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摘要：在多架山水电站引水隧洞开挖中，重视施工准备，合理分层施工，采用楔形掏槽技术和光面爆破，加快了工程进度，保证了开挖质量。为工程顺利施工奠定了基础，为混凝土衬砌赢得了宝贵的时间。
关键词：隧洞开挖；楔形掏槽；光面爆破；爆破技术；多架山水电站工程
1工程概况
多架山水电站位于甘肃省甘南自治州卓尼县境内洮河干流上，主要开发任务以发电为主。坝址位于洮河中上游，距下游卓尼县城约8km，坝址以上控制流域面积12011km2。
枢纽主要建筑物由拦河坝、引水系统、水电站厂房及变电站等组成。现有水电站装机7.5MW，毛水头18.7m，引用流量61.15m3/s。拟对老机组进行改造，改造后老机组装机为9.0MW，另外拟增加水电站装机14.5MW，设计引用流量85.35m3/s；扩容后电站总装机23.5MW，设计引用流量146.5m3/s。压力引水道全长306.7m，考虑到隧洞较短，纵坡取i=6.01%。经比较选取最优洞径为衬后7m。全程采用C25砼衬砌，采用锚杆混凝土联合衬砌。钢筋混凝土衬砌顶部进行回填灌浆，隧洞须进行固结灌浆处理。
引水隧洞从进口（渐变段后）至出口长306.7m，引水隧洞围岩以III～IV类围岩为主。原形断面，由进口方变圆段和洞身段组成。为结构安全和减少水头损失，均采用C25混凝土衬砌。Ⅲ类围岩开挖洞径7.60m，衬砌厚度0.30m，成洞洞径7m；Ⅳ～Ⅴ类围岩开挖洞径7.80m，衬砌厚度0.40m，成洞洞径7m，开挖期部分地段设置随机锚杆，长度为2.50m。
压力引水道后接渐变段，由直径为7m的圆形洞渐变为7.418×9.867m（高×宽）的矩形洞，后接水轮机流道。
2方案分析
2.1典型爆破设计参数
引水隧洞开挖采用“新奥法”施工，全洞分上、下两层进行施工，上层开挖（高5.0m）支护完成后，进行下层（高2.6m）开挖。上层开挖采用简易台车配手风钻钻孔，孔径ф42mm，楔形掏槽，光面爆破，每循环进尺3.5m，火工品选用2＃岩石乳化炸药，直径ф32mm，非电毫秒微差爆破，电雷管起爆。如下图1：
图1炮孔布置及爆破段位（单位：cm）
2.2掏槽技术方案选择
隧道爆破施工成败在于掏槽形式，掏槽的成功与否直接影响开挖循环进尺和光面爆破效果，掏槽是否成功与地质条件、掏槽深度及形式、炸药种类及装药量、起爆顺序等有关。掏槽形式的选定一般由以下几个方面条件考虑决定：开挖断面的大小和宽度；地质条件；机具和器材条件；钻眼爆破技术水平；开挖技术要求；经济技术效果。采用何种掏槽形式和光面爆破参数需要综合考虑。
在选择掏槽形式时在生产性试验的基础上采取比选的方式，充分考虑了进度、质量、效益的要求和直眼掏槽和楔形掏槽的优缺点以及作业队伍的钻爆技术水平，并考虑到掏槽效果对于光面爆破效果的影响，选择楔形掏槽技术。
图2楔形掏槽形式（单位：CM）
传统的楔形掏槽通常只用上下两排即可，因为花岗岩岩质地坚硬且脆，所以采用4排（如图2），掏槽开口宽度为1.2m，楔形掏槽形式，孔深2.50m，其中掏槽孔超深20cm，上下炮孔间距40cm，炮孔堵塞长度为0.50m，掏槽区规格为2.25mx1.6m。
2.3光面爆破技术
隧洞开挖技术中，采用光面爆破，就是使周边眼起爆后首先沿各孔中心线连接成贯通裂缝，然后在爆炸气体作用下，使石碴向洞内抛散，并且由于采用不藕合装药，减小爆炸气体对岩体的破坏作用，减少超欠挖，使围岩稳定平整，以达到明显效果。而要达到良好的光爆效果，就要确定合理的光面爆破参数，光面爆破的主要参数包括周边眼的间距E、抵抗线W、密集系数ｍ、线装药密度等，影响光面爆破参数选择的因素主要有岩石的力学性能和完整性、炸药品种、开挖断面大小及形状，影响最大的是地质条件。爆破过程中多次调整，经过比选确定光面爆破参数如表1。
表1多架山水电站引水隧洞采用的光面爆破参数
装药结构：炸药采用小药卷炸药（ф２５mm），间隔装药，孔底加强药量，导爆索起爆。
3施工中碰到的问题
爆破堆碴抛距远，最大曾达到70m，二分析认为是采取楔形掏槽的缘故，每次爆破前将设备、设施撤离到安全距离情况。
施工前期，发现超挖比较严重，经观察分析，是由于操作工人钻孔技术精度不高，而非爆破参数的原因。加强技术培训和调换熟练工人，逐步解决了这个问题。
施工过程中发现底板和边墙下部1m容易产生盲爆且爆破效果差，尤其底版为最，分析原因为按照起爆次序，为掏槽孔＊主炮孔一周边孔＊底板孔，非电导爆管传爆速度高于导爆索，当主炮孔起爆后，周边孔、底板孔导爆索还未传爆到孔口，石碴蹦落，砸断导爆索，造成盲炮；而且由于上部堆碴的缘故，相当于加大了抵抗线，故底板和边墙下部lm超挖多，光爆效果差。施工中采用加大底板孔药量和采用导爆索和非电导爆管同时装的“双保险”（如图3），有效地减轻了超挖和盲炮次数。
图3底板孔装药机构示意（单位：cm）
4爆破效果
（1）爆破后围岩稳定，无大的剥落和坍塌；（2）炮孔间岩面起伏小于10cm；（3）半孔率９５％以上；（4）利用率９０％以上；（5）爆堆比较分散，最大抛距70m
5几点体会
人为因素影响大。孔位偏差、孔向偏差、孔和装药结构直接影响掏槽和光面爆破效果。
在玄武岩这类中硬岩施工中，楔形掏槽可以显著减少钻眼数量和炸药用量，另外楔形掏槽爆破的掏槽孔只用一段非电雷管，大大减少了爆破需要总段数，便于施工。
直眼掏槽抛碴距离近，爆堆集中，对洞内设施影响小，利于出碴，但钻孔精度要求高，需要操作工人具有丰富的钻爆经验，并且所需孔数和炸药多；楔形掏槽抛碴距离远，爆堆不集中，但钻孔操作容易，所需孔数和炸药少，爆力集中，容意对设备设施的防护。
在施工过程中，没有一成不变的爆破设计，根据实际地质条件随时调整参数，才能取得良好的效果。