摘 要：文章通过对宁夏固原地区城乡饮水安全水源工程1#北山隧洞的爆破开挖施工，着重介绍了其风、水、电布置、出渣设备配置、爆破开挖控制等施工方法，有效的保证了隧洞掘进进度和施工期质量安全，同时节约施工成本，可供类似工程借鉴。
关键词：马蹄形断面；排气通风；钻爆法；隧洞开挖
1 工程概况
宁夏固原地区城乡饮水安全水源工程1#（北山）隧洞位于泾源县城郊北山上，龙潭水库～中庄水库段的14+954～16+916，总长1962m。隧洞采用马蹄形断面，底拱弦长1.80m，侧拱半径3.505m，圆心角21.77°；顶拱半径1.15m，圆心角180°；最大净高2.45m，最大净宽2.30m；设计水深1.48m，比降i=1/2750。隧洞设计采用C25、F100、W10钢筋混凝土衬砌，顶拱衬砌厚30～35cm，侧拱衬砌厚35cm，底拱找平后的最大衬砌厚43.8cm。隧洞初期支护形式根据围岩类别分为喷锚支护、拱架支护和管棚支护三种方式。受实际地形地貌限制，隧洞不具备支洞施工条件，需从进出口两个工作面掘进，单个工作面掘进长度接近1000m。
工程地质条件：隧洞进口段围岩为第三系始新统砂质泥岩、砾岩，中后段主要为白垩系下统乃家河组、马东山组泥岩夹泥灰岩，为软岩，易软化、崩解和风化。洞长1962m，Ⅴ类围岩长度1221m，约占总长的62.27%；Ⅳ+Ⅴ类围岩长度741m，约占总长的37.73%。围岩条件总体较差，而且隧洞埋深较大。
2 施工布置
2.1 施工道路布置
施工道路可考虑以隧洞基础作为洞内出碴道路，洞外与场区内临时施工道路连接至弃渣场。洞内每间隔200m设置一个错车道方便出渣车辆交错行进。
2.2 开挖施工设备选择
手持式YT-27型气腿式凿岩机钻孔，WZG-80型履带式扒渣机配合2T自卸翻斗车装岩运输出渣。
2.3 施工供风
隧洞用风分施工机械用风和空气对流用风。施工机械用风主要是凿岩机和风钻用风。机械用风采用洞口附近设置一台75kw空气压缩机供风站集中供风，风力输送管采用@125钢管送风。空气对流用风依据洞内的施工设备、施工人员、爆破规模计算洞内通风量为471r/min，在考虑施工距离对通风量的影响，距离增加1km用风量在基础用风量的基础上乘以5的保证系数，既471*5=2355r/min。根据实际用风量采用旋式轴流风1台SDDY/2*22（2900r/min、供风量35000m3/h～22000m3/h），隧洞前500m施工段通风管采用￠600拉链式帆布软管，500m之后采用￠500拉链式帆布软管，经实践证明通风效果良好，完全满足施工需求。
2.4 开挖工作面
根据本工程的实际情况考虑无法打支洞，只能从隧洞进出口两个工作面同时开挖。
3 隧洞开挖
3.1 隧洞总体开挖方案
隧洞开挖采用钻爆法（其工艺流程见图1），I、Ⅱ、Ⅲ类围岩采用全断面开挖，Ⅳ类围岩采用微台阶开挖，光面爆破。采用直线型掏槽，按设计开挖轮廓线布置周边炮眼，间距为45-55cm，辅助眼间距为60-80cm。工作面同时开动3～4台YT-27型气腿式凿岩机钻眼作业。2#岩石硝铵炸药（有水地段采用乳化炸药），周边眼采用中φ25光爆小药卷，8#纸雷管簇联非电毫秒导爆雷管起爆。
3.2 起爆方式
3.2.1 隧洞开挖按光面爆破要求进行钻爆设计，周边眼使用小直径光爆炸药，炮眼间距45-55cm，采用间隔装药，导爆索起爆，孔口堵塞长度足够。炮孔痕迹在开挖轮廓面上均匀分布，炮孔痕迹I、Ⅱ类围岩保存率达到90%以上，Ⅲ、Ⅳ类围岩保存率达70%以上，保证开挖面与设计轮廓线一致，径向超挖值和开挖岩面的起伏差均小于200mm，平均100mm。围岩中不得有明显可见的爆破震动裂隙，不能有欠挖。
3.2.2 掏槽眼、辅助眼采用连续装药，毫秒延期导爆管雷管起爆，φ32*200、2#岩石销按炸药，装填系数0.7-0.85。
3.2.3 掏槽方式
