AtlasRocD7液压钻机在三板溪导流洞下层开挖施工中的应用

摘要：三板溪水电站导流洞下层开挖岩石质密坚硬，最大干抗压强度达395Mpa，为超硬性岩石，在该段开挖中我们投入阿特拉斯AtlsRocD7液压钻关键设备实施钻孔进行梯段爆破，大大加快了开挖施工的速度，在地质条件复杂的情况下如期进行底板混凝土的浇筑，且开挖及支护质量达到优良。

关键词:三板溪水电站;导流洞;AtlsD7钻机应用; 爆破

Abstract: SanBanXi diversion tunnel excavation of the hydropower station dense hard rock, and the most gets compressive strength of 395 Mpa, for super hard rock, when we spend in excavation of atlas AtlsRocD7 hydraulic drill key equipment implementation in borehole ladder segment blast, greatly quicken the speed of the excavation construction, in complex geological conditions of the mass concrete casting take, and excavation and supporting quality to achieve the good.

Keywords: SanBanXi hydropower station; The diversion tunnel; AtlsD7 rig application; blasting

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

1 概述

三板溪水电站导流洞洞身段总长734m，进口底板高程为314.21m，出口底板高程为322.23m，洞身坡降i=0.00548,导流洞洞身开挖总量为29万方，下层的开挖量为18万m3，导流洞洞身开挖断面为城门洞型，为特大断面，开挖最大断面为高×宽为25.68×23.15m，断面面积为594.492m3，最小断面为（高×宽）17×19m，断面面积为323。

2003年9月23日在三板溪导流洞上层洞比合同预计提前22天贯通后，开始进行下层的施工，下层的岩石为ptbp17～ptbq11和ptbq21巨厚层块状变余玻屑凝灰岩、变余沉凝灰岩和变余砂岩、中厚层凝灰质板岩、薄层变余（杏仁状）层凝灰岩以及薄层变余凝灰岩与粉砂质板岩，岩石质密坚硬，最大干抗压强度达395Mpa，为超硬性岩石。

2 导流洞下层施工条件

2.1 施工工作面完成情况

导流洞上层洞已贯通，拱顶支护已完成，2号施工岔洞（至主洞下层）已开挖到位，具备梯段爆破条件。

2.2施工辅助设施布置

为满足上层开挖及支护，风水电已布置情况如下：

（1）洞内施工用水总量为25m3/h，水压P≥4kg/cm3。

（2）洞内总电负荷为800KW。

（3）洞内通风散烟共布置1台110KW轴流式通风机。

（4）洞内布置照明设施、排水、通信、信号和报警设施。

上述辅助设施已满足洞内下层并行施工，需要时接用即可。高压动力风已布置2台20m3移动空压机，先锋槽开挖使用阿特拉斯D7型液压钻打孔，边墙保护层使用多臂台车和手风钻钻孔。

3 导流洞下层开挖爆破方案

导流洞开挖遵循“长洞短打、大洞小打、分部开挖”的原则，总体程序上分上、中、下三层开挖，中层高6.0m，下层高2.0m（预留保护层）。根据导流洞施工布置和现有资源情况，下层开挖中线从岔洞导0＋457m分两个工作面向上下游推进。开挖方法为：阿特拉斯D7液压钻作为先导开先锋槽、梯段爆破。侧墙留马口，采用手风钻和多臂台车剥离并光面爆破成型。梯段爆破进尺3.5 m，有利于保证爆破质量，也有利于控制振动。底部保护层采用手风钻钻水平孔光面爆破成型。

4 导流洞下层开挖爆破参选择

采用钻爆法尤其下层的浅孔梯段爆破方法进行隧洞石方开挖施工，在保证爆破效率及效果前提下，控制开挖爆破诱发地震对围岩稳定性及支护结构质量的影响、减少爆破冲击荷载对保留围岩的损伤及恶化、获得良好爆破开挖轮廓，确保围岩稳定和施工安全，确保控制爆破方案、钻爆参数及施工工艺，结合施工进行隧洞爆破试验，选择爆破参数。

4.1两侧边墙光爆参数选择

中线岔洞到出口即导0+457～导0-003及导0+457～导0+731段均采用两侧边墙开挖轮廓线，均采用深孔梯段爆破开槽作为先导，两侧留1.5～2.0m保护层，全洞段底部预留2.0米作保护层，两侧墙保护层使用手风钻和多臂台车进行水平孔侧向保护层爆破，底板保护层采用手风钻孔径40mm的水平孔进行周边轮廓的光面爆破，光面爆破沿洞轴线每次进尺5.0米，与梯段主爆破不同步。

光面孔沿设计边线钻，孔底外插10cm，光面孔距30－50cm，光面层厚度60－80 cm，采用φ32的乳化炸药，线装药密度100－120g/m，孔口堵塞段80cm，孔底加强段20cm，装φ32炸药半卷质量120克，侧向保护层及底部保护层水平爆破的钻爆参数为：孔距100 cm，排距80cm；炸药单耗0.5kg/m3。

