白云岩和白云质灰岩隧洞开挖关键技术研究

摘要：水利工程的选址通常位于地势较高的山区，水文地质情况复杂，地形地貌特殊。同时水利工程施工的隧道开挖较长，面临着复杂的施工条件如果没有掌握施工关键技术，将会在施工进行的过程中受到诸多因素的影响，水压、岩溶、地质等，严重影响整个工程的顺利进行。

关键词：水利工程；复杂地质；隧道开挖；关键技术

引言：科学技术的不断发展推动着我国水利水电工程建设规模的扩大，隧道开挖作为水利水电工程中的常见技术也受到大众密切关注，在具体施工中，复杂的地质条件将会大大增加隧道开挖难度，同时对关键技术的要求也较高。本文以贵阳抽水蓄能电站为例，分析复杂地质条件下的隧道开挖关键技术，为类似工程的施工提供有效参考。

1工程概况

贵阳抽水蓄能电站位于贵州省贵阳市修文县谷堡镇，本标施工区位于电站下水库。工程区距修文县约13km，距贵阳市约60km，交通条件较为便利。主要施工项目包括：进厂交通洞、厂房顶层施工支洞、厂房顶层锚固洞施工支洞、那洒堆积体、那洒堆积体公路、BT2崩塌堆积体、开关站场平及边坡支护、下水库钢索桥和辅助工程以及环保、水保等。隧洞工程地质岩性主要为白云岩及白云质灰岩。经过分析发现本次施工难点在于：

（1）隧洞施工范围的岩性较为复杂，整体呈破碎状，经过复杂断层。因此隧道的成洞难度大。同时隧道整体较长，施工周期和施工复杂度高，因此在开挖过程中应该逐渐推进，加强对周边环境的观察，及时进行施工支护，保证施工安全。

（2）存在F4断层隧洞段，该施工段埋深浅，稳定性差，导水性好，因此该施工存在积水问题，因此在该施工需要做好开挖前的排水和支护工作，避免出现塌方。

（3）各个隧洞的洞口地质条件不同，因此在施工时应该根据围岩揭露情况，及时调整开挖方案，满足隧洞开挖的需要，在开挖中需要严格控制开挖质量。

2施工方案

进厂交通洞洞身开挖采用新奥法原理施工，光面爆破开挖。Ⅲ、Ⅳ级围岩采用全断面法开挖；V级围岩采用台阶法开挖。

开挖主要采用光面控制爆破技术，坚持弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测的原则，开挖安全步距须满足规范要求。施工中按设计及规范要求，坚持围岩监控量测，以确定是否调整支护参数。开挖中加强开挖面的超前地质预报工作；开挖后及时找顶。对软弱、破碎、围岩风化严重段，采用人工开挖、小型挖掘机掘进、开挖的方法。

3关键技术分析

3.1光面爆破法

洞口土石方设计开挖线采用光面爆破控制开挖成型质量。主爆孔和光爆孔均采用YT-28手风钻或轻型潜孔钻机造孔，钻机就位时，用样架尺对钻孔角度定位校准，开孔后进行钻孔深度和角度的控制，以便及时校准偏差，边坡光爆孔钻孔角度根据边坡坡度进行控制。采用卷状乳化炸药，人工装药，起爆采用电子雷管起爆方式。施工前，对梯段爆破和特殊部位的爆破参数和装药量按规范要求进行专项爆破试验，确定安全、合理的爆破参数；开挖中根据实际地质条件对爆破规模、爆破参数作优化调整，并在边坡上设置振动监测，控制质点振动速度不超过允许值，保证边坡的稳定。

3.2全断面法

进厂交通洞Ⅲ级围岩洞段采用全断面开挖法施工，全断面开挖循环进尺控制在2.0～3.0m，采用ZYS122全电脑多臂凿岩台车为主手风钻为辅进行钻孔，电子雷管、炸药光面爆破，全断面一次成型。采用挖掘机配合侧卸装载机装碴，自卸车运碴。出碴完成后，先进行初喷混凝土，然后施作喷、网、锚等联合初期支护，支护紧跟开挖，以确保施工的安全。

具体开挖关键技术包括：

（1）开挖前先进行测量放样，控制开挖的中线、水平引至开挖部位掌子面，确定开挖轮廓。测量人员定出隧洞中线和开挖轮廓线，用红漆按照钻爆布置画出炮孔位置，经检测合格后方可施工，同时做好作业照明、设备、排水、出碴等方面的准备。