考虑围岩的夹制力，每循环进尺控制在1.5米左右，掏槽型式采用直线方式，确保掏槽效果。
3.3 钻孔作业
3.3.1 钻孔前准确测画开挖轮廓线，点出掏槽眼和周边眼的位置。
3.3.2 钻孔采用YT-27型风动凿岩机，钻孔深度2.0m，每个工作面配3～4台风钻同时作业，司钻手按设计划定的区域和炮眼顺序钻孔。
3.4 爆破
按照钻爆设计图准备好爆破材料，装药前先用高压风清孔，检查钻孔是否堵塞或坍孔，然后接划定的区域装药连线。装药顺序先上后下，先两侧后中间。导爆管连线采用“一把抓”法，配两个起爆雷管，装药结束经安全检查后起爆，各步骤按《塑料导爆管非电起爆操作原则》进行。（见图2）
3.4.1 装药及其炸药使用性能
掏槽眼：φ32mm2#岩石硝铵炸药
辅助眼：φ32mm2#岩石硝铵炸药
底板眼：φ32mm2#防水乳化炸药
光面眼：φ25mm2#岩石硝铵炸药
施工中遇水现象，将改用防水乳化炸药。
3.4.2 起爆网络
（1）材料：采用MS1～15段非电毫秒导爆管雷管，8#纸质火雷管，导火索、导爆索。
（2）起爆方法：周边眼采用导火索及8#纸质火雷管引爆非电豪秒导爆管雷管。通过导爆索传爆起爆炸药；其它眼采用导火索及8#纸质火雷管引爆非电毫秒导爆管雷管，非电毫秒导爆管雷管起爆炸药。
（3）起爆顺序：为先掏槽孔，再辅助孔，辅助孔起爆后再起爆周边孔，底孔最后起爆。
3.5 钻爆设计 3.5.1 炮眼数目
炮眼数目的多少直接影响每一循环凿岩工作量、爆破效果、循环进尺、洞成型的好坏。暂按下式计算炮眼数目，在施工中，根据具体情况再作调整，以达到最佳爆破效果。
炮眼数目N，按下式计算：
N=q×s/rη
式中：q-炸药单耗量，取q=1.5kg/m3
S-开挖面积，S=9.12m2
R-每米长度炸药的重量，2号岩石销铵炸药r=0.78kg/m
η-炮眼装药系数，取η=0.7
经计算，N=25，光面爆破需多增加周边眼13只，共计38只。
3.5.2 每个炮眼的装药量
（1）掏槽眼
Q1=η×L×r
式中：η-炮眼装药系数，取η=0.8
L-眼深，L=2.0m
r-每米长度炸药量，r=0.78kg/m
经计算Q1=1.25取Q1=1.2kg
（2）辅助眼
Q2=η×L×r=0.7*1.9*0.78=1.04kg取Q2=1.0kg
3.5.3 光面爆破参数
针对各类岩石初次选用如下爆破参数，在施工中可按照选定的参数总结每次爆破效果，测量半孔率和轮廓不平整度，不断调整光爆参数。
周边孔间距a=（15～10）d=（15～10）*43mm=645～430mm
密集系数m=a/W=0.65～1.0
最小抵抗线W=600～400。
3.5.4 装药起爆
光面爆破宜采用细药卷，起爆时注意以下事项：（l）周边孔应该同时起爆才能保证光面爆破效果；（2）对起爆顺序为先掏槽孔，再辅助孔，辅助孔起爆后再起爆底孔，周边孔最后起爆；（3）周边孔的底孔应该装一个φ32毫米药卷，以克服岩体挟制作用；（4）为了减少超挖和降低工程造价，开挖过程中，加强断面量测，并及时处理欠挖部位，修整开挖断面，获得良好的经济效果。
3.5.5 炮眼布置图
设计的炮眼布置图及爆破参数见图3、表1。
3.5.6 出渣运输
隧洞双向掘进距离较长，出碴运输的关键是：选择装运配套的机械设备，布置合理的会让线路，组织有序的调车作业，保障有力的出渣道路维护，才能确保洞内运输忙而不乱，有条不紊。为了解决隧洞运输的困难，提高施工进度，拟采用WZG-80型履带式扒渣机配合2T自卸翻斗车装岩运输出渣，洞内每200米岩性较好段落设置倒车平台。
4 结束语
文章对1#北山隧洞工程风、水、电布置、出渣设备配置、爆破开挖控制等进行详细的分析计算，经实践证明，在施工中隧洞钻爆开挖效果控制良好，通风设备及出渣设备均能有效的保证隧洞掘进进度和施工期质量安全，可供类似工程借鉴参考。
参考文献
[1]GB6722-2011.爆破安全规程[S].
