水电工程职称论文引水隧洞开挖施工技术

　　摘要：柬埔寨甘再水电站引水隧洞地质条件复杂、地下水活动强烈。初拟爆破参数，通过试验爆破效果进行优化。经实践，该开挖施工技术可行，达到良好的开挖效果，为柬埔寨同类型地质条件隧洞开挖起到良好的指向作用。

　　关键词：甘再水电站,引水隧洞,爆破试验,爆破振动

　　1.引言

　　1.1工程简介

　　柬埔寨甘再水电站位于柬埔寨西南部的贡布省Kamchay河流域。坝址位于柬埔寨西南贡布省境内，距首都金边西南部约150km，距省会城市贡布约15km。工程由甘再首部枢纽碾压混凝土重力坝、引水发电系统、下游反调节堰枢纽三大部分组成。该电站为引水式发电，引水隧洞位于坝址右岸，全长1426m，开挖洞径8.7、8.9、9.2、10.0m。

　　1.2工程地质特性

　　引水隧洞穿过甘再河右岸山体，隧洞沿线均被第四系残坡积松散堆积物及森林覆盖，残坡积堆积物岩性为块碎石土，大小混杂，结构松散，厚度一般为10m～15m。基岩岩性为石英砂岩、细砂岩、粉砂质泥岩、泥岩等，岩层产状NW280°～300° NE∠5°～8°，层理发育，倾向左岸偏上游。岩体风化较强烈，强风化带岩体厚度15m～25m，多呈层状碎裂结构;弱风化带岩体厚度40m～45m，弱风化岩体厚度10m～15m，多呈层状～中厚层状结构，局部为薄层结构，碎裂结构。引水隧洞围岩以Ⅱ类、III2类为主，分别约占围岩的56.7%、35.6%，少量III1、Ⅳ类，分别约占围岩的4.6%、3.1%。该地质条件存在以下问题：

　　1.2.1错动带在引水洞顶拱发育且埋深较浅或错动带与裂隙组合构成不利岩体时,会出现局部的塌方、掉块。

　　1.2.2错动带发育、岩体破碎、III1、Ⅳ围岩类别的部位，在开挖后二次应力调整作用下，易发生塑性变形。

　　1.2.3在引水洞变断面处和与支洞、调压井交叉部位，以及拐弯处应力分布复杂，易产生塑性变形和位移。围岩类别统计表见表1。

　　2.开挖方法

　　引水隧洞局部地段岩石破碎，成型难度大，为保证施工安全、质量，采用先上部后下部的开挖方法。以9.2m典型断面开挖施工为例，上层开挖高度6.95米，下层开挖2.25米。上层采用掏槽、崩裂与周边孔光面爆破相结合的方式，下层剪底开挖采用水平光面爆破施工方法。

　　3.爆破试验

　　3.1试验目的、内容

　　为了确定引水隧洞开挖施工的钻爆参数和爆破网络，确保施工安全和质量，在前期施工进行了掏槽爆破试验、光面爆破试验，保护层开挖(下层)爆破试验，爆破振动效应试验。参照施工支洞钻爆参数、装药结构和爆破网络，在引水洞进行复核、优化，并最终应用于实际施工，因引水洞进口段为Ⅱ类围岩，1#施工支洞进入引水洞断面为III2围岩，因此爆破试验以Ⅱ、III2类围岩为主，其它地质段根据现场实际情况进行调整。

　　3.2 爆破试验成果

　　3.2.1 进口段II类围岩

　　3.2.1.1掏槽孔。孔径42mm,采用楔形三阶复式掏槽，掏槽孔深3.0～3.5m，两侧掏槽孔与岩面呈56º平行布置。经现场爆破效果分析，调整掏槽孔深至3.2～3.5m以扩大掏槽体积，掏槽孔与岩面夹角调整为56º，65º，80º。从调整后爆破效果来看，增加二阶、三阶与岩面夹角，能提高克服底部岩石的夹制作用能力，增强掏槽效果。

