供水隧洞施工中光面爆破技术的应用

陕西水利

Shaanxi Water Resources

No.9September, 2019文章编号：1673-9000(2019)09-0140-03供水隧洞施工中光面爆破技术的应用古志军(深圳市广汇源水利建筑工程有限公司，广东深圳518020)［摘要］光面爆破技术能有效控制爆破力影响范围，爆破后围岩面平整度有保证并减少超挖欠挖及支

护工作量，技术优势明显。以供水隧洞为研究对象，在爆破技术的选择方面，考虑到控制隧洞开挖爆破对围岩的

破坏作用，选择光面爆破技术，对光面爆破参数进行设计优化，对供水隧洞光面爆破的实施及质量控制进行探

讨，结果表明，供水隧洞光面爆破后，隧道围岩开挖轮廓平整圆顺，对工程围岩扰动小，超挖欠挖及衬砌工程量

小，施工安全与工程质量有所保障。［关键词］供水隧洞；光面爆破；爆破参数［中图分类号］TV554 ［文献标识码］BApplication on the Smooth Blasting Technology in Water Supply Tunnel

ConstructionGu Zhijun(Shenzhen Guanghuiyuan Water Conservancy Construction Engineering Co., Ltd., Shenzhen 518020, Guangdong)Abstract： The smooth blasting technology can effectively control the influence range of the blasting force. After the blasting, the smoothness of the surrounding rock surface is guaranteed and the workload of over-excavation and under-supporting is reduced. The technical advantage is obvious. Taking the water supply tunnel as the research object, in the choice of blasting technology, considering the damage effect of the tunnel excavation blasting on the surrounding rock, the smooth blasting technology is selected to optimize the smooth blasting parameters and the smooth blasting of the water supply tunnel. The implementation and quality control are discussed. The results show that after the smooth blasting of the water supply tunnel, the surrounding rock excavation contour of the tunnel is smooth and smooth, and the disturbance to the surrounding rock of the project is small. The amount of over-excavation and lining is small, and 出e construction safety and engineering quality are guaranteedKeywords： The water supply tunnel, the smooth blasting and the blashng parameters1工程概况供水隧洞全长23.65 km,其中1#~5#隧洞为典型的城门洞 型无压隧洞类型,6#隧洞为直径5.2 m的圆形有压隧洞型式。

2光面爆破设计2.1爆破参数整体设计供水隧洞 岩

定的

与

定 、岩

的 , 并供水隧洞穿越低山丘陵区及火山岩地层，包括页岩和灰岩，地 层构造稳定,风化程度较强，隧洞出入口第四系覆盖土层厚度

度 及强度、地质构造及

线的定， 定供水隧洞 岩

大,构造断裂主要向东北、西北向延伸，并与隧洞轴线呈30。、

， 1。

的 ，玉、，断层

稳定

类型及(个)101326度 2 m, 裂隙和构造断裂相, 陡倾为主，较强风化岩体裂多为泥质充，对隧洞

的利影响。表1炮眼参数孔深(m)1.51.41.3构、深、 层 与

叫光面爆破参数选取单孔药量( m)808040最小抵抗线(m)/1.00.7

卷632( /m)0.450.360.10()2.259.751.50装药量长度(m)0.50.40.3雷管段2710数量52020装药结构连续连续断［收稿日期］2019-06-26［作者简介］古志军(1986-)，男，梅州五华人，高级工程师，主要从事水利施工工作。-140 -第9期2019年9月陕西水利Shaanxi Water ResourcesNo.9September, 20K2.2光面爆破实施要点2.2.1

炮孔个数本供水隧洞工程光面爆破炮孔个数!按下式确定：!=5 !

（1）式中:S为设计开挖断面面积,m*;F为隧洞围岩坚硬系数。根据式（1）可得,本工程光面爆破开挖掏槽眼10个，辅助

眼13个,周边眼26个。2.2.2 炮眼间距炮眼装药量确定，随着孔距的增大，相邻炮眼间连线的拉 应力将小于隧洞围岩抗拉强度极限值，从而出现炮眼轮廓不 平整、欠挖等问题。而孔距的减小增加工程量的同时,还

