藍 芬，田 彬

(陜西水利水電工程集團有限公司，陜西 西安 710000)

20 世紀80年代以來，我國陸續(xù)建設了不少引水、調(diào)水工程。這些引、調(diào)水工程的隧洞大部分深埋地下。為了便于施工，工程中就出現(xiàn)了不少大坡度的斜洞。由于隧洞斷面尺寸不大，無法在施工中運用高效的大型機械設備，同時坡度大不能采用運輸車輛進行運輸，只能采用卷揚系統(tǒng)進行運輸，導致施工效率低，工期緊張。本文結(jié)合太白縣龍王河水庫工程溢洪洞開挖施工實例，分析如何提高中等斷面大坡度斜洞的開挖效率，淺談中等斷面大坡度斜洞的開挖施工技術。

1 工程概況

溢洪洞布置于大壩左岸，全長396.85 m，為側(cè)槽式溢洪洞，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由側(cè)槽、調(diào)整段、隧洞段、消力池及出水渠組成。

溢洪洞洞身段設計橫斷面為城門洞型，沿洞軸線長218.28 m，其中平直段長度為59.54 m，斜坡段長度為158.74 m，洞身坡比分別為：i=0.036(平直段)、i=0.5(斜坡段)，洞身大部分為Ⅲ類圍巖，開挖斷面尺寸為： 5.9 m(高)×6 m(寬)。

2 施工技術難點分析

溢洪洞的主要特點有：斷面小、坡度大，洞身穿越整個山體，洞身斜坡段坡比為i=0.5(坡度為26.6°)，隧洞進出口高差66 m。由于坡度大，施工操作平臺無法到達掌子面，同時開挖過程中排煙困難，出渣問題較為突出，難度較大，嚴重影響施工進度。

主要技術難點及應對措施如下：

(1)由于洞室?guī)в?:2斜坡，考慮出渣和洞內(nèi)排水問題，開挖只能從出口向進口掘進，隨著進尺增大，排煙和出渣時間增大，嚴重影響施工進度。應對措施：給洞內(nèi)增加大功率送風機，同時利用反臺階開挖法先將洞子下半洞貫通，這樣便于快速排出爆破濃煙，利用扒渣機配合裝載機進行出渣。

(2)溢洪洞洞身斷面不大且坡度大、常規(guī)的隧洞施工方法不適用，尤其表現(xiàn)在爆破后的出渣工序上。同時由于洞子自身特點，對于出渣設備的選用非常有限，挖掘機在斜洞里面轉(zhuǎn)彎半徑不夠，同時施工設備又無法在坡面上行駛，到達掌子面進行扒渣作業(yè)，出渣范圍有限，洞渣在i=0.5(即26.6°)的坡面上無法靠自重溜渣。應對措施：針對這種問題，采用簡易扒渣機配合定滑輪進行扒渣，將掌子面渣子扒至裝載機可操作范圍內(nèi)進行洞渣外運。

3 斜洞開挖施工方法

3.1 施工工序

3.1.1 施工流程圖(如圖1施工流程圖)

圖1 施工流程圖

圖2 正、反臺階法示意圖

3.1.2 正、反臺階法的應用

1)正臺階法

平直段開挖利用正臺階法，分上下兩個臺階，首先利用臺架進行洞臉腰線上部4.1m范圍內(nèi)洞室開挖施工，隨后進行腰線下部1.8 m范圍內(nèi)抬底爆破施工，上下臺階進尺距離差距控制在≤5D內(nèi)(D為開挖洞徑)。利用人工配合挖機以及裝載機進行洞內(nèi)出渣。

圖3 起爆連線示意圖

2)反臺階法

3.2 施工工藝

3.2.1 測量放線

開挖前先利用水準儀和全站儀進行測量和放樣，確定開挖輪廓線，并在掌子面上依據(jù)爆破設計布置炮孔位置。

3.2.2 爆破施工

通過爆破設計，同時根據(jù)經(jīng)驗實際選用情況如下：

1)鉆孔深度

在保證安全的前提下，盡可能提高掘進速度，縮短工期。本洞室擬定Ⅲ類圍巖鉆孔深度2.8 m(預期進尺2.5 m)，實際鉆孔深度根據(jù)實際情況可靈活調(diào)整，由于斜坡段采用的是反臺階法施工，爆破空間受限，進尺稍短為1.5 m。