（2）钻孔操作主要使用ZYS122全电脑多臂凿岩台车为主手风钻为辅进行钻孔，首先根据需要布置打孔位置和打孔施工人员，清孔后进行打孔，打孔过程中应注意不能在残眼处、裂缝处钻孔，同时保证爆孔无杂物，保证爆破效果，对不符合要求的炮孔进行处理或重新进行钻孔。

（3）装药起爆。安排2名持证爆破员，根据钻爆设计图按照自上而下的原则进行装药起爆。使用木质炮棍装药，在全部炮孔装填完毕，无关人员全部撤离后实施网络连接。施工时应该注意，

（4）装药起爆每次起爆前，爆破员必须仔细检查起爆网络，在同一开挖断面上，起爆顺序应由内向外逐层起爆，在严格确认爆破安全后才能实施爆破，爆破后应在班组长的指挥下进行瞎炮、残炮处理。

（5）出渣。爆破完成后需要保持隧洞内的通风性，保证隧道照明，待掌子面能见度良好后爆破员先清理残炮，组织人员对残留未爆炸药进行集中处理，出渣时应由专人指挥，以免破坏支护结构，出渣基本结束时，班组长组织进行排险，拱部等难以碰触的部位采用挖掘机或开挖台架配合。

3.3台阶法

台阶法施工将断面分为上下两部分。采用人工配合机械开挖，一次进尺不超过2榀，下台阶左右两侧错开间距大于2榀钢架间距，上台阶长度宜控制在5～10m，台阶高度2.5～3.5m，下台阶左右两侧开挖时应错开进行，严禁对称开挖，防止上部支护结构不稳引发塌方危险。上台阶采用反铲挖掘机出渣至下台阶，下台阶由装载机装渣，自卸车运至洞外。

具体开挖关键技术包括：

（1）施工前应做好校核中线、标定眼位等施工准备，对开挖面进行放样，在掌子面画出开挖轮廓线，同时根据爆破设计进行布孔，并在施工过程中根据爆破效果进行优化、调整。

（2）打钻采用多臂钻为主YT-28风钻为辅钻眼，钻孔采用Φ42mm，长4m钻钎，使用风动凿岩机（风枪）钻孔，配备司钻手1名，按开挖台架同一平台同一区域作为一个小组，设1名辅助工（拔出钻杆等），同一小组也可采用司钻手相互辅助。炮孔位置应先捣平，开眼时先低速运转，待钻进一定深度后再全速钻进。不能在残眼处、裂缝处钻孔，开孔时如确实有困难，可适当调整，调整范围不超过5倍的炮孔直径。完成钻孔后需要将带有阀门专用吹管插入孔内，利用高压风将杂物吹出，检查有无堵孔、塌孔、串孔。

（3）装药起爆，首先安排2名持证爆破员，根据按钻爆设计图按照自上而下的原则进行装药起爆，隧洞爆破从掏槽眼到辅助眼至周边眼，采用多段电子雷管由里向外起爆其中周边眼比辅助眼要微差爆破。起爆前须仔细检查起爆网络，确定爆破环境安全后在有掩护的安全地点进行起爆，若发现盲炮应由持证爆破员及时进行处理，并清场疏散无关人员。

（4）待掌子面能见度良好后爆破员先清理残炮，组织人员对残留未爆炸药进行集中处理，出渣时应由专人指挥，以免破坏支护结构，出渣基本结束时，班组长组织进行排险，拱部等难以碰触的部位采用挖掘机或开挖台架配合。

4结束语

通过对贵阳抽水蓄能电站白云岩和白云质灰岩隧洞开挖关键技术的研究，本文不仅明确了复杂地质条件下的隧道开挖技术重点与关键技术，而且对类似工程施工提供了施工技术和施工案例参考。在整体施工中，应该结合施工地质情况确定爆破方案，在确认安全无误后进行爆破和清理作业。在未来的工程施工中，应重视对关键施工技术研究，不断优化施工效率，提高施工质量，保证隧洞的安全可靠。

参考文献

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董彦云（1988.5.12-），男，汉族，河北省南宫市大屯乡董张马村，学士学历，隧洞地质，工程师