溪洛渡地下洞室开挖工程质量控制工法介绍

1溪洛渡水电站地下洞室开挖工程质量控制工法介绍时会良摘要：光面爆破或预裂爆破是两种较为成熟的控制爆破技术，尽管爆破参数是最优的，但由于施工工法的不同，导致炮后超欠挖、排炮之间的起伏差、残留炮孔间的平整度、残留炮孔孔向等质 量控制结果差别很大,甚至超出质量标准要求。在溪洛渡地下洞室开挖中普遍采用了标准、规范的钻爆工法，取得了较好的爆破成型效果，不仅杜绝了因施工原因造成的工程隐患，而且大大减少了因超欠挖处理造成的成本压力和进度压力， 为溪洛渡工程建设作出了积极贡献，现以溪洛渡电站左岸泄洪洞工程为例，简单介绍 开挖过程中的一些成功做法，供参考。关键词：地下洞室 开挖 质量控制工法1.工法特点硐室开挖结构面施工质量取决于两个方面，钻孔质量和爆破质量。本工法的主要特点为通过标准规范钻孔工艺控制，来达到最优开挖质量。 （1） 针对不同的岩石条件，需要进行结构面正式开挖前的钻孔爆破试验，得出不同岩石条件下的布孔参数和装药参数，做到孔参数与药参数的最佳配合；（2）通过采用定人、定机、定位的 “三定”原则，明确钻孔责任人及责任，便于进行每次爆破后的质量分析、改进，做到有的放矢；（3）钻孔过程中通过“准、顺、平、齐”四要素控制钻孔质量，保证位置准、孔向顺、孔间平、孔底齐；（4）装药联网爆破由专职炮工进行，同排炮采用同种厂家的炸药和雷管，依爆破设计装药联网，监理验收合格后爆破；（5）钻孔爆破过程监理质量控制，采用“三证五表”法，通过准钻证、准装证、准爆证和测量放样成果表、钻工责任分区图表、钻孔质量检查表、装药联网检查表、开挖爆破界面质量检查统计表，对钻爆过程进行全程记录、检查、控制，便于质量回归分析；2（6）通过规范有序的工艺流程和控制措施，确保开挖质量满足或超过设计及规范要求，并提高进度、减少投入、节能环保。2.适用范围本工法适用于采用手风凿岩钻机（YT 系列）、潜孔钻机等进行光面或预裂爆破的施工作业，不适用于采用三臂凿岩台车造孔作业。同时也使用于硐室围岩条件差、开挖质量及施工工艺要求高、开挖断面和跨度大、开挖结构面线形复杂等高标准、高难度硐室的开挖。3.开挖质量控制标准3.1 光面爆破与预裂爆破方式的选择边墙预裂爆破可有效提高开挖效率，减少成本支出，那么采用边墙预裂爆破要具备什么条件呢?大家知道，预裂爆破对围岩的震动影响要大于光面爆破，因此对围岩爆破影响的程度是判断能否采用预裂爆破的条件。根据围岩具体条件选择合适的预裂爆破参数，经测试如果围岩爆破影响松动范围小于 100cm 则可采用预裂爆破，反之则应采用光面爆破，以减少爆破对围岩的不利影响。3.2 爆破震动质点波速的控制按距爆区最后一排炮 10m 处，质点爆破震动速度小于 10cm/s 进行控制；混凝土、锚杆、锚索、灌浆帷幕等部位的质点爆破震动速度按其要求进行控制；3.3 开挖质量标准要求通过合理的钻、爆工艺，达到以下开挖质量标准要求：(1) 硐室开挖结构面应采用光面爆破或预裂爆破等控制爆破技术，周边炮孔采用专用药卷，不耦合装药系数不宜小于 2.0。(2) 钻孔孔口位置、角度和孔深应符合爆破设计的规定。(3) 硐室开挖的周边孔应在断面轮廓线上开孔，沿轮廓线的调整范围和掏槽孔的孔位偏差值不应大于 5cm，其他炮孔孔位的偏差不应大于 10cm。(4) 每一单元内，除因地质原因造成的超挖外, 其余平均超挖不得大于 10cm，3一般不允许欠挖。