深圳抽水蓄能电站引水隧洞开挖爆破施工

时间：2024-07-28

王斌

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，成都，610091)

深圳抽水蓄能电站引水隧洞开挖爆破施工

王斌

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，成都，610091)

本文通过深圳抽水蓄能电站Ⅰ标段引水隧洞开挖爆破施工，详细介绍了水工隧洞的爆破施工技术，包括大断面平洞掘进施工方法、爆破参数、装药结构、起爆方式和爆破安全等内容，施工进展顺利，效果良好。

引水隧洞爆破参数施工技术深圳抽水蓄能电站

1 工程概况

深圳抽水蓄能电站位于深圳市东北部的盐田区和龙岗区，距深圳市中心约20km，装机容量1200MW，为Ⅰ等工程，水道系统等永久建筑物为1级建筑物，其引水隧洞主洞断面为圆形。深圳抽水蓄能电站第Ⅰ标段承担的上游引水隧洞为平洞，起于上库进出口位置，止于上游调压井，长度为1488m，桩号Y0+000～Y1+573.800m，圆形隧洞，爆破直径10700mm，平均坡度6%。场区出露地层岩性为燕山二期角闪石黑云母花岗岩和中粗粒黑云母花岗岩。引水隧洞线路将穿越4条冲沟，最小埋深50m～115m，全段Ⅰ～Ⅱ类围岩长约1260m，约占80%；进出水口、过沟段和断层部位为Ⅲ类围岩，长300m，约占20%，洞挖石方约14.26万m3。

2 施工方法

在上库进出水口土石方明挖支护完成具备施工条件后，引水隧洞开挖施工分三个作业面进行：从引水隧洞进口作业面(上库进出水口)进行施工，从1#施工支洞作业面进至引水隧洞后分别向上游和下游掘进施工。

引水隧洞洞身段掘进采用浅眼爆破法，直线掏槽方式，周边眼光面爆破。因引水隧洞断面较大，分上下断面分层掘进，待上层断面贯通后再反向开挖下层断面。隧洞上层断面高8m，下层厚2.7m。上层断面开挖采用中心掏槽，形成自由面，周边光面爆破施工；下层断面利用上层开挖后形成自由面钻爆施工。引水隧洞开挖造孔全部采用YTP28气腿钻，自制移动排架作为施工平台，人工装药，非电毫秒微差爆破，循环进尺按3.2m～3.5m控制，孔深3.9m，造孔孔径42mm，周边孔孔距50cm，辅助孔间距上断面60cm～90cm、下断面60cm～120cm。掏槽孔及辅助孔采用φ32mm药卷连续装药，周边孔采用φ25mm药卷间隔装药，孔口用炮泥封填严实，采用非电毫秒微差传爆网络，周边光爆孔利用导爆索网络起爆。3m3侧卸装载机配15t～20t自卸汽车出渣，0.8m3～1.2m3反铲进行排险及岩面清理。

3 引水隧洞爆破方法及主要爆破参数

3.1 爆破方法

根据技术条件与工程要求，引水隧洞掘进采用浅眼爆破法，直线掏槽方式，周边眼光面爆破。因引水隧洞断面较大，分上下层两断面掘进，先施工上断面，上断面贯通后再施工下断面。

3.2 主要爆破参数

3.2.1 炮孔直径φ=42mm。

3.2.2 单循环进尺L=3.2m～3.5m，孔长按3.9m控制。

3.2.3 炮眼布置

上断面掘进炮眼类型分掏槽眼、辅助眼和周边眼，下断面掘进利用上断面已形成的自由面，分辅助眼和周边眼(见图2)。

3.2.4 孔网参数

上断面掏槽眼。布置在开挖断面中下部，采用平行直眼掏槽，共9个，中间2个空眼，尽可能用大钻头造孔，以增加空眼直径而得到好的掏槽效果。每空眼周边4个装药眼，与空眼的距离为25cm，孔深4.0m(见图1)。

图1 掏槽孔大样

上断面辅助眼。在掏槽眼与周边眼之间设辅助眼，各辅助眼的孔间距a=76cm～88cm，排间距b=85cm～90cm。

下断面辅助眼。最小抵抗线W=90cm～120cm，孔间距a=85cm～108cm，排间距b=90cm。

周边眼。断面轮廓采用光面爆破，沿设计断面轮廓均匀布置周边眼，孔间距40cm～55cm，光爆层厚度为55cm～65cm。

3.2.5 炮孔倾角β

掏槽眼和辅助眼为近似水平布孔；周边眼为了控制超欠挖以及便于下次钻眼作业时好落钻孔眼，应将炮眼方向略微向外张开，以3%～5%的斜率外插。

炮眼具体布置见图2引水隧洞爆破布孔及联网示意。

图2 引水隧洞爆破布孔及联网分段示意

3.2.6 炮眼数目合理性验算

平巷掘进炮孔数确定经验公式：

(1)