发相邻控烟间围岩的过度粉碎。为此，必须控制好炮眼间距及 其与抵抗线的比例,根据结构面围岩情况,参照同类工程光面

爆破施工经验确定好炮眼间距参数值，并根据围岩性质适时 调整。223 炸药类型及用量药

于水 为按 比

、 , 而 定, 本安全性高。爆破间隙的控制有助于加强隧洞围岩稳定性,通常 情况下，随着药 度的增加，爆 围岩多，炸药爆炸力和装药密度越大,爆炸气体作用于隧洞围岩后

的裂隙越多。可见，光面爆破技术应 程中，周边眼尽可

度低、爆力 装药度小的爆破式，但这种处理又会降低起爆敏感度和爆裂的稳定性。为此必须在 猛度、爆炸力、装药量

爆 度、爆 定 间佳的均衡点，保证爆破效果。本供水隧洞工程围岩光面爆破选

药卷间断装药结构， 炮眼冲积和爆炸气体对孔壁的压力叫药 量按下式计 ：式中:$为每m3供水隧洞围岩开挖所对应的炸药用量,kg;S为

围岩断面开挖面积,m2;/为围岩坚固系数，是围岩抗压强度的 1/10，通过查询隧洞工程详勘报告而得;%。为考虑到炸药爆裂

力的矫正系数,取k=525!p，其中p为爆裂力，本工程选用硝钱 低速膨化炸药爆裂力p取320 mL。各炮眼装药量（计 如下：Q=Y-L-N （3）式中：*为单位长度炸药重量,kg/m,掏槽眼、辅助眼、周边眼分

别取 0.45 kg/m、0.36 kg/m 和 0.10 kg/m;L 为炮眼深度,m;!为 炸药装填系数，掏槽眼、辅助眼 周边眼分别取0.8、0.7和 0.75。根据式（3）求得掏槽眼、辅助眼、周边眼装药量分别为

2.25 kg、9.75 kg 和 1.50 kg。周边眼装药结构见图1。导爆索药卷经向空气间IS炮泥轴囱空气间隔雷管图1周边眼装药结构示意图3光面爆破施工及质量控制3.1布置炮孔本供水隧洞工程光面爆破共布置炮孔49个，其中周边孔 25个,孔距40 cm,辅助孔13个，孔距80 cm,掏槽孔10个，孔 距80 cm,爆破中心设置楔形掏槽，循环爆破过程中单次进尺1.5 m,炮孔的布置见图2。周边孔在光面爆破 中作用十分关键，本工程先根据类似工程进行炮眼间距、抵抗线、 装药量、爆方式等参数设计与试，根据隧洞围岩爆破试

确定的残孔率轮廓平整进行爆破参数的

整，以实现 的爆破 。本工程终爆破参数设计取

值见表1。图2炮眼布设示意图3.2爆破次序与起爆间隔周边眼并未同 爆的炮眼单独作用情况下，很容易出

现爆破漏斗,影响炮眼轮廓平整度，加剧切割面的不平整性,为

确保隧洞围岩光面爆破技术实施效果，必须选择导爆索和瞬时

电雷管，保证周边眼同时起爆/30。本供水隧洞采导爆索瞬时电雷管一次性起爆,爆破次 序为:掏槽眼！辅助眼！周边眼,单位起爆过程中起爆炮孔数

和药量必须合理配置，不宜过多,掏槽眼、辅助眼和周边眼起爆 次序安排见表2。表2炮眼的起爆次序编号炮眼倾角（）炮眼类型起爆次序灰岩页岩水平垂直掏槽眼1>61>59090I掏槽眼7>106>109090辅助眼11>2011>209090A辅助眼21>2321>23

9090周边眼23>4023>429090C周边眼41>4843>469080D周边眼4947>499085E-141 -第9期2019年9月陕西水利Shaanxi Water ResourcesNo.9September, 2-.9周边孔起爆时间应滞后于邻近孔至少150 ms,掏槽孔起 爆时间间隔为50 ms,掏槽孔 方的辅助孔比掏槽孔起爆时