(5) 在开挖轮廓面上，残留炮孔痕迹应均匀分布。残留炮孔痕迹保存率，除地质缺陷部位外，微新岩石应大于 90%；弱风化岩石应达到 80%以上，强风化岩石应达到 50%以上；(6) 相邻两茬炮之间的台阶(光面或预裂爆破孔的最大外斜值)不得大于 10cm。(7) 孔壁的完整程度：光面爆破无明显爆破裂隙，预裂爆破肉眼不易发现爆破裂隙。4.开挖质量控制施工工法4.1 工序流程及主要作业程序硐室开挖质量控制施工工法工序流程主要分为准备阶段和作业阶段，工法工序流程见图 1。合 格下一排炮合 格工 法 施 工 作 业 阶 段（排炮循环）测量放线（提拱放线成果表）钻孔钻孔责任分区图表 准钻证钻孔验收 钻孔质量检查表装药联网起爆 准爆证装药证排炮质量检查、分析、改进 排炮质量检查表装药检查表根据地质情况支护爆破设计及开挖措施编制监理审批爆破设计及措施爆破试验 试验成果检查及分析爆破设计参数调整爆破设计及参数选定工法准备阶段作业人员工艺培训4图 1 洞挖施工工序流程控制图准备阶段主要包括：专项开挖爆破设计及措施编制监理审批实施爆破试验根据试验效果分析调整钻爆参数重新实施爆破试验最终选定实施效果较好钻爆参数并确定爆破设计内容实施阶段主要包括：钻爆孔位的测量放样实施钻孔作业钻孔验收合格实施装药联网装药联网验收合格申请准爆证爆破后质量检查验收并分析调整改进工法措施根据围岩地质情况及时支护。4.2 工法工序质量控制硐室开挖施工作业工序质量控制要求及施工过程采取的控制措施详见下表 1。表 1 硐室开挖作业工序质量控制要求工序 质量控制要求及措施 验收表格1、排炮检测标准：残留孔距偏差5cm，两孔(间)平整度10cm，半孔率90%，平均超挖值10cm，无欠挖，排炮爆破台坎10cm。2、根据实际开挖情况做好爆破设计，优化爆破参数。3、排炮检测结果、爆破设计参数等由现场技术人员对施工班组进行交底。前排炮爆破效果检测4、现场对前排炮钻工造孔质量进行分析评价；并对不符合要求的钻手进行处理。前排炮爆破界面质量检查表1、测量放样应符合爆破施工要求，周边孔孔位间距符合爆破设计要求，同时进行周边孔位方向线放样。2、现场对周边孔及二圈孔孔位全部给予标识，每 2m 标识一个钻孔方向线，测量放样成果图表提交于开挖队。测量放样3、技术员必须现场对施工班组进行测量放样交底。测量放样成果表1、实行钻孔作业定人、定机、定位、定岗制度，钻孔前提交钻工责任分区图。2、钻孔过程中钻工班组必须使用测量工具对钻孔质量进行检测、控制。3、周边孔开孔时技术员要在现场进行监督指导，同时钻工班长必须对钻手操作过程进行监督、校核，及时调整钻孔方向。钻孔4、对孔深、孔位、孔距、钻孔角度严格进行自检，并且对于不合格孔及时处理。钻工分区图表、准钻证51、装药作业前，检查炸药、雷管数量、类别是否符合爆破设计要求，并且现场分类清楚，准备就绪。三检员和监理对钻孔质量验收合格，签发装药证后方可装药。2、周边孔装药结构必须使用竹片间隔绑药，结构要符合爆破设计要求，并且周边孔装药结构在钻孔验收时捆绑完毕。经监理验收后方可入孔，入孔时药卷正对爆破临空面。3、装药时应严格按照爆破设计要求检查最大单孔药量、单响药量及堵塞长度。4、非电雷管段数检查符合爆破设计要求，并且雷管标签外露。5、使用导爆索起爆网络时其搭接不得小于 15cm，支线要顺主线传爆方向联接，支线与主线传爆方向夹角应不大于 900。