周边光面爆破与水平爆破孔通过微差间隔同网起爆，一般情况下，同排同段，排间微差起爆，微差间隔时间不小于50ms。根据两次实测波形分析，微差间隔合理时间，在离爆区20－30m的测点处，振动速度小于1cm/s，说明爆破振动对光面爆破不起控制作用。

4.2主爆槽梯段爆破参数选择

下层在导0+355和导0+585处分别在拱顶和边墙上安装CDJ－28传感器，爆破为原位爆破，通过对拱顶竖向、拱座垂直向、两个水平向、腰墙及底板振动速度峰值进行回归计算，得到9条振速衰减规律公式。隧洞各特征点的爆破振动反应不完全相同，顶拱测点的振动反应相对其他测点要大，并存在一定的放大效应，得出，梯段振动衰减规律公式：V=621.22(Q1/3/R)2.3329允许振速[V]=4cm/s，中层梯段爆破按振动控制点的爆心距R=36m，爆破最大段装药量144kg。

在爆破试验中根据爆破效果也对爆破其它参数作调整， 主爆孔一次爆破不超过4排（进尺10m）,这有利于保证爆破质量和控制爆破振动，采用微差间隔起爆，每段1孔至2孔，相邻间隔时间不小于50ms。

5 导流洞下层开挖施工方法

5.1梯段爆破施工方法

5.1.1施工工序流程

梯段台阶清理布孔钻孔钻孔检查装药连网、起爆通风及排烟除尘爆破效果检查出碴。

5.1.2钻孔设备的选择

AtlasRocD7钻机是瑞典阿特拉斯公司生产的露天液压钻机，除尘方式为干式捕尘，比传统的潜孔钻机具有机动、灵活、钻孔速度快等特点，机身重量：15000kg、工作环境温度：-25度～+50度、牵引速度：3.6km/h、爬坡角度：20度、钻孔角度：20度，在三板溪超硬岩石的钻孔中达到1.1m/min。

5.1.3施工方法

梯段台阶清理。采用反铲辅以人工将台阶的浮碴清理干净，以利布孔和钻孔，对临空面须认真清理，形成良好的临空面，提高梯段爆破效果，尤其是对抵抗线，必要时采用手风钻补孔与梯段爆破一起起爆。

布孔：按设计现场用红油漆标明孔位。

钻孔：采用AtlsRocD7液压钻机钻孔，钻孔偏差不大于20cm。

装药、连网、起爆：在爆破技术员的指导工作下，由炮工按设计装药结构和起爆网络装药、连网。

爆破效果检查：每次爆破过后，对爆堆形状和爆破块度进行检查，作为爆破参数调整的依据。

出碴：采用2m3挖掘机装15t自卸汽车出碴。

5.1.4 下层爆破炮孔布置图

5.2保护层光面爆破施工方法

5.2.1施工工序流程

台阶面清理测量放线布孔钻孔钻孔检查装药起爆出碴残孔率及开挖面平整度检查。

5.2.2施工方法

两侧边墙保护层采用多臂钻或手风钻钻孔，底部保护层采用手风钻钻孔。光面爆破对孔位、角度、深度、孔距要特别严格要求，每造完一个孔用PVC管插入孔内测量孔深，并外露2m引导下一孔钻方向。光面爆破孔径φ40或φ45，孔距30―50cm。光面爆破孔装药结构：用刀片把φ25的药卷分成

4段，采用导爆索连接，按间距25cm，用电

工胶布缠在竹片上，线装药密度为100―120g/cm，尽量减小爆破对围岩的破坏，减少裂隙再扩张和隐形裂隙张开。每次出碴完成后，对残孔率和开挖面平整度进行检查，作为爆破参数调整的依据。

6 结语

采取上述施工方案和施工措施精心组织施工，光面爆破后，半孔率达90%，相邻两炮孔间的不平整度小于15cm；主爆区深孔梯段爆破也取得较好的爆破效果，无后冲、侧冲破坏，无飞石破坏现象，台阶较平整，不留下根底，振动能量得到良好控制；光面爆破效果很好，半孔率达到90%，不平整度小于10cm，孔壁无明显爆破裂隙，特别是出口段边墙半孔首尾相接，线条清晰平行。

通过爆破试验为三板溪水电站导流洞下层开挖提供了科学的爆破方案和施工方法，并加大设备和人员的投入，特别是投入2台全新的阿特拉斯AtlsRocD7液压钻关键设备，经现场精心组织、严格落实措施、精心施工，加快了隧洞下层开挖施工的速度， 2003年2月中旬实现浇筑第一块底板混凝土的目标，且下层开挖及支护质量达到优良。

作者简介：吴永伟，男，（1974.5―），河南开封人，工程师，从事水利水电工程施工技术和管理工作。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。