地下洞室群爆破開挖控制技術摘要隨著社會的不斷發(fā)展革新，對當代地下洞室工程施工技術要求進一步提升。對工程開挖技術開挖的探索及革新及其重要，對地下洞室開挖爆破開挖控制技術，對地下洞室群的開挖控制質量顯得尤為重要，對以后地下洞室光爆質量提供寶貴的施工經驗。關鍵詞：地下洞室光面爆破質量控制目錄TOC\o"1-2"\h\u1工程概況 工程概況文登抽水蓄能電站位于山東省威海市文登區(qū)界石鎮(zhèn)境內，工程區(qū)位于昆崳山區(qū)，本工程為一等工程，大（1）型規(guī)模，主要建筑物按1級建筑物設計。電站主要由上水庫、下水庫、水道系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)及開關站等建筑物組成，且工程規(guī)模較大、項目繁多、工程量大，施工通道及主體建筑物布置復雜。主要分為引水系統(tǒng)地下洞室群：高壓管道主管、高壓岔管、高壓支管、高壓管道排水廊道；地下廠房系統(tǒng)地下洞室群：地下主廠房、主變洞、母線洞、交通電纜洞、主變運輸洞、排風系統(tǒng)、出線系統(tǒng)、地面開關站、主變交通支洞、主變通風支洞、主廠房通風通道、應急避難洞、排水廊道及其他附屬洞室；尾水系統(tǒng)地下洞室群：尾水支管、尾水事故閘門室（含尾閘副廠房、集水井）、尾水岔管、尾水隧洞。2地質概況依據目前地下已完成開挖洞室圍巖揭露巖性以晚元古代晉寧期黑云角閃二長花崗巖和中生代印支期黑云角閃石英二長巖為主，二者呈混熔狀態(tài)，巖性界線不是很明顯，巖石新鮮，屬堅硬巖，呈整體塊狀結構。圍巖以微透水為主，局部伴隨有裂隙斷層帶，巖體結構類型以整體狀結構為主，圍巖類別為Ⅰ～Ⅱ類。3施工重難點分析3.1施工重難點地下洞室群不良地質帶開挖支護作業(yè)；洞室間交叉施工的相互影響。3.2對應措施現(xiàn)場施工技術人員密切關注圖紙上斷層的對應位置及周邊圍巖情況，開挖作業(yè)前必須做好超前地質預報，并根據地質預報明示的裂隙部位調整爆破設計，不良地質段施工主要遵循“預支護、短進尺、弱爆破、強支護、勤量測”的原則，減少對周圍巖體的擾動，特別是在進行巖壁吊車梁層開挖時，對存在不良地質段及時支護措施，較少爆破施工對梁壁的損傷，在下一循環(huán)爆破施工前要做好巖石清撬排險，每天對圍巖收斂變形進行觀測，加強施工安全監(jiān)測工作。確保支護距離不大于安全步距，并對圍巖破碎帶的支護參數(shù)做適當加強，確保施工安全。（2）合理制定洞室開挖施工順序，加強相鄰爆破施工的組織協(xié)調工作，實行“錯時爆破”方法，確保在安全距離下合理利用時間差完成不同洞室相鄰作業(yè)面爆破作業(yè)；制定獎懲措施，在保證安全和質量的前提下，提高工人的工作積極性，強化資源配置，設置專門施工調度長，統(tǒng)一指揮現(xiàn)場生產施工，加快施工進度。4光爆控制技術優(yōu)點（1）利用光面爆破技術改變傳統(tǒng)“大體積炸藥量爆破”對巖體的大規(guī)模擾動，減小爆破施工技術自身的局限性；

（2）光爆技術最大限度對火工品進行優(yōu)化設計，減小單段藥量的爆破震動速度，減小爆破對周邊巖層的影響，提高施工質量，降低施工成本；

