光面爆破与铣挖机掘进在引洮工程隧洞施工中的优缺点比对

1、光面爆破与铣挖机掘进在引洮工程隧洞施工中的优缺点比对引洮供水工程是以已建成的九甸峡水利枢纽为水源，从洮河流域调水到严重干旱缺水的甘肃省中部干旱地区11个国家扶贫重点县，解决该地区极其困难的城镇生活和工业用水、农村人畜饮水、农业灌溉和生态用水的大型调水工程。工程地处丘陵地带，因施工区地形地貌特征，主要以隧洞开挖施工为主。根据地质情况预报，隧洞洞身根据岩性分为基岩洞和土洞，其中基岩洞围岩为新近系（N2l3）粉砂质泥岩、泥质粉砂岩；土洞围岩为plQ31黄土状土、eolQ32马兰黄土。工程区出露的地层岩性有新近系砂砾岩夹砂质泥岩、泥质粉砂岩；第四系松散堆积物等。 新近系上新统临夏组（N2l）：为一套山

2、麓河湖相红色碎屑沉积，岩性主要以砖红色、土红色、暗红色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩为主。岩石强度低，属极软岩；中厚层状构造，主要结构面为层面，层理不明显；遇水极易软化、崩解，失水干缩，岩层产状平缓，为隧洞围岩的主体岩性。 第四系上更新统（Q3）：为工程区浅表部位分布最广泛的地层，根据成因可分为风积马兰黄土和洪积黄土状土两类。plQ31黄土状土，颜色较杂，以浅黄色、褐黄色为主，夹有黄色、灰绿色条带，结构中密密实，土质不均，下部具水平层理，含有少量钙质结核，厚度一般2040m。eolQ32马兰黄土，区内广泛分布，呈灰黄、土黄、黄褐色，质地均匀，结构松散，具大孔隙，层理不显，垂直节理发育，厚度一般1025

3、m。 根据设计图纸、工程区地质情况预报并结合施工现场实际情况，针对隧洞开挖从光面爆破和铣挖机掘进施工工艺进行认真比对分析发现如下：一、光面爆破的施工工艺1、引水隧洞的开挖多采用传统的光面潜孔爆破的方式。爆破工艺为了得到良好的爆破效果，我们要求从岩石性质出发、根据工程要求控制等级条件选择爆破参数，严格控制施工工艺即凿岩方式和装药方式等，最终决定采用全断面光面爆破方案: 一次开挖成形、单孔圆形直眼掏槽、非电毫秒雷管起爆。对于类围岩需适当调整钻爆参数，光爆孔间距适当减小，辅助孔间距适当加大，单耗适当降低，其具体数量在爆破过程中逐步调整确定。2、出渣方式借助不同型号的装载机和小型自卸车，每隔一段距离设

4、置错车道以保证出渣顺利。3、缺陷及处理在实际施工过程中存在很多不确定性。由于地质条件复杂，岩层构成多样，因此，在爆破过程中存在很多问题。3.1超欠挖工程中所有的开挖都存在超欠挖现象，但造成其产生的因素却复杂多样。对于使用爆破法隧洞施工，主要有因爆破控制出现差错导致的超欠挖以及因地质原因导致的超欠挖。我们采取的处理方式与一般情况没有大的区别。若出现超挖，则只能在后期采用混凝土填筑，以保证断面的开挖形状和二次衬砌的顺利进行;若出现欠挖，则视具体情况选择人工凿除处理或补炮。3.2掉块与坍落由于工程区地质条件复杂多变的原因，在施工过程中常常会遇到不同程度的掉块。在处理这类情况时，将根据岩层的变化确定跟

5、进支护的时机，多采用打锚杆、立工字钢和挂网喷浆的形式进行支护。3.3工程施工对环境的影响20世纪90年代以来,环境质量问题成为全世界关注的焦点。从1996年开始,环境管理标准化技术委员会(ISO/TC207)开始颁布ISO14000系列标准,用来规范产业活动的环境管理。我国已把资源与环境可持续发展作为一项基本政策,工程爆破虽然加快了生产效率,降低了劳动强度,但同时也带来诸如地震效应、噪声、粉尘、有毒有害气体以及飞石等负面影响。爆破会产生大量的CO、NO、CO2等废气和粉尘。这些废气和粉尘在干燥气候与大风作用下会产生尘暴,造成局部环境的空气污染,使空气质量明显下降;更有甚者还会形成温室效应、酸雨