式中：N——炮孔数目(个)；

f——岩石坚固性系数，花岗岩取15；

S——巷道掘进断面(m2)。

以f=15、S=71.75m2代入，得N=141，所以上层断面共布孔144个(含两空眼)是合理的。

4 装药结构及装药量计算

4.1 装药结构

掏槽孔、辅助孔为自孔底连续柱状装药，采用φ32mm乳化炸药药卷；周边孔(光爆孔)为不耦合间隔装药，采用导爆索串联加工φ32mm乳化炸药药卷，绑在竹片上。每个炮孔按照起爆顺序的要求装一发微差导爆雷管，起爆药包置于炮孔的中底部。装药后，剩余空孔段用炮泥充填，填塞长度L1：辅助孔L1=1.1m～1.3m，掏槽孔、周边孔L1=0.8m。

4.2 装药量计算

平均炸药单耗K、q：上断面K=1.2kg/m3～1.6kg/m3，下断面q=0.6kg/m3～0.8kg/m3

上断面总装药量Q=KV=1.25×71.75×3.4=305(kg)

下断面单孔药量按Q=qabL或Q=qaWL计算。

式中：Q——单循环装药量(kg)；

K——上断面平均炸药单耗(kg/m3)；

q——下断面平均炸药单耗(kg/m3)；

V——单循环爆破体积(m3)。

下半洞单孔装药量，按经验取平均炸药单耗0.6kg/m3。第一排单孔装药量为0.6×1.08×1.2×3.4=2.64kg；第二排0.6×0.85×0.9×3.4=1.56kg；周边孔按底部加强一只φ32mm药包，线装药密度0.15kg/m控制，可算出单孔装药量为0.65kg。

隧洞爆破设计主要技术参数见表1。

表1 引水隧洞爆破设计主要技术参数

5 起爆方法和起爆网络设计

采用微差爆破，微差间隔时间25ms～75ms。首先起爆掏槽眼，再起爆辅助眼，最后起爆周边眼。非电起爆法的导爆管在孔外采用簇联方式，用非电雷管作起爆雷管，反向连接，用胶布多层捆绑，最后用非电起爆器+击发针起爆。当光面孔使用导爆索时，孔内导爆索在孔外搭接，连接在孔外主导爆索上，孔外主导爆索用非电雷管起爆。

6 爆破安全

6.1 爆破警戒距离

隧道内爆破时，除路边进洞时应防止爆破飞石对周边环境和行人造成安全影响外，其他部位施工飞石对周边环境无影响，但飞石和空气冲击波对隧道内人员和设备安全有影响。隧道内爆破的警戒距离大于300m。因该隧道两端同时掘进，两个工作面在剩余开挖段100m～30m时，任何一方掌子面爆破作业都必须提前通知对面一方的所有人员撤离，防止意外事件。贯通前，双方安排有专门人员互相联系，保持通讯畅通。当隧道两相对开挖工作面相距30m时，必须停止一端开挖掘进施工，改为单头掘进，谨慎、合理控制爆破用药量、循环进尺，并在周边设置警戒，警戒半径不小于300m。

6.2 爆破振动影响核验

为减少爆破振动对周边建筑物、围岩及环境的影响，需控制微差爆破单响最大药量。微差爆破最大段药量Qm按式(2)计算：

Qm=[R(V/K)1/α]3

(2)

式中：Qm——微差爆破时最大段药量或齐发爆破总药量(kg)；

R——爆破振动安全允许距离。考虑水工隧道一般滞后掘进掌子面30m从事其它工序施工，计算取R=30m；

V——允许安全振速(cm/s)，按《爆破安全规程》水工隧道取值，计算取V=10cm/s；

K，α——分别为与爆破点地形、地质等条件有关的系数、衰减指数。据《爆破安全规程》和类似经验，取K=150、α=1.6。

计算结果Qm=120kg。而本工程微差爆破时同段药量最大为67.2kg(最大单响)，小于计算值，爆破震动对周边环境及其他工序施工无安全影响。