（3）利用光爆控制技術進行爆破開挖施工，可進行一次性多循環(huán)、勤進尺爆破施工，更有利于縮短施工工期，加快施工進度，同時利于洞室群體提高洞室整體穩(wěn)定性；（4）光面爆破控制技術，對地下洞室群在不同巖層下的開挖適應性較強，提高了工程整體施工的安全穩(wěn)定性，大大增強了地下洞室工程的的安全施工系數(shù)。5光爆控制技術原理光面爆破控制技術原理主要在開挖時首先通過測量放出點位，通過YT-28手風鉆進行鉆進，同時在施鉆過程中采用“以小見大”的套桿施工方式，進行水平開挖，在裝藥結構上通過采用“定量定位”的裝藥方式，對做施工的巖壁吊車梁上下拐點孔、周邊孔進行定型、定量的裝藥結構，進行爆破開挖。5.1施工工藝流程施工準備→測量放點→鉆機定位→鉆孔→清孔、驗孔→裝藥爆破→通風排煙→排險出渣→質量檢查→調整參數(shù)→下一循環(huán)。（1）施工準備①人員準備：鉆爆人員6人，施工前接受安全技術交底；②設備準備：YT-28鉆機6把；空壓機24m32臺；220挖機1臺；50裝載機1臺；③材料:導爆索；φ32乳化炸藥；竹片；非電雷管；④其他：水平安全施鉆臺架及加裝可拆卸式鉆孔鋼管樣架。（2）測量放點由測量人員按照每一炮的爆破設計孔位，用全站儀將每個孔位置測量標出，并用紅漆標識明顯，在每個鉆孔施工過程中施鉆人員嚴格按點位起鉆，及時監(jiān)測復核。（3）鉆機就位根據測量放點進行樣架布置，待樣架布置完成后，經測量復測校核無誤合格后，由專位每個周邊孔借助樣架鉆孔。圖5-1水平鉆孔樣架示意圖（4）鉆孔、清孔①為保證鉆孔質量，均采用長度不大于1.5m的鉆桿開孔，然后采用以短桿代長桿擴孔至設計孔深，每次鉆孔深度不大于3m。鉆孔完成后，用高壓風對孔進行清洗，待清洗干凈后并φ38mmPVC端頭封閉管進行封堵保護，防止巖渣堵塞；②對特殊型洞室中帶有巖壁吊車梁小跨徑巖臺上下拐點開挖時，注意采用專人專桿，在施工臺車上安裝自制移動式水平開挖定位管，以更加精確，同時在施工時采用專職測量人員進行盯控，專人專崗，施工完成后進行校核驗證，合格后在進行剩余周邊孔開挖施鉆。（5）裝藥爆破、排險出渣周邊孔采用厚度為0.5cm竹片進行間隔裝藥，在每次裝藥前提前對成品φ32乳化炸藥進行“定量”分割一般分為25g/節(jié)，且導爆索連線，同時對每條炸藥進行“定位”綁扎，其余孔采用非電雷管連線。爆破完成散煙后，挖機配合人工對巖面進行排險安全后，并將渣體運至洞外。（6）質量檢查、調整參數(shù)每次爆破完成后，對巖面進行質量檢查，主要項目有：半孔率是否在90%以上、平整度10cm以內、超挖在15cm以內無欠挖和巖面的完整性。針對出現(xiàn)的超欠挖現(xiàn)象質量問題，及時調整參數(shù)，進行下一循環(huán)爆破。5.2鉆孔作業(yè)鉆孔作業(yè)采用YT-28型手風鉆，鉆孔直徑D=42mm。由熟練的鉆工嚴格按照爆破設計和測量所放的炮孔孔位進行鉆孔作業(yè)。各鉆手分區(qū)、分部位定人定位施鉆。每排炮由值班技術員按“平、直、齊”的要求進行檢查。按周邊孔偏差不大于5cm，爆破孔偏差不大于10cm控制。5.3裝藥爆破炮工按鉆爆設計參數(shù)認真進行裝藥，炸藥選用乳化炸藥。周邊孔選用Φ32mm直徑藥卷，不連續(xù)裝藥，孔口堵塞嚴實。（1）爆破設計原則（常規(guī)洞室光爆控制）根據地質條件及巖性、技術規(guī)范要求、開挖方法及以類似工程施工經驗，采用手風鉆造孔，洞挖法鉆爆。