工程施工導(dǎo)流洞爆破開挖技術(shù)方案及其優(yōu)化
摘 要：國外某水利水電工程施工導(dǎo)流洞工程的地質(zhì)條件十分特殊，各種地質(zhì)結(jié)構(gòu)面超常發(fā)育。工程地質(zhì)特性決定爆破開挖施工技術(shù)方案，通過對(duì)原爆破開挖施工技術(shù)方案和優(yōu)化后爆破開挖施工技術(shù)方案進(jìn)行多方面比較，最終選擇優(yōu)化爆破開挖施工技術(shù)方案，實(shí)踐表明，優(yōu)化方案在確保施工安全、改善施工質(zhì)量的同時(shí)，降低了施工成本，加快了施工進(jìn)度。
關(guān)鍵詞：導(dǎo)流洞；爆破開挖；施工方案；優(yōu)化
1 工程概況及工程特點(diǎn)
1．1 工程概況
整個(gè)樞紐工程是一個(gè)綜合利用的水利水電工程，由壩區(qū)及灌區(qū)2大部分組成，主要任務(wù)是農(nóng)業(yè)灌溉、防洪和發(fā)電。設(shè)計(jì)壩高133m，壩型為RCC曲線混凝土重力壩，總裝機(jī)容量17MW，總庫容14億m3；廠房位于右岸地面，導(dǎo)流洞布設(shè)于右岸山體中。導(dǎo)流洞開挖長度390m，襯砌長度392．14m，開挖斷面為圓形，開挖直徑7．56～8．4m，開挖斷面積44．87～52．92m2，平均開挖斷面積48．9m2。
1．2 施工特點(diǎn)
1．2．1 各種地質(zhì)結(jié)構(gòu)面超常發(fā)育巖體極為破碎
巖性以薄層灰?guī)r為主，夾有砂質(zhì)頁巖及中厚層灰?guī)r，導(dǎo)流洞圍巖主要地質(zhì)參數(shù)值，見表1。
從表1中看出，巖石屬于中硬和軟弱類。從現(xiàn)場勘察看出，各種走向、各種傾角（大部分傾角小于50°）、不同厚度（大部分為厚度僅幾厘米的薄層砂質(zhì)頁巖和幾十厘米的中厚層灰?guī)r）、不同巖性的巖石，尺寸為幾厘米的碎石體。裂隙密集帶、剪切帶及破碎帶部位的巖體為Ⅴ類，其它部位為Ⅲ～Ⅳ類，導(dǎo)流洞雖位于地下水位之上，但仍存在局部裂隙水。各種地質(zhì)結(jié)構(gòu)面超常發(fā)育，巖體極為破碎，成洞條件差，這是該導(dǎo)流洞工程施工最顯著的特點(diǎn)。
1．2．2 一次支護(hù)工作量很大
導(dǎo)流洞圍巖設(shè)有一次支護(hù)和二次襯砌進(jìn)行加固，具體技術(shù)參數(shù)見表2所示。
從表2可看出，導(dǎo)流洞一次支護(hù)的工作量很大，為確保施工安全，導(dǎo)流洞開挖完成后需及時(shí)進(jìn)行一次支護(hù)，導(dǎo)流洞一次支護(hù)全部完成后必須立即進(jìn)行導(dǎo)流洞鋼筋混凝土襯砌。
1．2．3 工期十分緊迫
據(jù)施工總進(jìn)度安排，導(dǎo)流洞爆破開挖全部完成后，就立即在右壩肩邊坡上進(jìn)行灌漿實(shí)驗(yàn)，待灌漿實(shí)驗(yàn)完成后，才能進(jìn)行大規(guī)模的壩肩爆破開挖。所以，導(dǎo)流洞爆破開挖工期為關(guān)鍵直線工期，若導(dǎo)流洞爆破開挖工期拖延1d，那么整個(gè)樞紐工程總的工期就拖延1d，故導(dǎo)流洞爆破開挖工期極為緊迫。
2 原爆破開挖施工技術(shù)方案
導(dǎo)流洞原爆破開挖施工程序見圖1所示。
原爆破開挖施工技術(shù)方案：將導(dǎo)流洞分為上半洞Ⅰ和下半洞Ⅱ開挖，上半洞又分成2次開挖到設(shè)計(jì)斷面，上半洞先開挖斷面尺寸：寬×高＝4m×（3．78～4．2）m的導(dǎo)洞Ⅰ1一定距離后，然后擴(kuò)挖上半洞Ⅰ2，最后再一次性開挖下半洞Ⅱ到設(shè)計(jì)斷面。
原爆破開挖施工技術(shù)方案的不足主要有以下4點(diǎn)：
（1）上半洞僅22．4～27．7m2，若再分成2次開挖到設(shè)計(jì)斷面，施工工序很多，施工進(jìn)度極慢，這直接導(dǎo)致工期成本增大；
（2）導(dǎo)洞周邊須進(jìn)行光面爆破，頂拱及邊墻須進(jìn)行支護(hù)，鉆孔數(shù)量、火工材料、支護(hù)材料等消耗較多，這直接導(dǎo)致施工直接成本很高；
（3）上半洞Ⅰ2擴(kuò)挖時(shí)，對(duì)圍巖產(chǎn)生重復(fù)擾動(dòng)，必使圍巖松動(dòng)范圍增大，爆破震動(dòng)對(duì)導(dǎo)洞頂拱先進(jìn)行的支護(hù)定產(chǎn)生不利影響，原導(dǎo)洞頂拱先進(jìn)行的支護(hù)效果降低，施工安全問題較突出；
（4）上半洞擴(kuò)挖巖體Ⅰ2和導(dǎo)洞Ⅰ1頂拱周邊結(jié)合處，成孔十分困難，有時(shí)根本無法成孔，這直接導(dǎo)致斷面成型更差。
3 巖體特性理論分析和優(yōu)化爆破開挖施工技術(shù)方案
3．1 巖體特性理論分析
導(dǎo)流洞圍巖按力學(xué)屬性分類，它屬于塊裂體，為不連續(xù)介質(zhì)。導(dǎo)流洞圍巖力學(xué)特性見表3所示。
巖體結(jié)構(gòu)面組合情況見圖2所示。
