金河电站导流隧洞洞挖施工技术

金河电站导流隧洞洞挖施工技术 罗宗伟 金连军 王 飞 [摘 要] 金河电站导流隧洞工程是大坝截流的关键项目，洞身开挖的质量和工期制约着后续工程的 施工，通过对各工序进行优化，提高单循环的时间，保证了导流洞的洞挖按期完成。 [关键词] 导流隧洞 洞挖 施工 钻孔爆破 1 工程概况 金河电站系跨流域引水发电工程，首部枢纽采用围堰一次拦断河流，右岸导流隧洞过 流的导流方式。导流隧洞施工的导流标准为 2 年一遇，相应洪水标准 Q=377 m3/s。导流 隧洞洞身长约 226.9m，宽 5.4m，高 8.0m，圆拱直墙型。洞挖工程量为 11960m3。 1.1 地质情况 导流洞洞身置于 T3d 砂岩、砂页岩互层中，垂直埋深 30～200m，岩体弱风化～新鲜， 呈薄层状～厚层状结构，Ⅲ类围岩为主。进出口浅埋段、局部挤压破碎带、煤线集中带为 Ⅳ～Ⅴ类，围岩稳定性差～极差。 1.2 气候条件 工程所在地海拔 3000m 以上，冬季气候干冷、空气稀薄、日温差大，极端最低气温 -20.7℃，最低月平均气温为-4.3℃，多年平均相对湿度为 51%，最大冻土深度 81cm，最 大风速 18m/s，年降雪日数 18.9d。 1.3 施工简介 导流隧洞开挖断面宽 6.2~6.6m，高 8.8~9.2m，开挖施工分上、下台阶，由进、出口 相向朝内掘进。上台阶采用全断面开挖，下台阶采用预留光面层，爆破中槽的方式开挖， 侧翻装载机自卸汽车出碴。隧洞于 2002 年 1 月实现了进、出口提前挂口进洞，5 月 12 日 上台阶全线贯通，5 月 25 日下台阶开挖完成，历时 4 个月。 2 隧洞施工技术 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 2.1 采用简易、安全有效的支护方式，提前挂口进洞 导流洞进、出口均为Ⅴ类围岩，各种裂隙组合，造成局部不稳定块体。岩石破碎，自 稳能力差。为保证安全挂口进洞，根据该处岩石为石英砂岩，强度较高，同时冬季气温均 在零下，混凝土喷护达不到质量要求，故采用超前锚杆进行临时支护。 锚杆 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 情况：在洞口开挖断面轮廓线外 25cm 打 3 排超前锚杆，锚杆长 L=4.00m， 成梅花形布置间距 40cm，用锚固剂锚固，所有锚杆用 Ф22 钢筋连接焊牢，锚杆布置见示 意图（图-1）。锚杆方向与拱顶成 3。～4。夹角，见示意图（图-2）所示。同时在洞口右侧 即 3 排超前锚杆外增加 25 根锚杆，间距 1.0m×1.0m 的梅花型布置，布置见示意图（图-1）。 锚杆及连接钢筋形成一整体，加固洞脸边坡和洞口岩体，形成与围岩紧贴的薄壁柔性支护 结构。 图-1 25 图-2 3° ～ 4° 56 0 2.2 以新奥法理论指导洞口段开挖 洞口段围岩破碎，在实行锚杆及挂网支护后，为防止上台阶全段面开挖爆破对洞口的 剧烈震动，造成大面积塌方。在进行洞口段开挖实行浅炮孔、短循环、弱爆破开挖导洞， 并坚持先导洞，后扩挖的施工程序。开挖导洞及扩挖循环进行，减少了对围岩的震动，确 保施工顺利进行。 2.3 优化钻爆参数，提高爆破效率 隧洞快速掘进的途径在于缩短循环时间，提高循环进尺。对于断面较大的隧洞来说， 岩石可爆性较差，钻孔和装药要占用掘进时间的 55~65%，优化钻爆参数尤其重要。 2.3.1 选用合理的掏槽方式 隧洞爆破是在一个临空面、周边受夹制情况下进行的。为了让大部分炮孔爆破能在没 有或较小夹制条件下进行，使岩石得到充分的破碎，则应在隧洞适当部位布置炮孔掏槽， 从而为其它掘进炮孔爆破时提供必要的膨胀空间。因此，掏槽效果好坏，是隧洞爆破成败 的关键。 导流洞在上台阶开挖过程中，我们采用了平行直孔掏槽、楔型掏槽等掏槽方式，试验 表明，平行直孔掏槽对钻孔质量要求高，作业面上炮孔数量增加 5~10%，效果不理想。 