浅析长距离小洞室快速开挖施工技术

吴正茂

中国葛洲坝集团股份有限公司三峡建设公司 湖北 宜昌 443000

1 项目简介

白鹤滩引水发电系统在地下厂房迎水面侧从上而下布置了七层灌排廊道，其中第Ⅰ层灌排廊道位于顶层，第Ⅶ层灌排廊道位于底层。灌排廊道及排水廊道典型断面尺寸为3m×3.5m（宽×高），局部洞段断面尺寸4.0 m×4.5 m（宽×高）、5.0 m×5.0 m（宽×高），运输通道断面尺寸均为5.0 m×5.0 m。灌排廊道及排水廊道开挖断面小：大多断面尺寸为3m×3.5m（宽×高），需综合考虑风、水、电布置，开挖难度较大。

灌排廊道及排水廊道开挖距离长：大多洞室长度在469.29m～1031.72m，如此长距离洞室在通风、散烟、出渣等问题上也面临较多难题，如何能保证小洞室的快速开挖，需制定一套完备的开挖方案。

目前长距离小洞室开挖施工技术已成功运用于白鹤滩右岸地下厂房灌排廊道开挖工程，在开挖方法、爆破设计及出渣设备选用方面均有独到之处，受到业界的一致好评。

2 主要施工方案

2.1 施工方法

（1）开挖方法：排水廊道开挖典型断面尺寸为3m×3.5m，采用全断面开挖掘进，开挖施工采用自制可人工移动钻爆平台配气腿钻钻孔，初喷和随机锚杆支护紧跟开挖作业面。

（2）爆破设计：经现场反复试验，爆破参数调整为：钻孔孔径φ42，掏槽孔孔深2.8m，掏槽孔和辅助孔孔内药卷直径φ32，偶合装药；周边孔孔深2.5m，周边光爆孔炸药采用半根φ32炸药，不偶合间隔装药；崩落孔孔深2.5m，崩落孔药卷直径φ32mm，连续装药；周边孔及底孔孔距45～50cm，选用φ32mm药卷，光面爆破，间隔装药。爆破孔起爆采用非电毫秒雷管，光爆孔采用导爆索引爆。爆破效率较高。

出渣方式：根据小洞室特点，渣料采用经过改装的“永力通100型”扒渣机配套三轮农用车出渣，出渣速度较快，渣料转至施工支洞交叉处设置的堆渣场地卸渣，不影响掌子面下一循环开挖。

2.2 施工工艺流程

洞挖施工工艺流程如图1。

图1 小洞室洞挖工艺流程框图

（1）测量放样。施工测量放样采用全站仪，测量作业由专业人员实施，每排炮后进行洞室中心线、设计规格线测放，并根据爆破设计参数点布孔位。开挖断面测量在喷混凝土前进行。定期进行洞轴线的全面检查、复测，确保测量控制工序质量。同时，随洞室开挖、支护进度，每隔5m在两侧洞壁设一桩号标志。洞内测量控制点埋设牢固隐蔽，作好保护，防止机械设备破坏。

（2）钻孔作业。采用自制可人工移动平台车配YTP-28气腿钻造孔，由合格钻工严格按照测量定出的中线、腰线、开挖轮廓线和测量布孔进行钻孔作业。造孔前先根据拱顶中心线和两侧腰线调整钻杆方向和角度，经检查确认无误后方可开孔。各钻工分区、分部位定人定位施钻，实行严格的钻工作业质量经济责任制。光爆孔及掏槽孔的偏差不得大于5cm，其他炮孔孔位偏差不得大于10cm。

（3）装药、联网、起爆。装药前用高压风冲扫孔内，炮孔经检查合格后，方可进行装药爆破；炮孔的装药、堵塞和引爆线路的联结，由考核合格的炮工严格按批准的钻爆设计进行施作，装药严格遵守爆破安全操作规程。

掏槽孔由熟练的炮工负责装药，光爆孔用药卷捆绑于竹片上间隔装药。廊道开挖利用自制移动平台作为登高设备装药，掏槽孔和其他爆破孔装药要密实，堵塞良好，严格按照爆破设计图（爆破参数实施过程不断调整优化）进行装药、用非电雷管联结起爆网络，最后由炮工和值班技术员复核检查，确认无误，撤离人员和设备，炮工负责引爆。

（4）安全处理。爆破后，用装载机（或人工）清除掌子面及边顶拱上残留的危石及碎块，保证进入人员及设备的安全，岩面破碎洞段在进行安全处理后，可先喷一层5cm混凝土，出渣后再次进行安全检查及处理。在施工过程中，经常检查已开挖洞段的围岩稳定情况，清撬可能塌落的松动岩块。

（5）出渣及清底。开挖渣料采用永力通100型扒渣机装渣，三轮农用车运输出渣。出渣完毕后装载机配合人工清除工作面积渣，为下一循环钻爆作业做好准备。

3 结束语

白鹤滩水电站工程小洞室纵横交错，跨度小，距离长，工期紧，开挖难度大。结合小洞室、长距离施工特点，在计划及具体实施过程克服诸多困难，实施过程中有如下发现及创新点：

（1）特制了可人工转移的钻爆台车：因排水廊道典型断面尺寸为3m×3.5m（宽×高），根据实际需要加工了适合小洞室开挖，可人工转移的钻爆台车，使用方便，节省时间。

（2）制定符合小洞室的爆破设计：因洞室狭长，在按照原爆破设计爆破循环后，均出现爆破不完全现象（中间掏槽孔未能完全爆破），为解决该问题，经过多次爆破尝试，最终将掏槽孔孔深由原来设计的3.0m调整为2.8m，用自制钻杆钻进，保证了一次性爆破完全，避免欠挖、补炮，相对加快了施工进度。

（3）采用适合小洞室出渣设备： 因洞室过小，常规装载机等出渣设备不能满足现场要求，结合现场实际情况，采用经过改装的“永力通100型扒渣机”配合农用三轮车出渣，该扒渣机轻便、灵活，接380V电缆启动出渣，工作时零污染，低噪音，能够快速转移渣料，进一步加快了施工进度。

目前白鹤滩水电站右岸地下厂房长距离小洞室开挖施工技术已相对成熟，与国内同类施工技术相比克服了爆破不完全，存在较大石渣以及常规设备出渣环境差、速度慢等问题。是一种值得推广的开挖施工技术。