6、等区域性环境污染,严重影响当地居民的身体健康和动植物生长。其中粉尘对人体危害的主要部分是粒径10m的飘尘,主要危害人和动物的呼吸系统;而对植物的影响主要是当粉尘落到植物表面,不断积累后影响太阳照射。如果粉尘变湿,就会在植物表面形成一层“薄壳”,严重影响植物的光合作用。4、小结光面爆破是传统的隧洞开挖方式，被采用的时间长，施工工艺趋于完善，但仍旧存在很多安全隐患。虽然尽力控制了爆破能量释放对岩壁造成的损坏，但爆破本身仍存在很多不可控因素，比如: 哑炮的处理、爆破后洞内施工空气的供应、爆破后由于地质条件造成的掉块或岩体坍落、爆破作业带来诸如地震效应、噪声、粉尘、有毒有害气体以及飞石等负面影响，这些

7、都是光面爆破存在的缺陷和施工过程中需要注意的问题。二、采用铣挖机的施工工艺1、铣挖机具有的特点及优势科技发展至今，在大大小小的开挖领域，我们拥有很多机械设备来代替人力进行施工。就引洮工程中小断面隧洞施工而言，铣挖机成为最优质的设备之一，其具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次性断面成形、不受气候条件限制、沉降可控等优势。但考虑到该引水隧洞施工条件接近煤矿开采，我们最终选择了较为经济、尺寸适合的铣挖机( 戴克 WZL-80M)进行开挖。铣挖机的使用极大地减少了人力和物力的投入，大幅度地提高了施工效率，并且在施工过程中相较于爆破施工而言，其扰动明显降低，安全保障程度得以大幅度提升，加之其开挖

8、的边线控制可以由激光导向仪辅助，故很少出现超欠挖现象。戴克 WZL-80M 铣挖机见图。2、 铣挖机的施工方式主要由行走机构、工作机构、装运机构和转载机构组成。随着行走机构向前推进，工作机构中的切割头不断破碎岩石并将碎岩运走。在施工过程中，铣挖机的施工工艺较为简单。就操作手而言，其需要控制断面的大小，配合所安装的导向仪进行施工。除操作手之外的施工人员主要考虑的是除机械运转时的电力输送问题外，还需注意施工过程中的降尘、通风以及照明。3、出渣方式铣挖机的出渣方式可谓是极大地节省了时间成本，其通过履带式二次运输的传送机构，可以直接将渣土运送到自卸车上。4、缺陷及处理该铣挖机的驱动方式因考虑到施工环境

9、多为煤矿开采，故多以电动力为主，其目的为减少洞内燃烧爆炸的危险性。由于需要搭载高压电缆，在施工过程中我们将电缆悬挂在洞壁的一边，尽量避免电缆与尖锐的岩石接触。若有破损，则需及时断电进行处理。5、对环境的影响铣挖机施工是用钻头挤压、破碎岩体，从而达到开挖的效果，施工过程中仅造成扬尘污染，且降尘的处理极为简单、经济、方便。施工中使用两种方式降尘就能极易将灰尘控制在洞内施工的空气要求标准以内。首先，在开挖过程中，通过风机将外部的空气输送进来; 其次，在铣挖机上安装了吸尘收集装置。5、 小结铣挖机施工对于其所匹配的断面而言具有很大的便利。不需要投入大量的人员在开挖环节上，从而降低了施工供风。在开挖过程中，由于有激光导向仪的辅助，故能够精确地控制断面的大小，因而很少出现超、欠挖现象。另外，施工中使用两种方式降尘就能极易将灰尘控制在洞内施工的空气要求标准以内，对工程周围环境造成的负影响极小。三、最终开挖方式的选择对于低硬度岩石条件下的隧洞开挖，最终采取的施工工艺为铣挖机开挖。工艺成熟、先进，自动化程度高，对环境影响产生的负影响小。