初擬鉆爆參數(shù)均為經驗數(shù)據，開工后按規(guī)范要求進行鉆爆工藝及爆破試驗，以選擇合理鉆爆參數(shù)，并將詳細鉆爆設計報監(jiān)理人審批。（2）開挖方式開挖斷面為4.16×4.58m（寬×高）進行全斷面開挖施工，系統(tǒng)支護適時跟進開挖作業(yè)。（3）炮孔布置①典型開挖斷面：掏槽孔：孔徑Φ42mm，孔距55cm，藥卷規(guī)格為Φ32mm炸藥，孔深2.8m，不耦合裝藥，ms1、3段非電雷管連接；主爆孔：孔徑Φ42mm，孔距50-55cm，孔深2.5m，藥卷規(guī)格為Φ32mm炸藥，ms5、7段非電雷管連接；底板孔：孔徑Φ42mm，孔距70cm，孔深2.5m，藥卷規(guī)格為Φ32mm炸藥，ms9段非電雷管連接；周邊孔：孔徑Φ42mm，孔距45cm，孔深2.5m，藥卷規(guī)格為Φ32mm炸藥，ms11段非電雷管連接；圖5-2開挖斷面炮孔布置圖表5-1開挖斷面炮孔鉆爆參數(shù)表圖5-3開挖斷面炮孔剖面圖5.4特殊部位爆破裝藥5.4.1前期爆破設計（1）提前進行巖臺模擬爆破試驗后,對試驗數(shù)據進行認真分析總結，根據不同巖石情況提出不同的爆破參數(shù)；

（2）巖壁梁層中部拉槽梯段爆破后,根據巖臺及巖臺側向保護層頂部巖石出露情況、巖臺上拐點以上巖體厚度，進行每巖臺開挖循環(huán)鉆孔爆破設計，光爆孔、輔助爆破孔進行造孔；

（3）后期進行爆破參數(shù)調整，逐步優(yōu)化對不同圍巖類別采用專門對待。5.4.2水平光爆爆破設計（梁體結構）在“小跨徑”巖壁吊車梁巖臺開挖過程中，首先分為巖臺與巖臺保護層同時分兩層開挖施工，巖臺與巖臺保護層同時開挖，因尾水事故閘門室施工空間限制特采取同“同向，錯距連挖法”，兩側同時施工，連續(xù)開挖爆破；巖壁吊車梁為上、下游側采用在爆破試驗后同種爆破設計參數(shù)進行爆破：圖5-4水平光爆炮孔圖在“小跨徑”巖臺開挖過程中，在結構上要對成品φ35乳化炸藥提前進行分割，在采用人工“定量”切割為25g/塊，除底藥依據實際孔深裝填外，對所切割的藥塊必須采用定制綁扎繩，在綁扎過程中不得用力天大，以免造成切割好的藥塊分離，影響爆破效果，具體裝藥結構圖如下：圖5-5水平光爆爆破裝藥結構圖表5-2水平光爆爆破炮孔參數(shù)表5.5作業(yè)循環(huán)時間爆破作業(yè)采用全斷面開挖施工，施工單循環(huán)時間按12小時控制，考慮月施工有效系數(shù)，平均月進尺110m。單循環(huán)作業(yè)時間見表5-3。表5-3開挖排炮作業(yè)循環(huán)時間估算表工序部位時間單位測量放線超前支護鉆孔裝藥爆破通風散煙安全處理圍巖支護出渣清底循環(huán)時間洞室h0.5031.510.5030.511備注：開挖單循環(huán)排炮進尺2.0m，考慮單日兩循環(huán)，考慮月施工有效系數(shù)，綜合平均月進尺110m6施工期監(jiān)測6.1施工期臨時監(jiān)測洞室間施工監(jiān)測是為了監(jiān)測洞室爆破掘進過程中的工作狀態(tài)，保證洞室建筑物的施工安全，施工期中對進行強洞加室監(jiān)測。（1）巡視檢查。（2）隧洞圍巖收斂變形監(jiān)測。6.2安全監(jiān)測（1）項目部將根據進度做好配合土建鉆孔等工作，并及時與安全監(jiān)測標聯(lián)系，為第三方進行圍巖監(jiān)測儀器埋設提供工作面和工作條件，及時埋設監(jiān)測儀器，進行監(jiān)測，收取第一手監(jiān)測數(shù)據。