水庫泄洪洞工程巖石開挖技術研究

盧昕

摘要：針對泄洪洞工程施工地巖層硬度較高的問題，結合實際工程項目，分析爆破開挖施工技術。根據工程地質特征和開挖斷面，確定采用分層爆破開挖方案。上層臺階按照制定的工藝參數實施爆破后，渣料均勻，巖面平整，邊界上無爆破裂隙。下層臺階采用全斷面無保護層擠壓爆破法，爆破后臨空面未出現前沖現象，上部邊界拱頂、兩邊側邊界和底板邊界均未出現爆破裂隙，開挖輪廓線平整規則。爆破效果表明，爆破工藝滿足施工要求，各項參數配置合理，爆破效果良好。

關鍵詞：水庫泄洪洞；分層爆破開挖法；全斷面無保護層；擠壓爆破法

0? ?引言

泄洪洞是水力工程的重要組成部分，對于防止水庫過度充水和確保下游地區的安全起著至關重要的作用。然而，隨著水庫規模的不斷擴大，泄洪洞工程的設計與施工面臨復雜地質條件，也遇到了一些挑戰。如何有效地進行泄洪洞的開挖和建設，成為當前研究的重要課題。確保泄洪洞的安全性和有效性，選擇并實施適當的巖石開挖技術至關重要[1]。本文結合實際的水庫泄洪洞工程，分析爆破開挖施工技術，提出符合工程項目的施工方案，并給出具體的施工工藝參數，為類似工程提供有價值的參考，推動水利工程的進一步發展。

1? ?項目概況

某水庫工程是集供水、灌溉、防洪和發電等一體的大型水利工程，水庫總容量為7.6億m3。水庫工程包括主壩工程、副壩工程、溢洪道工程、輸水洞和泄洪洞工程。水庫的泄洪洞為下行式直線型，斷面為城門拱形，寬度為9.8m，洞高為12.5m，洞長為536m。泄洪洞工程所處的地質結構，上部為粉質黏土和卵礫石層，下部為硬質砂巖和頁巖，弱風化。引渠段底板高程為320m，基礎位于硬質砂巖上。洞身段大部分位于弱風化的頁巖層，施工難度較大。泄洪洞地質條件較好，但巖石的硬度對施工提出一定的挑戰。

泄洪洞是該水庫工程中的一個關鍵組成部分，其設計和施工質量直接影響著水庫的安全和運行效率。為此施工過程中，應盡量減少施工對周圍環境和已有工程設施的影響，保證施工的安全性。

2? ?泄洪洞開挖方法確定

開挖水庫泄洪洞主要采用爆破開挖方法[2]，針對地表以下的巖石礦物，通過科學使用炸藥進行有效開挖，短時間內將巖石碎化并清除。爆破開挖施工是一個涵蓋多個環節的復雜過程，包含勘察設計、布孔、鉆孔、裝藥、堵塞、聯網、設置防護、起爆、爆后檢查、警戒解除和清理碎石等。這些環節緊密相連，一環扣一環，每一環節都是為了確保最終的爆破效果，并確保施工過程的安全性。參照類似工程施工經驗，泄洪洞采用分層爆破開挖方式，分上、下兩層臺階開挖，上臺階高度為6.5m，下層臺階高度為6.0m，開挖斷面如圖1所示。

3? ?泄洪洞上臺階開挖要點

3.1? ?布孔

布孔是爆破開挖的關鍵環節，在這個階段，技術人員需要按照爆破方案的規定，在巖石表面布置鉆孔。布孔方式需要考慮的因素，包括孔位布置、孔深和孔徑，孔間距、行間距等?？孜坏牟季中枰紤]到工程的實際需求以及巖石的特性。通常情況下，孔間的距離需要足夠接近，以便在爆破過程中產生足夠的爆破能量。但又不能過近，以防止孔與孔相互之間產生不良影響[3]。

孔深和孔徑的大小則直接影響裝藥量和爆破的效果。一般來說，孔深應略大于爆破深度，孔徑則應根據裝藥量和炸藥類型來決定。綜合考慮泄洪洞工程的實際情況，將爆破孔的直徑設置為40mm，光爆孔的孔間距設置為500mm，第一至第三槽孔的孔間距均設置為600mm，輔助孔和底板孔的孔間距設置為800mm。上臺階開挖斷面的爆破孔布置方案如圖2所示。

3.2? ?鉆孔

鉆孔是爆破工程的另一個重要環節。在這個過程中，工程人員需遵循已定下的爆破工藝中的布孔方案，借助專門的鉆機進行精確的鉆孔。每一個鉆孔都要嚴格按照設計方案執行，以保證每一個孔位的位置、深度和方向的準確性，以達到爆破過程中預期的效果。

鉆孔的準確性不僅關系到爆破效果，而且對爆破安全也有著至關重要的影響。比如，鉆孔深度和位置的不準確，可能會導致爆炸能量無法完全釋放，或者在錯誤的方向上釋放，從而引發不必要的安全問題。

綜合考慮泄洪洞工程的項目特點，為了增加臨空面，設一槽孔的鉆孔深度為2400mm，二槽孔的鉆孔深度為3800mm，三槽孔的鉆孔深度為3600mm，光爆孔、底板孔和輔助孔的鉆孔深度為3500mm。這些具體的設定都是基于對地質結構的深入理解和計算所得，目的是為了實現最佳的爆破效果。

