大伙房水库输水(二期)工程隧洞施工中的超欠挖控制

摘 要 大伙房水库输水（二期）工程，是辽宁省一项大型跨流域调水工程。工程全长261公里。其中隧洞段29公里。隧洞在钻爆开挖中采用光面爆破，在围岩超欠挖控制方面取得了较好效果。以本工程为例，详述隧洞施工中的超欠挖控制及采用光面爆破取得的经验，对今后类似工程施工具有一定的借鉴和指导意义。

关键词 输水工程；超欠挖控制；光面爆破

中图分类号TU99 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）81-0133-02

目前在国内隧洞施工中，由于钻爆法适用范围广，前期投入较小等特点被普遍采用。但由于钻爆法本身工艺原因，隧洞超欠挖现象不可避免。处理超欠挖，不但增加施工成本，同时也影响隧洞施工的安全、质量、进度。大伙房水库输水（二期）工程，是辽宁省的一项大型跨流域调水工程。工程全长261km。其中隧洞段29km。隧洞在钻爆开挖中采用光面爆破，在围岩超欠挖控制方面取得了较好效果。结合工程实际情况，分析探讨隧洞超欠挖的控制措施。

1 超欠挖在隧洞施工中的影响

1.1增加施工成本

隧洞超欠挖增加施工成本，影响工程进度主要体现以下方面：

1）弃渣量增加，需多装多运；

2）超挖空间回填，增加混凝土材料消耗；

3）欠挖清除，造成人工、机械、器材的超额损耗。

1.2增加施工安全隐患

隧洞超欠挖影响工程质量，增加安全隐患主要体现以下方面：

1）欠挖影响隧洞衬砌厚度；

2）超挖形成的凹处存在应力集中，岩块易损坏；

3）欠挖形成的凸处在高应力的作用下，岩块易挤出。

2 控制隧洞超欠挖的技术措施

2.1合理的爆破设计

本工程中采用“新奥法”技术进行施工，施工中根据地质条件确定其开挖方法，Ⅱ、Ⅲ、类围岩采用全断面开挖，Ⅳ、Ⅴ类围岩采用半段面或全段面弱爆破开挖。根据新奥法施工原则，隧洞施工过程中应尽量减小对岩体的扰动，因此，采用光面爆破对围岩扰动小，尽可能的保存围岩自身的承载能力，从而改善衬砌结构的受力状况。

2.2光面爆破参数确定

为获得良好的光面效果，一般选用低密度、低爆速、低体积威力的炸药，以减少炸药冲击波的击碎作用和延长爆炸气体的膨胀作用时间，使爆破作用为准静压力作用，施工中应尽可能地选用光面爆破专用药卷以获得预期的效果。

2.2.1炮孔直径

炮孔直径主要依据现场的钻工机具确定。

2.2.2炮孔的间距

炮孔间距一般取炮孔直径的10～20倍。在节理裂隙比较发育或工程地质较破碎的岩层应取小值，工程地质岩层较好或岩层完整的可取大值。

2.2.3最小抵抗线

即光爆层厚度。光面炮孔起爆时的最小抵抗线，就是周边孔到邻近辅助孔间的距离，最小抵抗线应大于或等于炮孔间距。光爆层厚度不仅影响周边孔之间贯穿裂纹的形成，而且还影响光爆层的破碎和隧洞开挖后的围岩稳定。为了使光爆层爆破后脱离原来岩面，防止爆破反射波作用下发生围岩超挖，在施工中必须合理确定周边孔的最小抵抗线。

2.2.4不耦合系数

不耦合系数K，是指炮孔直径和药卷直径的比值。当不耦合系数为K=1时，表示炮孔直径和药卷直径完全耦合，炮孔内部空间全部被药卷装满，药卷与孔壁之间没有空隙。此时，爆破压力对孔壁作用明显。K>1时，表示炮孔直径与药卷直径不耦合，药卷与孔壁之间有空隙。K值越大，则炮孔与药卷之间的空隙也越大。合理的不耦合应使炮孔压力低于岩壁动抗压强度而高于动抗拉强度。如产生压碎圈的临界不耦合系数KC>K>1时，光爆效果较差。如K>KC>1时是进行光面爆破时获得良好效果的必要条件。根据工程实践证明，K≥2～5时，光爆效果较好。