装药6、爆破班长、技术员必须对装药过程旁站监督。三检员和监理进行抽查。钻孔质量检查表、装药证爆破 1、由专业爆破人员进行爆破联网作业。由监理签发准爆证后方可施爆。装药联网检查表、准爆证4.3 施工作业工序质量控制方法硐室开挖施工单循环爆破质量控制实行“三证五表”制度，（“三证”即准钻证、装药证、准爆证；“五表”即测量放样成果表、钻工责任分区图表、钻孔质量检查表、装药联网检查表、开挖爆破界面质量检查统计表），对钻孔、装药、爆破三道工序质量进行检查控制。“三证五表”均由施工方和监理方共同签认。4.4 开挖质量控制工法措施4.4.1 测量放样施工测量采用全站仪进行，并由经验丰富的测量专业人员负责进行，测量仪器必须经过国家认可的检验机关鉴定后方可使用。对于隧洞、洞室边缘轮廓线放样，直线段各放样点相距 1.2m，曲线段相距0.6m，临界转拆点要设置放样点，再连接各放样点，画出整个边缘轮廓线，并标明隧洞、洞室腰线和起拱线，根据洞身的走向，放出造孔施钻的方向线，各周边轮廓放样点相对于洞轴线的点位中误差允许偏差为50mm 并满足设计要求。对于洞室开挖方向线的控制，若洞水平方向弯曲，则在沿洞边缘弯曲的外半径圆周线上每隔2.5m3.0m 设计控制点，而在内半径圆周上可适当减小。若洞上坡或下坡，在洞顶设置控制点，根据隧洞的坡度值和钻孔深度，可在掌子面上作两个点的投影点，以6控制隧洞的开挖坡度。对于每个炮孔放样，根据每个炮孔的偏角和炮孔的深度，在同一掌子面上作两端点的投影点，以控制每一炮孔的钻孔方向。对于竖井、斜井的控制测量，可采用重锤法或激光准直仪进行测量。测量时，在洞口设置测量架，用重锤或激光准直仪沿洞中心线或边线放样。完成测量放样工作后，必须立即现场将测量放样成果表交给开挖队技术员和质检员。以下为平洞开挖顶拱放线后的成果照片 1。照片 1：工法程序测量放线对测量放样的具体要求为：（1）施工测量一般采用全站仪配水准仪进行，岩锚梁采用红外线激光定位技术放样。洞内测量控制点埋设应牢固隐蔽，作好保护，防止机械设备等破坏。（2）由测量人员对洞室中心线、设计轮廓线进行测放并根据爆破设计参数点布设孔位，周边孔放样要求对每个周边孔位均进行放样，中心线应进行明显标示。孔位中心线与前一排炮残孔对齐，误差应5cm。（3）放线时应同时进行尾线（方向线）放样，以便控制钻孔方向及角度。为确保前后两排炮的点位一致，应严格控制每次放样的点位偏差，并可根据上排炮的残留周边孔孔位作适当调整。放线结束后向现场技术员进行交底，并及时提交放线成果图。（4）每个循环钻孔前的测量放样要检查上一循环超欠挖情况，检测结果及时向现场施工技术人员进行交底。7（5）对于开挖完成的断面，在现场具备测量条件时，测量队要及时进行断面测量，测量断面的布置应依据测量规范进行，测量完毕 16 小时内提供测量断面图给开挖队、质量保证部及测量监理工程师。（6）为方便开挖验收，每个工作面要按照 1015 米间距标出桩号、高程。（7）为确保开挖方向的正确，洞轴线的控制测量应每 30 米进行一次检查复测，对特殊的施工部位如变断面、变坡点、圆弧转弯段、拐点等应重点加强测量控制。4.4.2 钻孔作业开挖面的孔位布置经质检合格后并由监理签发准钻证后，即开始造孔施工，造孔时对结构面光爆或预裂孔的孔位、角度、深度要特别严格要求。