钻爆法开挖水工隧洞施工技术探讨平英灿

平英灿

中铁隧道股份有限公司450001

摘要：隧洞工程属于地下建筑工程，由于受工程地质、水文地质和施工条件等因素的影响，在开挖、支护衬砌和施工组织等方面都与地面作业有很大不同，因而在此施工中有特殊的要求。本文主要对钻爆法开挖水工隧洞施工技术进行了简要的分析。

关键词：钻爆法；开挖；水工隧洞；施工技术

1隧洞开挖

1.1洞口开挖

一干渠隧洞进洞方案采用管棚法，即利用型钢预先在洞外防护管棚，在管棚内进行隧洞开挖。修整隧洞进口段自然边坡，确保进洞口坡面高于隧洞顶约2m。沿洞脸周边钻孔，埋入直径50mm×5mm无缝钢管，用灌浆机对小导管周围岩体进行用早强水泥固结灌浆。在洞口处用工字钢、钢筋、混凝土做成支护明洞，利用支护明洞保护开挖隧洞。在明洞内利用机械配合人工开挖，每循环进尺不宜超过0.80m。必要时辅以浅炮孔、小药量、微震动，保护周围岩体。管棚法进洞具有破坏自然山体少、保护地表植被、明挖工作量小的优点。值得在工程实践中推广应用。

1.2洞身开挖

隧洞主洞开挖时，常规洞段采用光面爆破法。光面爆破能保持了围岩完整性，不产生或很少产生炮震裂缝；在裂隙发育的地层中，能避免裂隙扩大和产生新的裂缝，提高了围岩的稳定性。隧道成型规整，减少了隧洞超挖量，节省衬砌量，提高了施工进度，降低工程成本。一般情况下，每循环开挖进尺不宜超过1.50m。在断层及破碎带及地下水丰富等不良地质段，采用机械松动围岩人工辅助修整轮廓面的方式开挖，但存在开挖进度缓慢，需投入人工较多，生产效率不高，施工成本较高等问题。

1.3出渣与运输

一干渠隧洞出渣运输距离短，不适宜有轨运输。隧洞开挖断面狭窄，洞内大型机械无法摆布，仅能选用小型运输机械装渣、运输。

1.4排水

地下水在一干渠隧洞的影响主要是软化、泥化岩层，给交通造成不利影响。根据一干渠隧洞地下水渗出水量小，确立“渗水即排”原则。遇到地下水渗出时，在渗水点附近开挖集水坑，引导水流入坑。若渗水范围较广，顺隧洞边墙底部开挖排水沟，渗水自流入坑。根据渗水量的大小，在集水坑布置不同型号的排水泵抽排入排水总管。排水总管在隧洞支护完成后，沿洞壁按1/1000坡度铺设，自流排水，管径≥150mm。

1.5隧洞混凝土衬砌方案

混凝土衬砌按底板、边墙与拱部两阶段进行，边墙和拱部模板采用钢模台车。混凝土运输采用2m3搅拌车，混凝土泵入仓。衬砌工序包括基底清理、钢筋绑扎、模板、止水、伸缩缝、混凝土浇筑、养护等。混凝土拌合站计量器具按期校验，严格按照签发的配料单配料，根据原材料含水量即时调整。水、水泥、骨料、外加剂应与原试验厂家、型号一致。混凝土在搅拌机中连续搅拌时间应符合要求。混凝土从搅拌机卸料、运输到泵送完毕最长时间不超过规定的数值。钢筋型号、间距、保护层等应符合要求并绑扎牢固。伸缩缝及止水的安装位置。钢模台车架设应符合隧洞轴线、高程，位置准确，连接牢固。模板就位前应打磨平整、涂刷隔离剂。混凝土浇筑前清理仓内积水、混凝土废料、杂物等。在新老混凝土接触面铺设高标号水泥砂浆。混凝土应分层浇筑,左右边墙同时平仓，同时振捣。掌握混凝土振捣时间，避免欠振或过振。混凝土浇筑过程应随时观察，发现模板、钢筋、止水等位置变动及时恢复到位。混凝土浇筑完成后，混凝土强度超过2.50MPa时方可拆模。混凝土拆模后及时养护。混凝土浇筑前应做好充分准备，保证每仓混凝土连续浇筑，尽量做到浇筑过程中断。

