摘要：我国经济快速发展过程中，带动了基础建设行业的快速发展，工程项目数量的不断增多，使得建筑规模也不断的扩大。大断面洞室工程作为众多建筑工程中重要的组成部分，对促进我国经济发展上具有重要的作用。本文通过对大断面洞室的二次扩挖施工方法阐述，
关键词：大断面洞室 扩挖 安全保证
引言
在水利及公路工程中，由于洞室的设计功能的改变或设计参数的变化，往往需要对其进行扩挖处理，较大断面的洞室扩挖不同于正常的洞室开挖，不再具备常规的工作面等施工条件，本文通过对具体工程的施工阐述，提供了一种大断面洞室扩挖施工工艺，供同行业参考。
一、施工背景
本洞室扩挖施工所在地为新疆阿勒泰地区布尔津县，工程名称以QBT代替，本扩挖洞室简称QBT导流洞。
QBT工程前期设计为面板堆石坝，后期经过论证改设计为双曲拱坝。本洞室前期施工期间按照交通洞设计，坝型变更后，改为导流洞设计，按照所在河流的水文条件，需要对本洞室进行扩挖处理。
二、扩挖前状态及限制因素
QBT导流洞总长为989.71m（导0+004.00~导0+221.94），其中导0+004.00~导0+221.94段共217.94m为扩挖段，原断面尺寸为7.5×7.0 m。导0+004.00~导0+040.00段扩挖成型后断面尺寸为15.5×17.5 m，导0+040.00~导0+221.94段扩挖成型后断面尺寸为11.5×13.5 m。扩挖尺寸与原洞室尺寸底板高程一致。原洞室已经贯通并做好一次支护施工，支护形式为锚杆和挂网喷混凝土。
本工程施工安排主要限制因素有：①导流洞出口需同时安排混凝土衬砌施工，不具备交通条件；②原施工支洞已经封堵，现场不再具备增加施工支洞条件，所以导流洞扩挖施工有且只有一条交通道路，即导流洞进口引渠。本工程施工较为有利因素为：导流洞已经贯通，洞内排烟通风十分便利，利用自然风可快速实现爆破烟雾的稀释和排出。
三、洞室扩挖施工安排
⑴ 施工准备工作
① 钻爆台车
钻爆台车根据安全性和实用性综合考虑，若钻爆台车过大则不利用移动，且移动过程中安全管理困难，装载机的功率也不足以能够抬起超大台车并移动，若钻爆台车太小则空间利用率不高，覆盖范围有限。综合考虑和计算后，钻爆台车制作尺寸为7.0×7.0 m，两侧可通过钢管伸长侧翼，增加覆盖范围。钻爆台车主体框架采用I18工字钢对焊，焊缝密闭，框架同时兼做风管通道，方便手风钻接动力风管。
② 施工用风
导流洞扩挖施工用风主要为手风钻动力用风、支护喷射混凝土用风，采用四台24 m3/min的电动空压机能够满足施工。
③ 施工用水
导流洞扩挖施工用水主要为手风钻湿法钻孔用水、喷射混凝土用水，采用在洞口布置6 m3水箱，通过水管供给到工作面上。
④ 施工用电
导流洞施工用电主要为洞内照明、空压机动力等，采用系统布置的配电柜即可。
⑵ 洞室顶拱及边墙扩挖施工
本洞室开挖分三序进行，Ⅰ序开挖为顶拱及部分边墙，Ⅱ序开挖为边墙，Ⅲ序开挖为进口段剩余底板开挖。
① 回填施工平台
由于钻爆台车高度有限，在进行Ⅰ序开挖前，首先应填筑施工平台，以便钻爆台车及支护台车就位。在本工程中施工平台填筑高度为6.5m（进口段）和4.5m。
② 洞室爆破试验
导流洞洞室扩挖采用光面爆破技术，爆破的主要参数需通过试验确定，以选用爆破材料和爆破参数，确保施工质量和施工安全。
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根据爆破试验确定本工程采用2#岩石乳化炸药，直径为32mm，每根药卷长度30cm，重300g；雷管采用非电毫秒延期雷管，起爆网络采用导爆管连接，起爆器材采用YJQL-1000型起爆器。
③ 钻孔作业
