水電工程職稱論文引水隧洞開挖施工技術(shù)

　　摘要：柬埔寨甘再水電站引水隧洞地質(zhì)條件復(fù)雜、地下水活動強(qiáng)烈。初擬爆破參數(shù)，通過試驗爆破效果進(jìn)行優(yōu)化。經(jīng)實踐，該開挖施工技術(shù)可行，達(dá)到良好的開挖效果，為柬埔寨同類型地質(zhì)條件隧洞開挖起到良好的指向作用。

　　關(guān)鍵詞：甘再水電站,引水隧洞,爆破試驗,爆破振動

　　1.引言

　　1.1工程簡介

　　柬埔寨甘再水電站位于柬埔寨西南部的貢布省Kamchay河流域。壩址位于柬埔寨西南貢布省境內(nèi)，距首都金邊西南部約150km，距省會城市貢布約15km。工程由甘再首部樞紐碾壓混凝土重力壩、引水發(fā)電系統(tǒng)、下游反調(diào)節(jié)堰樞紐三大部分組成。該電站為引水式發(fā)電，引水隧洞位于壩址右岸，全長1426m，開挖洞徑8.7、8.9、9.2、10.0m。

　　1.2工程地質(zhì)特性

　　引水隧洞穿過甘再河右岸山體，隧洞沿線均被第四系殘坡積松散堆積物及森林覆蓋，殘坡積堆積物巖性為塊碎石土，大小混雜，結(jié)構(gòu)松散，厚度一般為10m～15m。基巖巖性為石英砂巖、細(xì)砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖等，巖層產(chǎn)狀NW280°～300° NE∠5°～8°，層理發(fā)育，傾向左岸偏上游。巖體風(fēng)化較強(qiáng)烈，強(qiáng)風(fēng)化帶巖體厚度15m～25m，多呈層狀碎裂結(jié)構(gòu);弱風(fēng)化帶巖體厚度40m～45m，弱風(fēng)化巖體厚度10m～15m，多呈層狀～中厚層狀結(jié)構(gòu)，局部為薄層結(jié)構(gòu)，碎裂結(jié)構(gòu)。引水隧洞圍巖以Ⅱ類、III2類為主，分別約占圍巖的56.7%、35.6%，少量III1、Ⅳ類，分別約占圍巖的4.6%、3.1%。該地質(zhì)條件存在以下問題：

　　1.2.1錯動帶在引水洞頂拱發(fā)育且埋深較淺或錯動帶與裂隙組合構(gòu)成不利巖體時,會出現(xiàn)局部的塌方、掉塊。

　　1.2.2錯動帶發(fā)育、巖體破碎、III1、Ⅳ圍巖類別的部位，在開挖后二次應(yīng)力調(diào)整作用下，易發(fā)生塑性變形。

　　1.2.3在引水洞變斷面處和與支洞、調(diào)壓井交叉部位，以及拐彎處應(yīng)力分布復(fù)雜，易產(chǎn)生塑性變形和位移。圍巖類別統(tǒng)計表見表1。

　　2.開挖方法

　　引水隧洞局部地段巖石破碎，成型難度大，為保證施工安全、質(zhì)量，采用先上部后下部的開挖方法。以9.2m典型斷面開挖施工為例，上層開挖高度6.95米，下層開挖2.25米。上層采用掏槽、崩裂與周邊孔光面爆破相結(jié)合的方式，下層剪底開挖采用水平光面爆破施工方法。

　　3.爆破試驗

　　3.1試驗?zāi)康摹?nèi)容

　　為了確定引水隧洞開挖施工的鉆爆參數(shù)和爆破網(wǎng)絡(luò)，確保施工安全和質(zhì)量，在前期施工進(jìn)行了掏槽爆破試驗、光面爆破試驗，保護(hù)層開挖(下層)爆破試驗，爆破振動效應(yīng)試驗。參照施工支洞鉆爆參數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu)和爆破網(wǎng)絡(luò)，在引水洞進(jìn)行復(fù)核、優(yōu)化，并最終應(yīng)用于實際施工，因引水洞進(jìn)口段為Ⅱ類圍巖，1#施工支洞進(jìn)入引水洞斷面為III2圍巖，因此爆破試驗以Ⅱ、III2類圍巖為主，其它地質(zhì)段根據(jù)現(xiàn)場實際情況進(jìn)行調(diào)整。

　　3.2 爆破試驗成果

　　3.2.1 進(jìn)口段II類圍巖

　　3.2.1.1掏槽孔。孔徑42mm,采用楔形三階復(fù)式掏槽，掏槽孔深3.0～3.5m，兩側(cè)掏槽孔與巖面呈56º平行布置。經(jīng)現(xiàn)場爆破效果分析，調(diào)整掏槽孔深至3.2～3.5m以擴(kuò)大掏槽體積，掏槽孔與巖面夾角調(diào)整為56º，65º，80º。從調(diào)整后爆破效果來看，增加二階、三階與巖面夾角，能提高克服底部巖石的夾制作用能力，增強(qiáng)掏槽效果。