2钻爆法在水工隧洞开挖施工中的应用

2.1隧道的测量与开挖

在开挖施工前，根据施工设计要求在放样洞室的点位、高程及轴线等进行明确；做好每循环打钻地质预报的记录工作，一旦发现异常情况应及时上报，以在对其施工方案进行调整，避免对地质支护预报、装药控制等造成影响；确保每个放样洞室内均具备激光指向仪，以起到减少循环工序测量的时间，加快工程进度。

2.2钻孔和爆破

该段隧洞各洞口施工掌子面均采用YT-28气腿钻机造孔，人工装药，非电毫秒雷管起爆，周边孔与辅助孔分段间隔装药，掏槽孔连续装药，火工材料采用2#岩石乳化炸药。①钻孔深度：掏槽孔深、辅助孔深和周边孔深均为2.2m；②炮孔布置：掏槽孔和辅助孔，炮孔相邻间距为0.7-08.m、排距为0.8-0.9m，且呈梅花形布置；周边孔位于开挖断面周围，与开挖轮廓保持0.5m的距离；③爆破参数：掏槽方式为二级楔形掏槽或三级楔形掏槽，提高炮孔利用率，有效减小爆破石块粒径，以便于装运，避免因掏槽形式造成较大石块产生而补炮处理，对工期造成影响。

2.3装渣和运输

装渣设备有自卸汽车、电瓶车等，应一次性完成一茬炮的清除工作，严格按照操作流程进行作业，同时要求汽车司机和设备操作人员等均要具备上岗证书；在工程现场每间隔300-500m需设置一条错车道，并安排专门的人员进行轨道基础维修和路面平整等。

2.4锚杆安装

锚杆安装需满足以下要求：结合围岩特性及实际情况等对孔位进行标记，确保开孔偏差在0.1m内，针对特殊部位锚杆的孔位要求设计人员和监理人员通过商讨后进行确定；加固锚杆孔轴方向应从圆心至挖轮廓线以辐射状分布，且直墙段需与开挖轮廓线保持垂直。

2.5混凝土喷射施工

混凝土喷射作业需满足以下要求：喷射机应严格按照相关流程进行操作，在实际作业中应保持风压的稳定性，且在喷射作业完成后需对其管内积存的物料等进行清理；在操作喷头时，应保证喷头处水压的稳定性，喷头需与受喷面保持垂直；避免混凝土表面出现干斑或滑移流淌等现象，需对其水灰比及供水量进行有效控制；喷射作业应坚持分段分区、自下而上的原则，各个段间的结合部位不允许出现漏喷或重喷等问题；喷射混凝土边墙的回弹率应≤15%，顶拱应≤25%。

2.6锚喷联合支护

①钢筋网喷射混凝土：钢筋网网格的尺寸为（20×20）cm，搭接长度应≥0.2m；在喷射作业时，应确保钢筋与岩面之间的空隙被混凝土填满，且粘接性良好，以确保钢筋网的保护层厚度符合施工要求；②钢拱架、钢筋喷射混凝土：钢拱架的安装和制作应满足相关设计要求，且安装所允许的横向艰间距偏差应控制在5cm以内，垂直度允许偏差应控制在2°内；③不良地质条件下的锚喷联合支护。针对一些稳定性较差的围岩，其锚喷联合支护作业需满足以下要求：安排专业人员对施工现场围岩的变形情况进行监测，并根据监测结果对支护方案及支护参数等进行调整；锚喷支护应与工作面的开挖作业同时进行。

3结语

钻爆法是以钻孔、爆破作业为主，以装渣、支护和通风作业为辅，完成隧洞断面开挖的施工方法，由于其对地质条件适应性强，开挖成本低，因此在隧洞工程施工中应用广泛。但由于每个工程项目都不尽相同，施工条件也千差万别，通过对其施工技术进行总结、探讨，可积累经验，以供同类工程参考。

参考文献：

[1]刘芃呈.浅谈国内钻爆法隧洞施工管理中的常见误区[J].水利建设与管理,2014,34(05)：11-13.

[2]郭少军,师锋民.超长隧洞钻爆法快速开挖施工关键技术研究[J].人民长江,2015,46(S2)：76-78+84.

[3]张永鹏.钻爆法在隧洞施工中超挖的原因及解决对策[J].农业科技与信息,2016,(23)：157+160.