相应设计参数，确保爆破施工效果。间滞后80 ms,上中下方辅助孔依次起爆的时间间隔为50 ms、

50 ms和80 ms。周边孔比辅助孔起爆时间应滞后120 ms，且

4结语水隧洞光面爆破 的 用 爆 能量

眼均周边孔之间起爆时间间隔为150 ms。3.3隧洞内排气通风匀布设，爆 破 作用，隧洞

后隧轮廓线 ，周边眼气 动力对 的填硝“低速膨化药，有效减轻

本工程隧洞开挖按支洞分段进行，隧洞洞线大，单头掘进

孑L率达90%,明显超挖欠挖现 出长，故隧洞内的通风排气是光面爆破施工重点之一，为加强排 气通风，待单头掘进至950 m时在隧洞内布设直径300 mm的

现， 符 隧洞光面 破—十规范。时，导 和 时电 管及硝“低速膨化药的

用大大减少 超挖与衬排气管和轴流 机进行双管排气，为达到上管排风、下管进 风的目的,应将上下通风管间距设置为60 cm,且于通风管中

量，施工进度 ，有效 造， 效益显+部加设一台吸出通风机，通过隧洞内外空气的对流加快工作面

参考文献[1] 许霄，陈飞.圆柱状直线掏槽与空气间隔装药相结合光面爆破施工工

排气通风。3.4不断优化爆破设计按照隧洞爆破设计实施爆破后必须进行阶段性效果检查， 如超挖欠挖是否符 规范;周边眼钻爆轮廓是否 顺,进尺是

法[J].水利建设与管理,2018,38(12):62-66.[2]

，王许峰，张文波. 隧道爆破施工技术方案研究[J].水利水电技术,2019,50(02):133-138.[3] 张子坤.谈长大隧

能水压光面爆破施工技术[J].工程建否达标等,对检查结果进行分析,如未达到设计规范,必须调整(上接第139页)设与设计,2019(09):215-217.(2)3#机组增容改造转轮。电站3#机组原水轮机型号为 HLA551-WJ-100，海拔高度900 m,现拟对水轮机进行增容改

时间4.5 s,压力和速率均上升50%，可满足要求。造，升级3#机组水头为35.678叫流量为&28 m3/s，改造后发

4东风水电站始建于上世纪九十年代，现阶段存在水能利用 率低、发电效益差、设备老化等问题。通过水能复核得到东风水

电机的出力能达到2500 kW。HLA551导叶相对高度为0.304, 可替代的转轮型号方案有一种，将之与原方案对比见表2+由

表2可知，新方案中最大过流量时发电机出力有明显增加，建 议3#机组选择HLA551C-WJ-100型号水轮机。表2 设计水头为35.678m时原方案项目电站具有较大的可扩容空间，但受水工建筑物的影响,确定电

站装机容量为5500 kW(2x 1500 kW+1 ? 2500 kW)+电站装机 容量增加1000 kW,多年平均发电量理论增加1097.8 kW-h，年

方案一利用小时数增加716 h,大幅提高了水能利用和运行经济效益。 优选的1#、2#机组转轮为HL3605C-WJ-84,3#机组水轮机型

HLA551-WJ-100HLA551C-WJ-1001.34最大单位流量(m3/s)最大过流量(m3/s)1.48.2890号选择HLA551C-WJ-100,运行效率高,可提高发电运行的增 效电量和满 电站高效调 行 , 有 的 和7.9

最大过流量时模型效率(％)90。参考文献[1] 李晓彤.白鹤桥水电站增效扩容改造设计方案[J].内蒙古水利,2019 (03):34-35.最大过流量时真机效率(% )发电机效率(％)889589952450最大过流量时发电机出力(kW)汽蚀系数汽蚀修正系数22160.140.0320.160.032吸出高程(m)单位飞逸转速(m3/s)[2] 谭剑波，王正中,甘雪峰，等.农村小水电站增效扩容水能复核及技术

2.48147.21.8157.6932改造方案[J].人民黄河,2018,40(08): 123-126.[3] [4]

飞逸转速(m3/s)咖的调速器关闭时间(s)调保计算的压力上升(％)调

871, , . 水电站增效 容水能 改方[J].4.550504.55050案研究[J].水资源与水工程学报,2018,29(03): 164-168+174.利 . 头 水 后水电站增效 容 改造

的速率上升(％)地下水,2017,39(05): 182-183+190.[5] 齐锋.基于联合优化调度计算的水电站改造机组容量确定[J].电力系

3.3调节保障计算1#、2#机组吸出高度为1.3 m,调速器建议采用分段关闭

统保护与控制,2015,43(10):149-154.[6] 田娅娟，王鑫，薛鹏，等.中小型水电站水轮机增效扩容改造研究[J].水

措施，第一段关闭时间4 s,第二段关闭时间10 s,压力和速率

利水电 ,2014,45(02):40-42.均上升49%，满足要求。3#机组吸出高度为1.8 m,调速器关闭

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