　　3.2.1.2周邊孔。孔徑42mm，孔距50cm?？咨?.7m(超深0.2 m)，線裝藥密度為330g/m，經(jīng)現(xiàn)場爆破效果分析，孔距50cm成型效果較好，但巖壁有新的微小爆破裂隙產(chǎn)生。因此，調(diào)整線裝藥密度為284 g/m，實際開挖進(jìn)尺2.5m，爆破后半孔率達(dá)90%，巖石破碎塊度適中，無大石、塊石，易于挖裝。

　　3.2.1.3保護(hù)層(下層)爆破。孔徑42mm，孔深2.7m，孔距與上層光面爆破相同。下層爆破是從上自下爆破，為取得底部良好的光面效果，加大內(nèi)兩圈崩落炮孔裝藥量，最大程度提高巖石破碎塊度。

　　3.2.2 1#施工支洞與引水洞平交斷III2圍巖(引水洞樁號1+286.8)

　　根據(jù)1#施工支洞鉆爆參數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu)和爆破網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行爆破試驗，爆破效果良好，證實該爆破參數(shù)在引水洞III2圍巖可行。掏槽孔采用楔形二階復(fù)式掏槽，掏槽孔深3.0m，掏槽孔與巖面夾角70º，單孔裝藥量2.08Kg。周邊孔線裝藥密度為240g/m，單孔裝藥量0.528Kg。崩落孔裝藥量0.832～1.664Kg。其它參數(shù)與Ⅱ類圍巖類似，圖略。

　　4.爆破振動影響分析

　　4.1爆破振動允許最大振速

　　根據(jù)爆破安全規(guī)范要求，引水隧洞爆破振動安全控制標(biāo)準(zhǔn)為質(zhì)點振速不大于10cm/s。

　　4.2爆破振動監(jiān)測

　　爆破地震波在圍巖中的傳播是一個復(fù)雜的過程，根據(jù)國內(nèi)實測結(jié)果表明，爆破地震引起的質(zhì)點振速與裝藥量、爆心距以及爆破場地地質(zhì)條件等因素有關(guān)。通過爆破振速的測試，研究爆破地震波傳播、衰減規(guī)律，采取減小爆破振動的措施，確定最大單響允許裝藥量，優(yōu)化爆破設(shè)計參數(shù)，為圍巖的穩(wěn)定性、施工安全提供保障。經(jīng)實測資料分析表明，用質(zhì)點峰值振速作為破壞標(biāo)準(zhǔn)，對于實測的振速數(shù)據(jù)可利用薩道夫斯基公式進(jìn)行驗算：

　　對⑴式，通過現(xiàn)場爆破振動速度監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，求得爆破振動公式中的 與 值。

　　引水洞爆破在圍巖內(nèi)振動傳播與衰減規(guī)律為

　　爆破網(wǎng)絡(luò)最大起爆炸藥量為42.224Kg(37#～62#孔)，通過對爆源最近的噴錨支護(hù)和洞壁進(jìn)行質(zhì)點振動監(jiān)測。大部分質(zhì)點振動速度均小于8cm/s，其余小于10 cm/s，滿足爆破安全規(guī)范要求。

　　4.3 爆破振動分析與減震措施

　　4.3.1爆破振動主要集中在最內(nèi)圈的崩落孔能量釋放，控制最內(nèi)圈的崩落孔單段藥量可以有效的控制爆破振動，崩落孔采用環(huán)型布孔實施每環(huán)毫秒微差起爆，通過形成較多的臨空面來降低爆破振動。

　　4.3.2采用復(fù)式楔形掏槽，炮孔與巖石夾角為56º～80º既取得了良好的爆破效果，又有效地控制了爆破振動，掏槽孔裝藥量較大，合理的分段延時能改善破碎質(zhì)量，使炸藥能量獲得充分的利用，減小地震波的能量與強(qiáng)度。

　　4.3.3為確保圍巖和初期支護(hù)安全，通過 由允許的安全質(zhì)點振動速度，反求爆破時的允許最大單響藥量，從而控制質(zhì)點振速，在實際爆破中進(jìn)行復(fù)核。

　　5.結(jié)語

　　柬埔寨甘再水電站引水隧洞地質(zhì)條件復(fù)雜多變，工期緊迫，通過對圍巖特性以及爆破試驗中爆破參數(shù)、起爆網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析、總結(jié)，采用開挖分層的方式以及合理的爆破參數(shù)，結(jié)合施工期安全監(jiān)測采取適時有效的支護(hù)措施，確保頂拱關(guān)鍵部位的圍巖穩(wěn)定，保證施工安全、質(zhì)量、進(jìn)度，為后續(xù)混凝土襯砌施工奠定了基礎(chǔ)，為柬埔寨同類型地質(zhì)條件隧洞施工提供指向作用。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]戴俊.爆破工程.北京：機(jī)械工業(yè)出版社[M]，2005.

　　[2]中華人民共和國國家安全標(biāo)準(zhǔn).GB6772-86，爆破安全規(guī)程[s].

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