导流洞扩挖主要由YT-28手风钻钻孔。施工技术人员根据测量放线成果及爆破设计，进行现场布孔，用红漆标出钻孔的孔位，以便钻孔施工。由合格钻工严格按照测量定出的中线、腰线、开挖轮廓线和测量布孔进行钻孔作业。各钻工分区、分部位定人定位施钻。每排炮由值班工程师按“平、直、齐”的要求进行检查，做到炮孔的孔底落在爆破规定的同一个铅直断面上（梯段爆破为水平面）；为了减少超挖，周边孔的外偏角控制在设备所能达到的最小角度。光爆孔的偏差不得大于5cm，其它炮孔孔位偏差不得大于10cm。
采用光面爆破是控制洞室开挖规格的重要手段，光爆的好坏将直接决定洞室开挖规格的优劣，因此合理选用优良的钻孔设备、挑选熟练的钻工，严格钻孔精度是保证开挖质量的前提。
④ 装药联网、爆破
装药前用高压风冲扫孔内，炮孔经检查合格后，方可进行装药爆破；炮孔的装药、堵塞和引爆线路的联结，由考核合格的炮工严格按批准的钻爆设计进行施作，装药严格遵守爆破安全操作规程。
掏槽孔由熟练的炮工负责装药，光爆孔、预裂孔用小药卷捆绑于竹片上间隔装药。使用钻爆台车作为登高设备装药，掏槽孔、扩槽孔和其它爆破孔装药要密实，堵塞良好，严格按照爆破设计图（爆破参数实施过程不断调整优化）进行装药、用非电延期毫秒雷管联结起爆网络，最后由炮工和值班技术员复核检查，确认无误，撤离人员和设备，炮工负责引爆。
⑤ 通风散烟及除尘
本工程导流洞洞室已经贯通，爆破完成后利用自然风通风，待有害气体浓度降到允许范围内，爆破散烟结束后，开挖面爆破渣堆洒水除尘，以免出渣过程中发生扬尘。
⑥ 安全处理
爆破后，由专职安全人员安排反铲（或人工）清除掌子面及边顶拱上残留的危石及碎块，以避免掉块伤人、砸车事故发生，保证进入人员及设备的安全，岩面破碎洞段在进行安全处理后，可先喷一层5cm厚C20混凝土，出渣后再次进行安全检查及处理。在施工过程中，经常检查已开挖洞段的围岩稳定情况，清撬可能塌落的松动岩块。
⑦ 出渣
洞室出渣采用CAT320D反铲配合20t自卸汽车出渣。由于施工平台需要随掌子面前伸，故每次出渣量约为爆破石渣量的1/2左右，其余石渣采用反铲向开挖方向铺平作为下一个工作循环的施工平台。出渣完毕后用反铲清出工作面积渣，为进行下一循环钻爆作业做好准备。
⑧ 围岩支护
每排炮开挖结束后，对稳定性差的局部岩体及时进行随机锚杆或锚杆加挂钢筋网喷混凝土支护，岩石好的地段系统锚杆及喷混凝土可滞后开挖作业施工。
⑶ 剩余边墙和底板开挖
本工程施工进度至边墙开挖时，当地气温已达-30℃，手风钻等设备受寒冷天气影响已经不能使用，为保证年度目标，导流洞剩余边墙和底板必须完成开挖。
经过经验丰富的工程师反复对比和论证，决定采用潜孔钻机打竖孔方式进行爆破开挖。
顶拱部分开挖完成后，施工平台石渣先不进行出渣，作为浅孔钻机行走、站位通道。边墙开挖厚度约2m，高度约4.5m，潜孔钻机采用∅90钻头，间隔100cm钻孔，钻孔深度超钻20cm。装药采用4根32药卷捆成一节，连续装药3节，为控制爆破单响药量，每20m为一个爆破单元。每爆破一个单元，进行一次出渣。
此种施工方法施工速度较快，在7天时间内完成了200m边墙扩挖。但是由于潜孔钻机滑架较高，体型较大，钻孔方向很难保持竖直向下，爆破多有超欠挖发生，但都在可接受范围内，可通过后期处理解决欠挖。是在工期十分紧张情况下可用之工艺。
结语
本文中阐述的大断面洞室二次扩挖施工工艺，已经在QBT导流洞工程取得了较好效果，圆满完成了年度目标。然而此种开挖工艺也存在着一些问题，在后续施工过程中，我们将持续加大对这方面工艺的研究和探索，及时作出成果性总结，为同类工程提供可借鉴性强的施工工艺。
参考文献：
[1]谢雄飞.水利工程输水隧洞施工技术分析[J].珠江水运，2016.
[2]王然富.水利工程隧洞施工技术探讨[J].水利科技与经济，2014.
论文作者:马汉敏
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/1
标签：断面论文; 钻孔论文; 台车论文; 风钻论文; 工程论文; 混凝土论文; 钻工论文; 《基层建设》2019年第10期论文;