山洞油库罐室开挖施工技术分析

田伟，李旭，孙赞

（1.95338 部队，广州 510000；2.空军后勤部工程管理代建办公室，广州 510000）

1 引言

很多油库罐室建立在山洞中，这样可以很好地利用山体内恒温恒湿的环境特点，同时不易受到周围地质环境变化的影响，更易于保持油品在储存过程中性质稳定[1]。山洞油库罐室建设施工技术比较复杂，涉及爆破、通风排烟、施工排水、施工监控量测、不良地质处理等，具有一定的施工难度，同时还有一定的危险性。山洞油库罐室建设过程中，施工技术选择不当可能给工程项目建设带来安全隐患，同时影响工程建设质量、进度和成本控制目标的实现[2]。

进行山洞油库罐室施工时，需要做好详细的准备工作，包括技术准备和管理准备，通过拟定施工方案总结技术准备和管理准备的要点。做好施工准备之后，需要重点就爆破方案、烟尘监测、施工测量监控及地质情况监测与分析进行重点研究，确保在施工过程中这些要点不出现质量问题，因为这些要点属于施工质量控制监控点，每个环节的质量水平都直接影响着最终的油库罐室施工质量。本文对油库罐室开挖施工技术进行全面分析，希望能为安全施工提供理论参考。

2 做好油库罐室开挖前的准备工作

2.1 施工技术准备

施工技术准备是施工各项准备工作的核心，需要认真对待，一般包括：熟悉设计文件、实地勘测调查等。项目管理和技术人员要仔细阅读施工图纸，从宏观和微观两方面对设计图进行审核。宏观方面，主要就设计概况、施工基本数据进行审核；微观方面，主要就具体的施工技术是否与施工现场的客观条件相符合、施工方案概算是否在建设预算之内等进行审核。除了要掌握有关书面资料外，还应该进行实地勘测和调查，获得有关数据的第一手资料，确保对水准点和高程、地质构造、岩石性质和类别、地下水文条件、自然气候条件、交通条件等调查清楚，为工程项目的实施打下良好基础。

2.2 拟定施工方案

在掌握相关情况基础上，可以拟定详细的施工方案，储油罐室一般有卧式和立式两种。卧式罐室的断面一般为直墙拱形断面，是狭长结构，呈平行并列方式布置；立式罐室是球冠状穹顶和圆柱体罐体的组合体，为三维空间结构，呈葡萄粒方式布置[6]。施工方案包括罐室爆破施工技术措施、罐室支护技术措施、罐室通风排烟技术措施、罐室排水技术措施、施工顺序、出渣方式等内容。一般来说，卧式罐室采用全断面法、台阶法或CRD 法施工，立式罐室采用斜井反拉槽法施工。罐室开挖通常采用钻爆法施工，钻爆作业是洞库施工控制工期、保证开挖轮廓的关键。进行罐室开挖爆破施工时，需要注意结合罐室口部以及罐帽、罐底的几何形状以及分布位置进行掘进，为了充分发挥围岩的自承能力，减轻对围岩的振动破坏，可采用微振控制爆破技术实施全断面光面爆破，为了达到最优的爆破效果，需要根据围岩断面形状的不同设计不同的爆破参数，反复进行效果演算之后再付诸实施，减少超欠挖。执行爆破时还应观察并记录室内的通风情况、烟雾浓度及渗漏水涌现情况，采用室内通风、降烟、排水等措施进行这些恶劣工作环境因素的消除[4，5]。洞库排水遵循“做好排水、及时疏浚、避免积水、防止倒灌”的原则进行，保证期间洞库内不渗不漏，达到基本干燥要求。

3 油库罐室爆破施工技术要点分析

3.1 爆破方案选择

进行爆破方案选择时，需要提前根据当地地质情况和围岩的结构类型确定具体的施爆参数，对爆破情况进行计算机仿真，根据仿真结果对爆破效果进行评价后选定合适的爆破方案。另外，罐帽部分和罐室周围也可以选择不同的方法进行爆破，还需要综合考虑罐室尺寸、周围洞体围岩特点、炸药性质以及爆破眼间距等因素综合确定。一般来说，主体炮眼与辅助炮眼交叉分布，炮眼的深度根据炸药的性质确定，掏槽炮眼的深度可以适当增加约10%。可以选择采用水压爆破方法进行施工，注意选择防水性炸药，同时采用正向空气进行间隔装药，确保爆破质量。尽量减少对围岩的破坏，安排好起爆顺序，控制好开挖轮廓。

3.2 爆破器材选择

可以选择的爆破器材一般有雷管和炸药两类。使用前需要根据爆破工程量确定需要使用的炸药当量，结合当量进行炸药类型的选择，需要考虑到爆破成本；计算爆孔参数时，需要结合炸药眼间距和最小抵抗线的比值原则进行确定。另外，结合爆破器材的性质，可以实现罐室周边眼线及罐体辅助眼线装药量及装药密度的计算，一般来说单孔装药量是眼线装药量的2～3 倍。

4 油库罐室施工通风排烟技术要点分析

4.1 做好烟尘监测

洞库施工，不可避免地会出现烟尘扩散现象。出现的烟尘包括洞内岩土、炸药爆破剩余物、施工机械排放尾气及其他有害气体等。这些烟尘气体需要控制在一定量级范围内，超过安全标准后不仅会影响山洞内工作人员的身体健康，还会带来爆炸隐患，最终酿成施工事故。山洞内的烟尘监测，可以安排工作人员采用手持式烟尘浓度检测仪进行，主要采集一氧化碳、二氧化氮、硫化物气体的含量，超过标准值时会发出报警信号；也可以采用设置固定式烟尘监测系统的方式进行检测，这种检测系统的数据分析能力更为强大，通过对这些信号数据进行在线计算，从而精确判断烟尘超标的区域，使降烟除尘措施更有针对性。

