18.40)m×(25.52～26.20)m(宽×高)，顶拱半径为9.445～9.825 m，圆心角为138.08°～138.91°。

2 施工方案

2.1 施工程序

溢洪洞开挖分进口和出口两个工作面，开挖尺寸达18.40 m×26.20 m(宽×高)，难以一次开挖成型，必须采用分层爆破开挖。洞身开挖分3层进行，依次为顶拱层、中层和下层。顶拱层开挖主要采用两个半幅、周边光面爆破方式进行；中下层开挖采用垂直钻孔梯段爆破方式进行，其中，下层开挖采用孔底空腔装药。

2.2 施工方法

(1)顶拱层钻爆开挖采用两个半幅进行，由人工在自制钻爆台车上操作气腿风钻造孔，人工装药，非电毫秒雷管分段起爆，微差爆破。其中，钻爆先施工半幅采用直孔掏槽方式，后施工半幅以先施工半幅为临空面进行水平钻孔。

(2)中下层开挖主要采用CM351型液压钻机垂直钻孔进行梯段爆破，其中Ⅲ类围岩侧墙采用100B型潜孔钻造孔并进行预裂爆破；Ⅳ～Ⅴ类围岩侧墙预留2 m厚保护层，采用O1-30型手风钻造孔。下层开挖时，梯段爆破垂直钻孔采用孔底空腔装药，即柔性垫层充填孔底。

(3)爆破渣料采用1.6 m3液压反铲和3.0 m3侧卸式装载机配15 t自卸汽车出渣，掌子面需由液压反铲配合人工清理危石。

(4)鉴于溢洪洞底板与1001号交通洞顶拱间岩层较薄，该段溢洪洞施工采取“短进尺、弱爆破”的方式进行爆破施工。

2.3 钻爆设计

溢洪洞洞身围岩类别分为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类，不同类别围岩钻爆参数略有差异，本文主要以Ⅳ类围岩为对象进行分析。

(1)顶拱层钻爆参数。顶拱层钻爆开挖采用两个半幅进行，气腿风钻造孔，采用非电毫秒雷管微差爆破技术。钻孔直径Φ=42 mm，药卷直径d=32 mm，孔距a=35～80 cm，线装药密度q=100～200 g/m，炸药单耗为0.67～0.82 kg/m3，最大段单响药量为9.54 kg。

钻爆参数见表1，爆破设计主要技术参数见表2，钻爆设计见图1、2。

图1 顶拱层开挖钻爆设计

图2 掏槽孔大样

部位孔名孔径/mm孔深/cm孔距/cm孔数/个药径/mm单孔药量/kg总药量/kg掏槽孔4217011320.758.25先挖半幅崩落孔4215065～80124320.5365.72周边孔421503544320.125.28合计17979.25崩落孔4215065～80112320.5359.36后挖半幅周边孔421503543320.125.16合计15564.52

表2 爆破设计主要技术参数

(2)中下层钻爆参数。中下层开挖主要采用CM351型液压钻机垂直钻孔进行梯段爆破，钻孔直径Φ=90 mm，孔距a=0.8～2.5 m，药卷直径d=32 mm及70 mm，线装药密度q=300～350 g/m，炸药单耗为0.66 kg/m3。中层开挖布孔立面见图3。

2.4 施工资源配置

溢洪洞开挖分进口和出口两个工作面，洞身开挖期间共投入人力资源约160人，投入机械设备有40台YT-28气腿风钻、1台D7型液压钻机、1台CM351型液压钻机、10台100B型潜孔钻、2台3.0 m3侧卸装载机、4台1.6 m3液压反铲和15台20t自卸汽车等。

3 施工布置

3.1 施工道路

进口工作面施工道路主要为1001号交通洞、10号公路、S211公路、猴子岩大桥和1号公路，出口工作面施工道路主要为工作面到10号公路的临时施工道路、10号公路、S211公路、猴子岩大桥和1号公路，局部临时施工道路根据需要进行了适时调整。

图3 中层开挖布孔立面

3.2 施工供风

主要用风设备为隧洞开挖钻孔作业的手风钻及气腿风钻等。分别在进出口附近布置了6台和4台20 m3空压机。

3.3 施工供水

在溢洪洞附近溪沟内设立水源处，分别引至隧洞进出口附近的蓄水池，为隧洞开挖各工作面提供施工用水。

3.4 施工供电

分别在溢洪洞进出口附近设置1台1 000 kVA的变压器，并从猴子岩大桥附近的业主提供的电源点接线，提供施工用电。洞内成型洞段每8 m布设一盏25 W节能灯，离掌子面30 m处采用投光灯。

3.5 施工通风

在溢洪洞进出口分别布置2台2×90 kW轴流风机接1 200 mm风筒至开挖掌子面，采用压入与吸出混合方式进行施工通风。

3.6 施工排水

溢洪洞出口段为顺坡，利用坡降自流；进口段为逆坡，在掌子面附近设置集水坑并采用潜水泵进行抽排。

4 结 语

猴子岩水电站溢洪洞属超大断面隧洞，其爆破开挖需分层进行，并采用光面爆破及预裂爆破等轮廓控制爆破技术。猴子岩水电站溢洪洞爆破效果十分良好，爆破后轮廓较为圆顺，炮茬错台一般小于10 cm，炮孔残孔率达96%。实践证明，采用合理的钻爆参数，利用轮廓控制爆破技术的优势，并科学有序地进行现场施工组织，超大断面隧洞爆破施工能够达到安全、快速的施工目的。猴子岩水电站溢洪洞分层爆破施工的成功经验，可为类似工程提供借鉴和参考。

[1] 朱永国, 张岩. 猴子岩面板堆石坝关键技术问题及建设进展[C]//水库大坝建设与管理中的技术进展—中国大坝协会2012学术年会论文集. 2012.

[2] 张正宇,张文煊,吴新霞，等. 现代水利水电工程爆破[M]. 北京:中国水利水电出版社,2003.

[3] GB5389-2007 水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范[S]. 北京:中国标准出版社, 2007.

[4] 张东明, 何洪甫. 预裂爆破在隧洞施工中的应用[J]. 自然灾害学报, 2010(2):68-73.

2016- 02- 29

夏欣 (1991-), 女, 四川成都人, 助理工程师, 从事水利水电工程施工与监测设计。

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1003-9805(2017)04-0063-03