（2）成品保護監(jiān)測儀器按要求埋設完成后會同監(jiān)測方，對已埋設且被覆蓋的監(jiān)測儀器部位進行標線，外露監(jiān)測儀器加設保護圍欄，預留保護范圍及空間，并設張貼反光保護標識牌。7塌方的預防與處理塌方前征兆主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）監(jiān)測設施反映的圍巖變形速率或數(shù)值超過允許范圍；（2）噴混凝土出現(xiàn)縱橫向裂縫；（3）側墻發(fā)生掉塊或不斷掉出碎塊；（4）巖石的節(jié)理、裂隙等變大或張開；為了保證開挖后隧洞的穩(wěn)定，在隧洞進口及開挖遇到不良地質段開挖時，必須謹慎施工?？蛇x擇進行勘探孔或探洞領先的開挖方法，提前了解開挖工作面前的地質條件，依據超前勘探資料和監(jiān)測資料等，分析隧洞圍巖的穩(wěn)定性，及時進行相應的支護施工，對隧洞穩(wěn)定有影響的地段，及時采取快速支護措施，備用一定的鋼支撐，保證隧洞施工安全及施工質量。開挖時遇到斷層及巖石破碎地段，嚴格按“短進尺、弱爆破、勤量測、強支護”原則進行施工。加強光爆質量、降低爆破單響，減小爆破振動對圍巖的影響；加強安全監(jiān)測工作，為圍巖變化狀態(tài)及時分析，為開挖和支護提供依據；能及時對不穩(wěn)定地段進行加強支護。8質量通病防治8.1爆破開挖半孔率低預防措施（1）開挖前，測量人員認真校核控制點，嚴格按設計要求進行洞身、邊坡放線。（2）根據鉆進速度及巖粉性狀，分析鉆孔各段的巖性變化，調整線裝藥密度。根據巖石條件科學編制爆破設計。（3）建基面開挖時，嚴格控制鉆孔鉆入建基面巖體，控制建基面底部裝藥。（4）爆破作業(yè)后，對巖石爆破的效果進行現(xiàn)場實地檢查，對爆破參數(shù)進行適當調整，確保保留巖體不受爆破震動破壞。8.2開挖面不平整、超欠挖預防措施（1）準確測量放出周邊孔位置，提高鉆孔精度。（2）縮小光爆孔間距，減少線裝藥密度。（3）施工時檢查孔距、鉆桿傾角與傾向，光爆孔重點檢查拐點處的鉆孔角度。（4）加強現(xiàn)場測量控制，對周邊孔的測量要做到間距合理，放樣準確，方向角布置合理，容易鉆工掌握。嚴格控制周邊孔間距，針對不同圍巖、地質情況，確定周邊孔間距，以保證爆破周邊輪廓，提高開挖面平整度。在已鉆好的孔內插導向桿，引導鉆孔掌握鉆孔方向，對不同的巖石，要求鉆工在鉆孔時，根據巖石情況，掌握好鉆進時的壓力，控制鉆進速度，提高鉆孔的精度，避免鉆孔出現(xiàn)偏差，避免造成較大的超欠挖。（5）裝藥前清除孔口巖粉后再取出孔口保護裝置，并檢查鉆孔深度，保證裝藥到位。（6）針對不同圍巖、地質條件及時調整爆破方案。開挖過程中，針對不同的地質、巖石情況，裂隙、斷層發(fā)育情況，及時調整開挖方案、循環(huán)進尺，裝藥量等，以取得較好的爆破效果。（7）對不利組合、結構面等及時進行支護。對于隧洞周邊出現(xiàn)不利的結構面、裂隙面、夾層等，在爆破后，容易出現(xiàn)掉塊、塌方等造成超挖。對這類情況，開挖后及時采用隨機錨桿進行鎖固，避免不利結構的繼續(xù)發(fā)展，導致垮塌。8.3排炮間錯臺、爆破成型較差、巖面起伏差較大等預防措施（1）嚴格按設計要求鉆孔，控制好裝藥量，地質情況較差、局部出現(xiàn)坍塌時根據實際情況盡快做初期支護進行封閉處理。