钻孔施工采取定人、定机、定位的“三定”原则，即是将所有炮孔根据施钻人数划分责任区，实行“专孔专人专钻”，保证钻孔质量，同时也有利于炮后进行每茬炮的质量优劣分析及评比。（一）钻孔作业的工法要求如下：钻工到达作业工作面后，由质检员对各钻工所负责的钻孔区域进行简单讲解上茬炮的爆破质量，并提出下茬炮应该改进的地方，同时签订定人定孔分区表。（1）钻孔开钻前，由带班钻工以测量放线的孔位采用标准尺对周边孔进行分孔，分孔间距按照爆破设计及技术交底的尺寸进行。照片 2：工法程序钻工分孔（2）开孔时，对遮挡凿岩钻机局部凸出的小块岩尖采用榔头敲掉以保证钻杆平钻工根据测量放的点按交底要求进行分孔8顺无遮挡。照片 3：工法程序凸岩清橇照片 3：工法程序凸岩清橇（3）钻孔过程中，首先要求经验丰富的钻工根据后视点造好第一个基准孔，控制好基准孔的上下方向角度，完成后采用“插杆”作为基准造其它的周边孔。其可有效控制剪刀孔及错台的发生。照片 4：工法程序照基准孔敲除不利下钻岩石根据后视方向造基准孔9照片 5：工法程序造周边孔（4）周边孔造孔完成后，采用插杆检查钻孔质量，保证钻杆间互相平行即可达到不出现个别孔上下方向的飘钻。照片 6：工法程序插杆检查（二）钻孔作业的工法过程控制程序如下：（1）在钻孔作业前，当班技术员严格按照测量放样和爆破孔位设计进行孔位放根据基准孔插杆造其它周边孔10样，并在造孔前对造孔孔位、方向进行交底，由质检员提交钻爆责任分区表向监理工程师申请签发准钻证后方能开钻。（2）爆破钻孔严格按照设计钻爆图进行，每排炮由值班技术员按“准、顺、平、齐”的要求进行检查，准即是下钻的孔位要准，顺即是周边钻孔方向与轴线方向平顺一致；平即是孔与孔之间平行布置；齐即是孔底落在同一平面上。具体应满足以下要求： 钻孔孔口位置、角度和孔深应符合爆破设计的规定，钻孔偏斜度应保证相邻两排炮间台坎不大于 10cm，相邻两周边孔之间的不平整度小于 10cm，孔向偏斜度小于 1.5%。周边孔在断面轮廓线上开孔，沿轮廓线调整的范围和掏槽孔的孔位偏差不大于 50mm，其它炮孔的孔位偏差不大于 100mm，眼深误差不大于 100mm。 顶拱及边墙钻孔过程中，首先选好造孔控制基准。在基准孔造好后，插入钻杆进行检查，主要检查孔向是否符合要求，然后用 PVC 管（或钻杆）插入“基准孔内”并外露 12m 以上引导下一孔钻孔方向，在其余周边孔的造孔过程中，要以基准孔为标准，使用卷尺（或等孔距长度的铁丝）测量两孔口距离，再对比开孔钻机杆与插入钻杆的距离，两距离保持相等，从而保证钻孔的平行。 已钻完的钻孔，孔口应予以保护，对于因堵塞无法装药的钻孔应予以冲孔或补钻，经检验合格后方可装药。 在造顶拱水平孔时，使用自制钻架台车作为施工平台。为保证开挖质量，要求平台的高度、宽度要能保证每个部位造孔时钻工能处于较适当的位置。 硐室侧墙竖向预裂孔，厂房岩锚梁岩台等异形结构面的竖直和倾斜光爆孔，必须使用定位定向支架。按照测量放样要求架设定位支架，支架搭设前进行支架设计以满足钻孔精度要求为准，搭设完成通过测量校核和验收。钻孔时钻杆紧靠住定向支架，从而保证内外倾角不偏移。对每个孔进行编号，实行“三定”即定人、定机、定孔号施钻。 造孔施工由合格钻工严格按照孔位放样结果进行，各钻工分区、分部位定人定位定机施钻，钻工分区布置图在钻孔前提交质量保证部，实行严格的钻工作业质量经济责任制。