浅谈小断面隧洞循环作业

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　　摘 要:本文介绍四川省九龙县高海拔的热枯河梯级水电站(二级站)引水隧洞小断面(2.6m×3.05m)平洞施工。在长距离施工的情况下,精心组织,各作业班循环交替施工,充分提高人工、机械效率,实现了单头平均月进尺110m,最高月进尺132m的优异成绩。
　　关键词:小断面平洞 快速施工 循环作业
　　
　　1.工程概况
　　热枯河梯级水电站(二级站)为山区引水式径流电站,流域地理坐标介于东经101º30′～101º42′,北纬28º59′～29º08′之间,二级站坝址位于中铺子上游约2.5km的热枯河段上,距九龙县城8km,有乡级公路经过坝址左岸,交通较为便利。热枯河梯级二级站水电站主要以单一发电为目标,装机容量10MW。热枯河是九龙河上游左岸一级支流,发源于热枯山,河道总长23.6km,总集雨面积117km2,拟建的热枯河梯级二级站的坝址以上的集雨面积为103km2。
　　工程由大坝、引水隧洞、溢洪洞、压力前池、压力管道和厂区枢纽等组成,引水隧洞进口位于大坝左暗涵,出口位于巴图定一河,全长3564m。该隧洞为小断面引水隧洞,设计开挖尺寸2.6m×3.05m,断面面积7.364m2。引水隧洞地质条件主要为花岗岩。
　　根据工作断面不大和高原地区施工机械效率低,为了实现快速施工,决定采用三轮台车和22m3电动空压机供风,保证两台YT-28风钻同时施工。轮式柴电两用液压耙渣机出碴以及配备小型3t自卸汽车运渣,在施工中克服小断面施工机械化设备效率底和设施布置困难;长距离通风、运输困难;施工中出现岩爆等不利因素,顺利地完成了施工任务,创造了单头平均月进尺110m,最高月进尺132m,工程质量优良,无安全事故的优异成绩。
　　2.施工工艺
　　2.1 钻爆
　　隧洞施工配备YT-28手风钻,人工(因断面小只能保证2台风钻同时施工)钻进。挖掘设备,具备完善的机械设备,同时断面小,围岩稳定性好,不需要临时支护或仅局部支护,采用垂直掌子面全断面一次光爆施工。全断面共布置37个钻孔(包括掏槽孔、崩落孔、周边孔),钻孔深2.5m,孔径45mm,五个深2.2mm中心掏槽大空孔。爆破孔选用φ32×400mm高威力高稳定性乳化炸药,周边采用非电导爆管引爆,全断面共用了10段百毫秒延期导爆管。施工中又对炮孔布置、炮孔质量、装药结构、炮眼睹筛、起爆段数和起爆顺序进行认真总结分析,隧洞开挖面上的炮孔总数N,用如下经验公式估计:
　　
　　
　　式中:k1――系数,一个临空面取2.7,两个临空面取2.0
　　 F――岩石坚固系数
　　s――开挖断面面积,m2
　　对爆破效果进行估计计算,通过多次调整,达到了较理想的爆破效果。爆破效率稳定在90%以上,平均每炮进尺:2.2m～2.4m,同时爆破块度均匀适中、抛掷距离近,有利于出碴作业。
　　 表2.1 爆破参数表
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　表2.2 爆破设计主要技术参数
　　
　　
　　
　　
　　2.2 出碴
　　采用轮式柴电两用液压耙渣机以及配备小型3t自卸汽车(2台)运输进行出碴施工。施工中,首先由当班班长进人工作面排危险,检查爆破效果、洒水降尘、敲帮问顶,同时耙渣机、辅助设备工(3人、除司机)进人工作面做扒碴准备,在自卸汽车外出倒碴过程中,完成工作面块度较大的该小及死角的清理工作。由于爆破效果理想,爆破块度均匀适中、工作面碴石抛掷较近,为快速扒碴创造了有利条件。