2.2.5炮孔邻近系数

炮孔邻近系数过大时，爆后有可能在光面孔间的岩壁表面留下凸石，造成欠挖；炮孔邻近系数过小时，则会在新壁面造成凹坑，造成超挖。实践证明，当炮孔密集系数取0.8～1.0时，爆后的光面效果较好。在硬岩中取大值，软岩中取小值。

2.3隧洞各类围岩钻爆参数

Ⅳ、Ⅴ类围岩地段开挖采用凿岩机配和钻爆台架进行水平“V”型掏槽，其中Ⅳ级围岩循环进尺1.6m，周边孔间距45cm～50cm，最小抵抗线60cm～65cm；Ⅴ类围岩循环进尺1.0m，周边孔间距40cm～45cm，最小抵抗线50cm～65cm。平均单位耗药量控制在0.5kg/m3～0.8kg/m3范围内。

全断面开挖的Ⅱ、Ⅲ类围岩地段采用钻爆台架配和凿岩机钻孔，采用二级复式楔形掏槽，循环进尺3.0m；周边孔间距60cm～65cm，最小抵抗线70cm～80cm。平均单位耗药量控制在1.0kg/m3～1.3kg/m3范围内。

2.4爆破器材

1）炸药；一般地段使用乳化炸药，富水地段采用乳胶防水炸药；药卷直径采用Φ32mm、Φ25mm两种；

2）雷管；起爆网路采用非电毫秒雷管及导爆管；起爆采用导火索及火花雷管；

3）周边炮孔内连接；采用导爆索连接。

2.5装药结构

周边炮孔采用Φ25mm的药卷，进行间隔装药，用导爆索间隔的把Φ25mm的药卷加工成药串后，并用电工胶布将药串固定在竹片上，其他炮孔采用Φ32mm药卷进行连续装药。

2.6严格组织钻爆施工

钻爆作业必须按照钻爆设计图进行。当开挖条件出现变化时，爆破设计应随围岩条件的变化而做出相应改变。

钻孔前在开挖面上测量放出中线、标高和断面轮廓，并根据爆破设计图，用红漆将炮孔布置在开挖断面上；钻孔时要做到孔位准确、长度准确、方位准确；钻孔以4%～5%的斜率向断面外倾斜。

并满足下列要求：

1）掏槽孔开孔定位误差

2）钻孔方向（不平行）误差；掏槽孔、周边孔

3）各炮孔底部应尽量在同一平面内，底孔误差

钻孔完毕后，按炮孔布置图进行检查，对不符合要求的炮孔重钻。经检查合格后进行装药爆破。

装药前应将炮孔内泥浆、石粉吹洗干净，按设计药量装药，当开挖面凹凸不平时，其各孔装药量随炮孔深浅变化作相应调整。

爆破效果监测及爆破设计调整，在每循环爆破后对残孔长度、爆渣集中度和块度、周边孔痕迹率、岩面平整度、循环时间、衔接台阶高度、围岩稳定性及断面轮廓、超欠挖等情况进行检查，并根据爆破效果进行光爆参数调整。

3 结论

隧洞开挖施工采用光面爆破技术，使隧洞开挖断面满足了设计轮廓要求同时保证了围岩的完整性，提高了围岩承载能力。避免了隧洞在施工中超欠挖现象的发生，加快了工程进度，保证了工程开挖质量，减低了施工成本，最终达到了安全施工的目的。

参考文献

[1]邓进，谢斌.引水式电站进水口增设施工支洞效果评价[J].科技资讯，2010（4）.