4.2 做好降烟除尘

洞库降烟除尘采用以风、水结合为主的综合防尘措施，减小粉尘危害。在山洞洞库内布设常规新风交换机，对洞库进行24 h 不间断新风交换，在重点区域可以布设安装有尼龙布风管的轴流风机，风机运行时能够将新鲜空气压入罐室掘进面，同时将脏空气从罐室经巷道排除，这样可以长时间保持巷道内的正压环境，同时有利于保证施工环境内始终有新鲜空气。进行降烟除尘时，可以边施工边喷洒，及时使灰尘沉降，保持施工环境的湿润。另外，尽量不要在封闭空间中使用施工机械，必须使用时需要做好通风工作，避免施工机械的废气对工作环境造成不良影响；同时，施工机械的燃油尽量选择含铅量少、污染性不强的油料，这样有利于减少对环境的破坏。

5 油库罐室施工监控量测技术要点分析

5.1 施工监控量测

山洞油库罐室在建设过程中，需要重视对施工现场的数据监控与量测。对施工数据进行监控，对数据进行比较、记录和分析，发现其中与施工方案的偏差之后及时进行调整，确保能够严格按图施工，这样才能保证施工方案得到贯彻落实。实施信息化动态管理，以达到确保工程质量和进度的目的。一般监控量测包括洞内观察、水平收敛量测、拱顶下沉量测。进行洞库洞内施工监测时，需要对施工断面进行勘察，对断面施工前后的变化进行记录并对比，发现差异之后及时判断是否会影响整个洞库的结构稳定性，出现失衡、失稳现象后及时进行修复；对施工断面的裂纹情况进行监测，发现裂纹深度超过施工结构稳定性控制标准之后，需要进行稳定性强度检验，同时进行修复。

5.2 量测数据处理

对于山洞油库罐室开挖施工数据的监测需要做好记录，按照固定时间段进行比对分析，这样可以发现其中的变化规律，同时具有一定的说服力。另外，对于施工数据的表现形式，可以采用折线图、柱状图的形式，有利于施工人员进行比对和使用。对于重要的施工数据，比如，支护位置的变化情况，需要根据观测数据进行时间变量的可视化显示，从中发现位置变化情况及位置变化速率，当速率超出控制标准时需要进行人工干涉，避免继续扩大引发质量安全隐患。

6 油库罐室地质预测预报要点分析

6.1 地质素描

对断层、破碎带等需采用TSP203 地质预报仪超前探测、超前水平钻探等手段进行超前地质预测预报。同时，需要根据施工勘察探测结果对施工现场的地下环境进行可视化，建立关于工程地质水文勘察结果的三维模型，对其中的围岩分布情况、地下水分布情况、节理裂缝等进行重点表示，并根据每次开挖修建后的勘察情况进行及时修正，以增强地质素描结果的真实性与可信度。

6.2 超前预测

用地质钻机，在开挖面钻1～4 个探测孔。通过探孔岩芯及孔内涌、渗水分析探明地下水及水压情况，以及围岩变化，在钻孔的同时，记录钻孔速度、岩碴岩粉特征、含泥量、出水部位、钻杆是否突进（及深度）等，综合判断前方的工程地质和水文地质情况，及时整理超前地质预报报告并迅速反馈指导施工，施工时根据超前地质预报、施工超前探水预报及监测结果，及时采取措施加以防护。为提高地质预报的准确性，选用TSP203进行地质预测、预报，专门负责不良地质段和断层破碎带的地质超前预报。每隔100～120 m 预报一次。根据地质预报结果，经专家顾问组进行分析研究后，拟定相应对策指导施工。

7 油库罐室不良地质控制技术要点分析

对施工中可能出现的破碎带、断层等不良地质，遵循“先预报，预加固，短进尺，弱爆破，强支护，早封闭，勤量测，快反馈，控变形”的原则，配备水平钻机、TSP203 地质预报仪等仪器，采用常规地质法、声波法、地球物理法相结合的综合手段进行地质超前预报，按照“石变我变”的动态原则组织施工。顺层偏压破碎带一般地段对顺层侧采用预注浆预支护，做到先护后挖，富水地带遵循“超前探水、以堵为主、控制排水、堵排结合”的原则。对软弱围岩和不良地段，按照小断面、短进尺、早成环的原则组织施工，确保围岩稳定。

8 结语

山洞为油库储罐提供了较为安全且温湿度都适宜的储存环境，但是山洞罐室施工较为复杂，需要的施工技术具有一定的难操作性，同时具有较大的安全风险，因此，需要对山洞油库罐室的施工技术进行研究，通过技术的提升确保罐室施工质量。本文研究了山洞油库罐室施工前的准备工作，分析了编制施工方案时的通用方法；对山洞油库罐室施工时通用的爆破技术、通风排烟和施工监控量测分别进行了分析，指出了其技术要点。在后续研究过程中，应重点分析施工过程中安全隐患排查机制，通过具体分析减少施工过程中的障碍，为这些技术的应用提供更加安全稳定的环境；另外，还应结合当前信息技术的最新进展，探索信息技术与传统工程项目建设施工技术的结合点，利用信息技术的优势提升传统施工技术的效率和安全性，为山洞油库罐室建设工程的质量提升打好基础。