2)炸藥及雷管參數(shù)

為保證開挖爆破效果，擬定采用非電毫秒延期雷管爆破，具體參數(shù)如下：炸藥選取二號巖石乳化炸藥，Φ32 mm，L=200 mm，0.2 kg/條；采用非電毫秒延期雷管，1～11段，腳線長4米；導爆索(防水型)；起爆母線200 m，國標；起爆器一臺；孔口炮泥堵塞，非電雷管連接起爆，光面爆破。

3)掏槽方式、裝藥結(jié)構(gòu)及堵塞

本闡述以Ⅲ類圍巖為例，全斷面鉆爆區(qū)鉆孔分為掏槽孔(超設計孔深20 cm)、崩落孔及周邊孔，采用中孔直孔掏槽，中部設置一掏槽孔，外側(cè)均勻分布一圈空孔(5個)作為輔助孔，空孔外部布置菱形掏槽，共4孔。掏槽孔和崩落孔采用Φ32 mm藥卷連續(xù)裝藥，炮泥堵塞，堵塞長度50 cm；周邊孔孔間距50 cm，采用1/2Φ32 mm藥卷、1/4Φ32 mm藥卷間隔裝藥，使藥量沿炮眼全長均勻分布，炮泥堵塞，堵塞長度45 cm；底孔孔間距50 cm，采用Φ32 mm藥卷間隔裝藥，藥量沿炮眼全長均勻分布，炮泥堵塞，堵塞長度50 cm。

4)起爆

采用非電毫秒雷管微差起爆，起爆順序：掏槽眼→空眼→輔助眼→邦眼、頂眼→底眼。

起爆連線示意圖見圖3，圖中數(shù)字為從小到大的起爆順序。

圖4 扒渣機設備示意圖

3.2.3 出渣工藝優(yōu)化

在無法改變隧洞設計方案的情況下，首先考慮對施工工藝進行優(yōu)化。一般隧洞開挖出渣分為有軌運輸或無軌運輸。本工程考慮在整個斜坡段范圍內(nèi)，采用卷揚機與扒斗用鋼絲繩鏈接方式進行出渣，可以克服坡度較陡，普通機械無法進入掌子面進行出渣的缺點。

1)設備性能

本工程主要從選擇設備的性能入手。所選設備除了要滿足隧洞洞徑的要求外，還必須滿足能夠在i=50%(25.7°)的坡面上正常運轉(zhuǎn)的要求。項目部通過多方考察，根據(jù)現(xiàn)場實際情況討論研究，最終選擇了體型小、質(zhì)量輕、操作簡便的簡易扒渣機進行出渣。采用卷揚機牽引扒斗從上往下依靠扒斗自重將斜坡面的洞渣進行清理。由于斜洞內(nèi)整個出渣過程所用的施工設備都是以電力作為動力，因此不會污染空氣，有利于保持洞室中的空氣質(zhì)量(見圖4)。

2)扒料

扒料時，用錨桿將滑輪固定在掌子面上，然后將鏈接扒斗與卷揚機的鋼絲繩連接在滑輪上，通過控制卷揚機電機正反轉(zhuǎn)控制扒斗的上下運動，扒斗在自重的作用下，經(jīng)鋼絲繩牽引實現(xiàn)將石渣自上而下運輸。運輸至直線段，再由裝載機轉(zhuǎn)出。

4 結(jié)語

太白縣龍王河水庫工程溢洪洞工程作為本工程施工的關鍵線路，施工技術難度非常大。為了解決這一施工難題，本工程項目部投人了大量的資源，擬定了全斷面一次性開挖及管槽溜渣、皮帶機出渣等多種施工和出渣方案。后對施工方案進行詳細研究逐步細化，最終采用了反臺階法以及簡易扒渣機出渣工藝有效地解決了大坡度斜洞開挖和出渣難的問題，同時溢洪洞工程的施工為后續(xù)大坡度(坡度在26°左右以及洞徑在5 m左右的隧洞)斜洞開挖提供了許多有價值的技術參考和工藝借鑒。