　　3.2.1.2周边孔。孔径42mm，孔距50cm。孔深2.7m(超深0.2 m)，线装药密度为330g/m，经现场爆破效果分析，孔距50cm成型效果较好，但岩壁有新的微小爆破裂隙产生。因此，调整线装药密度为284 g/m，实际开挖进尺2.5m，爆破后半孔率达90%，岩石破碎块度适中，无大石、块石，易于挖装。

　　3.2.1.3保护层(下层)爆破。孔径42mm，孔深2.7m，孔距与上层光面爆破相同。下层爆破是从上自下爆破，为取得底部良好的光面效果，加大内两圈崩落炮孔装药量，最大程度提高岩石破碎块度。

　　3.2.2 1#施工支洞与引水洞平交断III2围岩(引水洞桩号1+286.8)

　　根据1#施工支洞钻爆参数、装药结构和爆破网络进行爆破试验，爆破效果良好，证实该爆破参数在引水洞III2围岩可行。掏槽孔采用楔形二阶复式掏槽，掏槽孔深3.0m，掏槽孔与岩面夹角70º，单孔装药量2.08Kg。周边孔线装药密度为240g/m，单孔装药量0.528Kg。崩落孔装药量0.832～1.664Kg。其它参数与Ⅱ类围岩类似，图略。

　　4.爆破振动影响分析

　　4.1爆破振动允许最大振速

　　根据爆破安全规范要求，引水隧洞爆破振动安全控制标准为质点振速不大于10cm/s。

　　4.2爆破振动监测

　　爆破地震波在围岩中的传播是一个复杂的过程，根据国内实测结果表明，爆破地震引起的质点振速与装药量、爆心距以及爆破场地地质条件等因素有关。通过爆破振速的测试，研究爆破地震波传播、衰减规律，采取减小爆破振动的措施，确定最大单响允许装药量，优化爆破设计参数，为围岩的稳定性、施工安全提供保障。经实测资料分析表明，用质点峰值振速作为破坏标准，对于实测的振速数据可利用萨道夫斯基公式进行验算：

　　对⑴式，通过现场爆破振动速度监测数据进行回归分析，求得爆破振动公式中的 与 值。

　　引水洞爆破在围岩内振动传播与衰减规律为

　　爆破网络最大起爆炸药量为42.224Kg(37#～62#孔)，通过对爆源最近的喷锚支护和洞壁进行质点振动监测。大部分质点振动速度均小于8cm/s，其余小于10 cm/s，满足爆破安全规范要求。

　　4.3 爆破振动分析与减震措施

　　4.3.1爆破振动主要集中在最内圈的崩落孔能量释放，控制最内圈的崩落孔单段药量可以有效的控制爆破振动，崩落孔采用环型布孔实施每环毫秒微差起爆，通过形成较多的临空面来降低爆破振动。

　　4.3.2采用复式楔形掏槽，炮孔与岩石夹角为56º～80º既取得了良好的爆破效果，又有效地控制了爆破振动，掏槽孔装药量较大，合理的分段延时能改善破碎质量，使炸药能量获得充分的利用，减小地震波的能量与强度。

　　4.3.3为确保围岩和初期支护安全，通过 由允许的安全质点振动速度，反求爆破时的允许最大单响药量，从而控制质点振速，在实际爆破中进行复核。

　　5.结语

　　柬埔寨甘再水电站引水隧洞地质条件复杂多变，工期紧迫，通过对围岩特性以及爆破试验中爆破参数、起爆网络进行分析、总结，采用开挖分层的方式以及合理的爆破参数，结合施工期安全监测采取适时有效的支护措施，确保顶拱关键部位的围岩稳定，保证施工安全、质量、进度，为后续混凝土衬砌施工奠定了基础，为柬埔寨同类型地质条件隧洞施工提供指向作用。

　　参考文献：

　　[1]戴俊.爆破工程.北京：机械工业出版社[M]，2005.

　　[2]中华人民共和国国家安全标准.GB6772-86，爆破安全规程[s].

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