　　2.3 随机支护
　　由于隧洞位于花岗岩层中,地质条件较好,对于局部破碎岩层采用锚喷随机支护或架钢筋花拱架进行支护。在不影响安全的前提下,支护工作同工作面钻孔平行作业。开挖后及时支护或进行超前支护,并尽早进行混凝土衬砌。充分做好排水准备工作,加强排水,加强监测,勤巡视,及时分析监测成果指导施工。
　　3.循环作业施工措施
　　3.1 劳动组织措施
　　(1)采用循环作业班组形式,交差班作业“见缝插针”,空压机手和扒碴机手、排烟送风定人定岗,专人操作;维修班专职负责各设备的维护检查保养修理;另设专人负责电气系统维护、送风管、低压照明线路及动力线路、排风管的延伸,文明施工。
　　(2)掘进作业班采用承包制度,职工收入同爆破进尺、光爆效果、设备日常维护、文明施工挂钩;
　　(3)出碴作业班采用承包制度,职工收入同出碴进尺、设备日常维护、文明施工挂钩;
　　(4)维修班和其他辅助人员收入同掘进作业班挂钩,并同日常的工作质量挂钩。
　　3.2 设备维护
　　由于隧洞施工设备机械化程度高,同时设备又单一,为保证隧洞正常施工,关键在于保证设备处于完好状态(储备易损件)。为使设备在运行时一直处于最佳状态,对设备使用和管理采取了严格的措施:
　　(1)操作手专业化,并负责所用设备的使用、清洗、日常维护;
　　(2)安排专人专职负责设备管理工作,在工地值班,负责设备的维护检查、定期保养、设备修理工作;
　　(3)操作手同维修工要充分配合,操作手每班有操作日志报告维修工,在设备正常运行中,即使发现有细微不正常现象,也要及时通知维修工,以便及时找到问题症结,及时消除设备运行中存在的故障隐患。
　　3.3 钻爆、出碴措施
　　在钻爆施工中除对爆破图表进行总结优化外,对钻孔质量、钻孔顺序、炮泥制作也摸索出了一些经验,为快速施工创造了条件。
　　(1)在最初施工中,曾出现因钻爆质量差,爆破进尺少,而工作面岩石又遭到了严重破坏,给再次钻孔施工造成了很大困难。出现了因工作面不平整钻孔无法准确定位、卡钻等现象,需经过多次钻爆调整才能达到理想效果,既减少了开挖进尺,又打破了正常循环。因此在钻孔施工中严格坚持每炮放线测量,每茬炮钻孔前必须用尺画线,定出钻孔位置,以确保爆破质量。
　　(2)由于出碴使用的耙渣机过道,耙渣机底部高度不够,部分较大块石无法正常传送,人工改小效率较慢,影响出碴效率。通过反复摸索和实践采用了将耙渣机底部过道整体抬高(焊接角钢),提高了传送石块的块径范围和扒渣速度。
　　(3)在施工现场的砂质粘土可直接加工炮泥,但由于当地气候条件影响,雨水特别多,炮泥加工困难又不规则,给装药造成困难,且往往钻孔结束而炮泥还未制作完成,直接影响了装药速度。经过摸索和试验制作了简易炮泥加工机具,使炮泥加工速度快、质量好,使用方便。大大地加快了装药速度,同时提高了装药质量。
　　3.4 文明施工
　　要实现快速掘进施工,除严格的施工组织措施、完善的管理制度外,文明施工也是本隧洞快速施工的关键。由于当地高海拔,给通风和洞内外施工造成了一定困难,同时隧洞断面小,施工设备和设施布置困难,维护工作量大,隧洞内又有较多渗水。因此在隧洞施工中强调文明施工,要求:洞内所有管线布置一条线;供排水系统流畅,无露水现象,道路和工作面无积水;道路无浮碴、石块;洞外施工设备和施工设施摆放整齐,并做好防渗水措施。
　　
　　作者简介:
　　辛宗成(1977-),男,湖北省襄樊市人,工程师,全国注册一级建造师,主要从事水电站前期勘探和施工、水利水电工程施工工作。

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