而水平楔形掏槽对钻孔的精度要求较低，炮孔利用率高，且便于施工。最终采用水平楔形 掏槽方式。 为了提高掏槽效果，我们采取了以下措施：（1）控制炮眼孔底偏向误差±10cm，以保 证造孔质量；（2）为防止出现炸药受压钝化效应，避免殉爆现象，要求掏槽只装化学发泡 型 2#乳化炸药，不要使用高威力的胶质炸药和钝化效应明显的珍珠岩敏化的胶质炸药， 掏槽孔装药按装药系数 K=0.6 控制。掏槽孔见：《水平楔形掏槽图》 2.3.2 设计合理的装药结构和正确的起爆顺序 隧洞爆破除了掏槽技术外，其余部分的爆破原则上可采用露天台阶爆破的原理进行设 计。但隧洞爆破是在周边受约束条件下进行，飞石、冲击波、地震振动的危害不同于露天 爆破，因此，可采用较高的炸药消耗量进行爆破，从而使岩石得到充分破碎，以有利于提 高装渣效率，加快掘进速度。 导流隧洞炮孔布置见《上下台阶开挖炮孔布置图》，钻爆参数见表-1。 56 0 70 620 70 85 70 70 预 留 光 面 层 95 95 70 50 32 0 10 0 85 预 留 光 面 层 10 0 95 95 12 0 70 75 70 55 55 75 70 75 80 70 75 80 80 45 60 45 60 80 70 110 110 80 80 80 50 55 25 0 68° 单位：cm 水平楔形掏槽图 22040 40 20 80° 上下台阶开挖炮孔布置 导流洞开挖钻爆参数 表-1 分部 上台阶 下台阶 炮眼名称 掏槽 眼 辅助 眼 抵抗 眼 周边 眼 底眼 掘进 眼 掘进 眼 周边 眼 底眼 备注 孔数（个） 8 27 19 25 8 6 6 8 10 孔深（m） 2.6 2.5 2.5 2.5 2.6 4 4 2.5 4 装药系数 0.6 0.55 0.42 0.2 0.6 0.55 0.55 0.3 0.6 单孔装药量(kg) 1.56 1.375 1.05 0.5 1.56 2.2 2.2 0.75 2.4 小计（kg） 12.48 37.125 19.95 12.5 12.48 13.2 13.2 6 24 单孔装标准药卷(节) 10.4 9 7 3.3 10.4 14.6 14.6 5 16 起爆顺序 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ 开挖断面（m2） 45 20 炮眼总数（个） 87 30 比炮眼数（个/m2） 1.9 1.5 共计装药量（kg） 94.58 56.4 单耗药量（kg/m3） 1.05 0.75 上台阶采用光面 爆破，每次循环 进尺 2.3m；下台 阶采用预留光面 爆破，中槽每次 循环进尺 3.8m。 光面层每次循环 进尺 2.5m。Φ32 的 2#岩石硝铵 炸药，非电毫秒 雷管起爆，周边 眼采用导爆索起 爆。 2.4 加快装渣速度，提高单循环掘进时间 隧洞内出渣一般占掘进单循环时间的 20%~30%，是缩短循环时间的关键优化项目之 一。加快出渣速度的主要措施是提高装渣效率和增加外运能力。因此在确定上台阶高度时， 充分考虑了采用装载机进行装渣的施工空间。采用一台 3m3 的侧卸装载机位于隧洞一侧， 侧卸给一台自卸汽车进行。较原投标阶段将渣料用装载机端出洞外，节约时间一倍以上。 3 几点体会 （1）导流洞洞挖施工主要在冬季进行，实际施工每天仅 14 个小时，夜间气温在零下 20 度左右，没法进行施工。因此利用有效施工时间，把握施工时机，优化施工方案，才 能提高生产效率； （2）快速、简易、安全的提前挂口进洞，是在隧洞施工中尽快穿越破碎地层挂口进 洞、加快施工进度的关键； （3）缩短循环时间，提高爆破效率是高速掘进的关键。钻孔、装药和出渣是优化施 工方案的关键工序。 作者： 罗宗伟（1975 年-），男，四川彭州人，四川大学水电学院，从事水电施工工作 金连军（1976 年-），男，四川宜兵人，四川大学水电学院，从事水电施工工作 王飞（1979 年-），男，重庆南川人，四川工业学院，从事水电施工工作