（2）設計、監(jiān)理、施工及時確定處理、支護方案，在此段采取超前錨桿支護，短進尺、弱爆破的方法保證施工安全。（3）加強施工人員對規(guī)范的學習和技能的培訓工作，嚴格按照設計規(guī)范施工，控制周邊孔的間距、下鉆角度、裝藥量，保證洞室開挖施工質量。9施工資源配置根據地下洞室施工特點，開挖施工人員配置見表9-1，主要施工設備配置見表9-2，測量試驗檢測儀器見表9-3。表9-1開挖人員配置表序號工種人數(shù)備注1出渣車司機22反鏟司機13裝載機司機25扒渣機司機26小型運輸車司機27空壓機管理員18炮工89技術員210安全員111電工112雜工2表9-2主要設備配置表序號機械名稱型號單位數(shù)量備注1混凝土濕噴機臺13手風鉆YT-28臺65液壓反鏟PC220臺16裝載機LG855N臺17自卸汽車20t輛29注漿機GS30EB臺110小型風機2*7.5kw臺211小型運輸車6m3輛213小型30裝載機LG-126輛1表9-3測量試驗檢測儀器表序號機械名稱型號單位數(shù)量備注1Leica全站儀TM50,0.5s臺22水準儀天寶DINI03臺44電子稱臺110質量、安全、環(huán)境保護措施10.1質量保證措施（1）開挖施工前，由工程技術部組織相關施工人員進行技術交底，使全體施工人員能明確了解各項工作的施工工序、工藝及質量要求，提高作業(yè)人員質量意識；（2）嚴格按照設計圖紙進行施工，在施工過程中，施工人員不得擅自更改或取消某項工藝或工序，若需更改時，需取得工程技術部同意后方可執(zhí)行；（3）要求所有參與爆破施工的人員必須經專業(yè)培訓后持證上崗；（4）洞挖鉆爆施工必須進行爆破設計和生產性爆破試驗，在取得最佳爆破參數(shù)后進行爆破作業(yè)。施工中要依據地質情況的變化及時改變鉆孔和爆破技術，修正爆破參數(shù)，以獲得良好的開挖面；（5）爆破施工中各項施工工藝應該嚴格按施工規(guī)范要求進行，建立嚴格的三檢制，對重要部位的拆除爆破的鉆孔、裝藥、聯(lián)網、起爆等各項工序施工，分別進行檢查驗收，合格后進行下道工序施工；（6）在每一爆破循環(huán)鉆孔前，放出設計開挖輪廓線，并用紅油漆清晰的標注在掌子面，做到一排炮，一測量；（7）對測量儀器定期進行校核，并做好對測量控制點的保護，嚴格控制洞軸線的偏差，項目部測量隊定期對洞軸線進行復測；（8）周邊采用光面爆破，周邊孔孔距控制在45cm以內，炮孔的裝藥量、堵塞和引爆的連接，由合格炮工負責進行，嚴格控制毫秒導爆管雷管的起爆順序，提高爆破效果；（9）嚴格控制周邊孔外偏角，使孔底超挖值小于15cm，光爆孔孔距偏差不超過10cm；（10）完整性巖石在90%以上，較完整和完整性差的巖石不小于60%，較破碎和破碎圍巖不宜小于20%；10.2安全文明及職業(yè)健康保證措施（1）建立以項目經理為安全生產第一責任人的安全管理機構，安全部具體負責，各生產班組均設安全員；（2）班前進行安全施工技術交底，開好班前安全會，積極開展預知危險活動，做到“安全生產、人人有責”，每日進行安全巡檢，每月進行安全考核；（3）所有進入工地的人員，按規(guī)定配帶安全防護用品，遵章守紀，聽從指揮；（4）設置專職安全員，隨時檢查安全隱患，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。