对于进行周边孔钻孔作业的钻工一经确定，不得任意调换，必须调换时须报开挖队批准，作业队若未经过同意私自调换钻工，质量保证部将进行处罚。对于屡次造成超欠挖的，钻孔水平较差的钻工，予以清退。（3）周边孔的孔底，应落在爆破图所规定的平面上检查以基准孔为参照，插入11刚性直杆检查钻孔深度、孔距、外偏角度和孔间平行度，每个周边孔都应进行检查，不符合标准要求的孔封堵后重新开孔。具体方法如下：辅助孔主要检查孔位的布置是否符合爆破设计要求，对孔深进行抽检。周边光爆孔或预裂孔由初检员对每个孔进行检查，填写开挖钻孔质量检查表，终检员按 1/3 的孔数进行抽检，钻孔验收合格后向监理申请签发装药证后方可装药。 孔向检查：验收时将刚性直杆插进孔内，连续插成一排，先用目测，看孔与孔彼此之间的偏差，对于偏差较大的，应吊垂线对照后视点检查该孔的外偏率，如超过规范要求的外偏率允许值 5cm/m，则视该孔为不合格。 孔深、孔距控制：由于掌子面不可能很平整，因而即使孔深相同，其孔底也不是落在爆破图所规定的平面上，为此，孔深测量时，应准备数根长度相同且大于孔深的直杆，将直杆插成一排，即可判断该排孔孔底是否在同一爆破平面上。测量直杆外露长度即可根据杆长推算出该孔的孔深。直杆外露端头的错开距离不能大于10cm，否则影响爆破效果。4.4.3 装药、联网及爆破施工装药、联网及爆破作业均由监理审查认可的专业爆破队按爆破设计分段进行。光爆孔、预裂孔药卷按爆破设计装药结构要求捆绑于竹片上，插药入孔时竹片靠洞室轮廓线一侧，药卷朝向最小抵抗线方向。光爆孔、预裂孔药卷必须经监理验收合格后方可插药入孔。装药、联网施工完成后，由终检员申请监理验收，监理工程师验收通过后签发开挖爆破装药检查表及准爆证 。（1）爆破材料性能控制对每次爆破要求采用同一厂家、同一批号的爆破材料。（2）周边孔装药结构和堵塞质量控制要求 装药前用风水冲洗钻孔，各部位分片、分区由专人负责装药。 光爆孔、预裂孔装药须当班技术员对钻孔及装药结构检查后方准进行，周边孔按爆破设计要求用小药卷捆绑于竹片上，形成不连续装药，根据钻爆试验提供的线装药密度控制药卷长度和间距，插药入孔时还应注意药卷的方向，竹片靠洞室轮廓线一侧，药卷朝向最小抵抗线方向。 爆破孔的堵塞必须严实可靠，用粘土或细砂袋进行炮孔的封堵，按照爆破设计要求进行堵塞，封堵长度不小于炸药的最小抵抗线。 检查联网结构，应使周边孔在同一批次段位（预裂爆破在第一段，光面爆破12在最后一段）同时起爆。验收时应一一检查雷管段位、装药联网是否正确，最大单响药量是否符合要求。 装药、联网、堵塞过程中爆破班长、技术员现场旁站，三检员随时抽查或现场监督。装药联网结束向监理申请签发准爆证后方可实施爆破。照片 7：工法程序装药联网4.4.4 爆破界面质量检查及参数调整（1）爆破开挖质量按每排炮进行检查和评定，在下排炮的钻孔前进行，由终检员、作业队专职二检员和一检员联合进行。根据检测数据评定开挖质量，填写开挖爆破界面质量检查评定表。检测项目包括：爆破半孔率、半孔平行度、平整度、超欠挖、排炮间错台等。每排炮开挖爆破界面质量检查评定成果作为工法改进的主要依据。（2）爆破参数的调整爆破参数的调整依据是质点振动速度及爆破效果。爆破设计参数正式应用前进行爆破试验，通过试验来验证爆破设计，并最终确定开挖过程中应用的参数。