3.3? ?起爆

這個階段將根據設計的起爆順序和時間間隔進行精確的起爆。在整個爆破開挖過程中，起爆可以說是最為關鍵的一步，若操作不當可能會導致爆破效果達不到預期，甚至可能引發安全事故。

起爆順序是決定爆破效果的重要因素。正確的起爆順序能夠最大限度地提高爆破效果，減少未爆藥的數量，最大限度地提高爆破效果，降低未爆炸藥物的數量。一般來說，應先爆破中間的孔，然后依次向外爆破[4]，以確保爆破能量的使用效率更高，有效減少巖石的反彈和飛濺。起爆順序如圖3所示。

為了確保爆破的順利進行，防止爆破震動的累積效應，各藥孔之間需要有一定的起爆延遲，通常這個延遲時間不小于100ms。這樣，每一個藥孔都可以有充分的時間來釋放其爆炸能量，不僅能夠提高爆破效果，更能夠保障整個施工過程的安全，有效地減小爆破振動，降低對環境和設施的影響。爆破后檢查渣料均勻，無大塊石體出現。經測量，邊界出現部分超挖情況，但最大部分未超過100mm，開挖輪廓線規則，巖面平整，邊界上無爆破裂隙。由此說明，爆破孔布置、起爆順序均合理，工藝控制良好，施工質量高。

4? ?泄洪洞下斷面爆破開挖影響因素

4.1? ?泄洪洞下斷面爆破方案

泄洪洞工程是涉及到多個技術和工藝的復雜工程，需要采用準確而精細的施工方案來確保其順利進行。通常采用分層爆破開挖的方法。應用方法時，上層臺階的開挖工作會超前進行，將下層臺階則作為上層臺階爆破產生的碎石清理通道。為了保證施工進度和效率，上下層臺階的施工應盡可能同時進行，以減少相互影響，在實際的施工過程中，基于工程的實際要求和現場情況，項目部對泄洪洞下斷面施工擬定了3種可能的方案，分別為擠壓爆破拉中槽法、半幅交替開挖法和全斷面無保護層擠壓爆破法。每一種方案都有其自身的優點和缺點，需要根據實際情況和工程需求進行具體的比選，其優缺點對比如表1所示。

綜合對比，將全斷面無保護層擠壓爆破法作為下斷面主要施工方案。在下層臺階斷面頂部，全斷面無保護層擠壓爆破法可以利用潛孔鉆向施工區鉆豎向爆破孔，邊界區域采用光爆孔。主爆孔填裝炸藥前，在爆破孔底部設置200mm的柔性墊層。主爆區采用無保護層擠壓爆破作業，邊界配合主爆區采用光爆爆破作業。爆破后在爆渣上修斜坡路，作為上層臺階出渣的交通道路[5]。下層臺階的施工不影響上層臺階施工，滿足泄洪洞工程的實際施工要求。

4.2? ?泄洪洞下斷面爆破參數

主爆孔的爆破參數如表2所示。光爆孔的爆破參數如表3所示。

4.3? ?起爆網絡

起爆網絡的設計和構建是極為關鍵的環節。正確和高效的起爆網絡不僅能保證爆破效果的優化，還能夠減少對環境的破壞和影響，提高工程的整體效益。下臺階施工采用全斷面無保護層擠壓爆破法，應用非電毫秒雷管與導爆索組合的起爆網絡模式[6]，爆破精度高、網絡布置靈活、起爆效果可靠。光爆孔內部裝填導爆索，導爆索從爆破孔頂部一直延伸至孔底。為了確保所有的光爆孔之間能夠完全連通，導爆索的連接長度必須大于150mm，且其轉角需要大于90°，以保證爆破網絡的完整性和爆破效果最優化。同時，在主爆孔內部裝填非電毫秒延期雷管[7]。填充雷管時，堵塞材料可選用鉆孔產生的石屑或黃土。根據實際的施工條件和工程需求，爆破網絡采用V型起爆方式。V型起爆布局和起爆順序如圖4所示。

泄洪洞下臺階爆破后，碎石爆渣隆起高度為1m左右，臨空面未出現前沖現象，爆破區無大塊飛石產生。爆破后，上部邊界拱頂的噴混凝土層未出現裂隙，無松動、掉塊現象。兩邊側邊界和底板邊界處無爆破裂隙，開挖輪廓線平整規則。從爆破效果分析，全斷面無保護層擠壓爆破法滿足本工程施工要求，各項工藝參數配置合理。

5? ?結束語

本文結合實際水庫工程項目，分析泄洪洞的巖石開挖技術，得出以下結論：

泄洪洞工程采用分層爆破開挖的施工工藝，將開挖區域分為上、下兩臺階，按照預定的爆破工藝參數，進行逐層的爆破和開挖。上層臺階爆破后，渣料的分布十分均勻，無大塊石體出現，對后續的清理工作非常有利。開挖輪廓線規則，巖面平整，邊界上無爆破裂隙，爆破孔布置、起爆順序均合理，工整體藝控制良好。

下層臺階施工采用全斷面無保護層擠壓爆破法，根據工程實際情況，制定爆破工藝參數。爆破后，臨空面未出現前沖現象，上部邊界拱頂的噴混凝土層未出現裂隙。兩邊側邊界和底板邊界處無爆破裂隙，開挖輪廓線平整規則，工藝參數配置合理。

泄洪洞工程采用的爆破工藝滿足施工要求，對爆破孔布置、起爆順序等方面，進行了充分的考慮和精心的設計，以確保爆破工作的順利進行和爆破效果的最大化，實際的爆破效果同時驗證了方案的有效性。

參考文獻

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