爆破作業(yè)嚴格按照相關規(guī)范及安全規(guī)程要求做好安全告知、撤離、防護等工作；（5）鉆孔前，需進行“敲幫問頂”撬挖處理，鉆孔過程中，要經常注意周邊巖石情況，對有懷疑的石塊，及時進行撬挖處理；（6）在裝藥起爆前，及時清理工作面，人員撤離至安全距離之外后，方可進行爆破。在裝藥爆破過程中，嚴格控制裝藥量，減少爆破振動；（7）各種設備實行專人管理，專人操作，持證上崗。嚴禁無證操作，違規(guī)操作；（8）注意現(xiàn)場施工用電安全，電工等人員必須持證上崗，加強用電管理，定期對施工用電設施進行檢查，設置漏電保護器；（9）做好場內場外交通道路安全工作；（10）對爆破施工人員進行相關安全培訓并進行考核，不合格的不能參與爆破施工；（11）爆破材料的運輸、儲存、銷毀、使用，嚴格按國家、行業(yè)、地方的法律法規(guī)、規(guī)程規(guī)范以及業(yè)主的有關要求執(zhí)行；（12）爆破前，有關施工機械設備及人員必須撤至爆破警戒范圍以外，對不能撤走的施工機械設備采取安全防護措施；（13）建立安全警戒，洞內爆破前，施工人員應撤出至洞口以外安全地帶；（14）爆破時，洞口設置警戒，防止人員再次誤入；（15）爆破排煙結束后，由爆破員進入爆破現(xiàn)場檢查引爆情況，如有盲炮，必須按規(guī)定進行處理。然后由清撬人員進行安全清撬，待將活石、浮石、危石等不安全因素排除后，由水工專業(yè)與地質專業(yè)技術人員現(xiàn)場確認掌子面、兩側及頂面無危險并履行簽字程序后方可進行下道工序；（16）洞內施工所用的動力線路和照明線路，必須架設到一定的高度，線路要架設整齊，設置于洞內的配電系統(tǒng)和布置閘刀、開關的部位，必須要設醒目的安全警示牌。洞內照明使用安全電壓；（17）設置專職人員對施工道路進行維護保養(yǎng)，確保路況良好，行車安全；10.3洞室開挖主要危險點預控措施（1）禁止干法鉆孔作業(yè)；（2）出渣前必須灑水降塵；（3）加強通風，使洞室內空氣滿足人體安全要求，照明亮度必須滿足工作面施工要求；（4）定期對作業(yè)人員進行健康檢查；（5）洞內爆破前，所有施工人員一律撤出到洞外安全地帶；（6）嚴格落實爆破作業(yè)評估方案；（7）爆破施工前必須編寫施工方案，制定安全措施，并向施工人員進行安全技術交底，未參加交底人員嚴禁參加施工；（8）爆破作業(yè)必須報施工爆破方案待監(jiān)理審批后方可實施；（9）遵守民用爆破物品管理處罰條例，無證人員嚴禁爆破作業(yè)；（10）裝藥作業(yè)必須按照設計方案孔量裝填；（11）爆破前派人安全警戒。明確警戒范圍，清理爆破范圍內的人員、車輛、拉好警示帶，按規(guī)定的信號警報鳴號；（12）爆破后檢查，安排有經驗的爆破員處理盲、殘炮。10.4環(huán)境保證措施（1）施工過程中做好排水工作，施工廢水必須集中處理后排放或回用；（2）棄渣運至指定渣場，道路在棄渣運輸時做好防泄漏措施，對出現(xiàn)的部分渣料遺撒情況，予以必要的清理或回收，減少對周圍地表植被的損壞；（3）對道路進行維護，使路面整潔干凈、排水通暢，清掃的廢棄物必須運至指定的渣場，并對道路進行日常灑水降塵。鉆孔作業(yè)、砂漿拌制等作業(yè)做好防塵措施的落實；（4）隧洞內通風系統(tǒng)必須健全、完好，通風順暢，煙塵含量小