工程施工导流洞爆破开挖技术方案及其优化
摘 要：国外某水利水电工程施工导流洞工程的地质条件十分特殊，各种地质结构面超常发育。工程地质特性决定爆破开挖施工技术方案，通过对原爆破开挖施工技术方案和优化后爆破开挖施工技术方案进行多方面比较，最终选择优化爆破开挖施工技术方案，实践表明，优化方案在确保施工安全、改善施工质量的同时，降低了施工成本，加快了施工进度。
关键词：导流洞；爆破开挖；施工方案；优化
1 工程概况及工程特点
1．1 工程概况
整个枢纽工程是一个综合利用的水利水电工程，由坝区及灌区2大部分组成，主要任务是农业灌溉、防洪和发电。设计坝高133m，坝型为RCC曲线混凝土重力坝，总装机容量17MW，总库容14亿m3；厂房位于右岸地面，导流洞布设于右岸山体中。导流洞开挖长度390m，衬砌长度392．14m，开挖断面为圆形，开挖直径7．56～8．4m，开挖断面积44．87～52．92m2，平均开挖断面积48．9m2。
1．2 施工特点
1．2．1 各种地质结构面超常发育岩体极为破碎
岩性以薄层灰岩为主，夹有砂质页岩及中厚层灰岩，导流洞围岩主要地质参数值，见表1。
从表1中看出，岩石属于中硬和软弱类。从现场勘察看出，各种走向、各种倾角（大部分倾角小于50°）、不同厚度（大部分为厚度仅几厘米的薄层砂质页岩和几十厘米的中厚层灰岩）、不同岩性的岩石，尺寸为几厘米的碎石体。裂隙密集带、剪切带及破碎带部位的岩体为Ⅴ类，其它部位为Ⅲ～Ⅳ类，导流洞虽位于地下水位之上，但仍存在局部裂隙水。各种地质结构面超常发育，岩体极为破碎，成洞条件差，这是该导流洞工程施工最显著的特点。
1．2．2 一次支护工作量很大
导流洞围岩设有一次支护和二次衬砌进行加固，具体技术参数见表2所示。
从表2可看出，导流洞一次支护的工作量很大，为确保施工安全，导流洞开挖完成后需及时进行一次支护，导流洞一次支护全部完成后必须立即进行导流洞钢筋混凝土衬砌。
1．2．3 工期十分紧迫
据施工总进度安排，导流洞爆破开挖全部完成后，就立即在右坝肩边坡上进行灌浆实验，待灌浆实验完成后，才能进行大规模的坝肩爆破开挖。所以，导流洞爆破开挖工期为关键直线工期，若导流洞爆破开挖工期拖延1d，那么整个枢纽工程总的工期就拖延1d，故导流洞爆破开挖工期极为紧迫。
2 原爆破开挖施工技术方案
导流洞原爆破开挖施工程序见图1所示。
原爆破开挖施工技术方案：将导流洞分为上半洞Ⅰ和下半洞Ⅱ开挖，上半洞又分成2次开挖到设计断面，上半洞先开挖断面尺寸：宽×高＝4m×（3．78～4．2）m的导洞Ⅰ1一定距离后，然后扩挖上半洞Ⅰ2，最后再一次性开挖下半洞Ⅱ到设计断面。
原爆破开挖施工技术方案的不足主要有以下4点：
（1）上半洞仅22．4～27．7m2，若再分成2次开挖到设计断面，施工工序很多，施工进度极慢，这直接导致工期成本增大；
（2）导洞周边须进行光面爆破，顶拱及边墙须进行支护，钻孔数量、火工材料、支护材料等消耗较多，这直接导致施工直接成本很高；
（3）上半洞Ⅰ2扩挖时，对围岩产生重复扰动，必使围岩松动范围增大，爆破震动对导洞顶拱先进行的支护定产生不利影响，原导洞顶拱先进行的支护效果降低，施工安全问题较突出；
（4）上半洞扩挖岩体Ⅰ2和导洞Ⅰ1顶拱周边结合处，成孔十分困难，有时根本无法成孔，这直接导致断面成型更差。
3 岩体特性理论分析和优化爆破开挖施工技术方案
3．1 岩体特性理论分析
导流洞围岩按力学属性分类，它属于块裂体，为不连续介质。导流洞围岩力学特性见表3所示。
岩体结构面组合情况见图2所示。