在开挖过程中，作业队无权自行调整开挖爆破参数，爆破参数的调整要以技术部书面形式通知有关单位或部门为准。当遇到特殊地段原设计爆破参数满足不了要求时，作业队应及时将相关信息反馈给技术部，由技术部跟踪观察且负责爆破参数13的调整，并以技术部人员签认的开挖爆破参数调整审批表（要求监理审查同意并签认）和爆破设计表通知开挖队、测量队及质量保证部，开挖队、测量队及质量保证部根据爆破参数调整后的爆破设计进行现场施工质量控制。4.5 开挖爆破质量控制工法采取的不断改进措施为保证开挖质量在施工过程中能不断提高，要加强开挖施工过程中的各种原始资料的收集整理和分析，不断对爆破参数进行优化调整。具体要求为：（1）测量队每周要对各施工部位的测量断面超欠挖情况进行统计，并将测量断面超欠挖成果统计表报质量保证部和工程技术部。（2）开挖队要加强施工现场原始数据的收集整理工作。原始统计要求对每排炮的孔径、孔距、排距、孔深、装药结构、炸药重量、联网形式以及每一道工序的循环时间均要做好详细的记录（包括爆破设计、开挖爆破钻孔质量检查表、开挖爆破界面质量检查表），并将记录表格统一交技术部和调度室，便于统一整理和分析。（3）技术部定时组织各开挖施工作业队进行技术交流，对钻孔爆破的各种参数进行交流和探讨，各协作队介绍各自在开挖质量控制上采取的改进措施，最后技术部根据各协作队所收集实际情况进行总结，找出合理的开挖爆破参数和高效适用钻爆控制方法，以不断提高开挖结构面的成型质量。（4）质量保证部每月对各开挖工作面的质量状况进行总结和分析，找出影响开挖质量的各种原因，并且依据测量队提供的各施工部位开挖的超欠挖方量、平均径向超挖、最大超欠挖值等情况（除去不良地质段等因素），对各协作队进行开挖质量考核。5.质量控制5.1 主要质量控制要点（1）钻孔质量控制为保证钻孔精度，施工时爆破孔控制质量采用以下标准进行控制：周边孔孔位偏差控制在 3cm 以内，孔向偏差控制在 1以内，孔深偏差控制在 5cm 以内；掏槽孔的钻孔位偏差控制在 5cm 以内，孔向偏差控制在 3以内，孔深偏差控制在 10cm以内；主爆破孔的孔位偏差控制在 10cm 以内，孔向偏差控制在 3以内，孔深偏差控制在 10cm 以内。对施钻不符合要求的，进行“对位、对向、补钻”等措施进行调整直到符合要求。14（2）装药爆破质量控制装药由专业爆破队按爆破设计分段进行。光爆孔、预裂孔药卷按爆破设计装药结构要求捆绑于竹片上，不耦和装药系数应大于 1.5，即钻孔直径至少为药卷直径的 1.5 倍。插药入孔时竹片靠洞室轮廓线一侧，药卷朝向最小抵抗线方向。光爆孔、预裂孔药卷必须经监理验收合格后方可插药入孔。装药过程中爆破班长、技术员现场旁站，三检员和现场监理随时抽查或现场监督。装药结束经监理签发准爆证后方可实施爆破。（3）施工质量管理为保证中导洞开挖两个最重要施工工序的施工质量满足控制要求，在开挖施工过程中采取了“钻、爆”分离措施。钻孔由具有专业经验的钻工进行造孔施工，当钻孔施工完成并由现场质检员和技术员验收签字后，再由取得专业资格证书的有经验的爆破工进行装药、连线、爆破，有效减少了各个施工环节有可能出现的质量问题。6.效益分析本工法的主要经济效益来源于规范有效的流程化作业，直接减少了人、机、材的大量反复投入，间接则节省大笔因开挖超欠过大造成的工程处理费用及超填混凝土的费用。进度上，本工法实行流程管理，大大提高钻爆工效。以平洞