[2]DL/T5389-2007.水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范[S].
[3]GB50201-2012.土方与爆破工程施工及验收规范[S].
关键词：马蹄形断面；排气通风；钻爆法；隧洞开挖
1 工程概况
宁夏固原地区城乡饮水安全水源工程1#（北山）隧洞位于泾源县城郊北山上，龙潭水库～中庄水库段的14+954～16+916，总长1962m。隧洞采用马蹄形断面，底拱弦长1.80m，侧拱半径3.505m，圆心角21.77°；顶拱半径1.15m，圆心角180°；最大净高2.45m，最大净宽2.30m；设计水深1.48m，比降i=1/2750。隧洞设计采用C25、F100、W10钢筋混凝土衬砌，顶拱衬砌厚30～35cm，侧拱衬砌厚35cm，底拱找平后的最大衬砌厚43.8cm。隧洞初期支护形式根据围岩类别分为喷锚支护、拱架支护和管棚支护三种方式。受实际地形地貌限制，隧洞不具备支洞施工条件，需从进出口两个工作面掘进，单个工作面掘进长度接近1000m。
工程地质条件：隧洞进口段围岩为第三系始新统砂质泥岩、砾岩，中后段主要为白垩系下统乃家河组、马东山组泥岩夹泥灰岩，为软岩，易软化、崩解和风化。洞长1962m，Ⅴ类围岩长度1221m，约占总长的62.27%；Ⅳ+Ⅴ类围岩长度741m，约占总长的37.73%。围岩条件总体较差，而且隧洞埋深较大。
2 施工布置
2.1 施工道路布置
施工道路可考虑以隧洞基础作为洞内出碴道路，洞外与场区内临时施工道路连接至弃渣场。洞内每间隔200m设置一个错车道方便出渣车辆交错行进。
2.2 开挖施工设备选择
手持式YT-27型气腿式凿岩机钻孔，WZG-80型履带式扒渣机配合2T自卸翻斗车装岩运输出渣。
2.3 施工供风
隧洞用风分施工机械用风和空气对流用风。施工机械用风主要是凿岩机和风钻用风。机械用风采用洞口附近设置一台75kw空气压缩机供风站集中供风，风力输送管采用@125钢管送风。空气对流用风依据洞内的施工设备、施工人员、爆破规模计算洞内通风量为471r/min，在考虑施工距离对通风量的影响，距离增加1km用风量在基础用风量的基础上乘以5的保证系数，既471*5=2355r/min。根据实际用风量采用旋式轴流风1台SDDY/2*22（2900r/min、供风量35000m3/h～22000m3/h），隧洞前500m施工段通风管采用￠600拉链式帆布软管，500m之后采用￠500拉链式帆布软管，经实践证明通风效果良好，完全满足施工需求。
2.4 开挖工作面
根据本工程的实际情况考虑无法打支洞，只能从隧洞进出口两个工作面同时开挖。
3 隧洞开挖
3.1 隧洞总体开挖方案
隧洞开挖采用钻爆法（其工艺流程见图1），I、Ⅱ、Ⅲ类围岩采用全断面开挖，Ⅳ类围岩采用微台阶开挖，光面爆破。采用直线型掏槽，按设计开挖轮廓线布置周边炮眼，间距为45-55cm，辅助眼间距为60-80cm。工作面同时开动3～4台YT-27型气腿式凿岩机钻眼作业。2#岩石硝铵炸药（有水地段采用乳化炸药），周边眼采用中φ25光爆小药卷，8#纸雷管簇联非电毫秒导爆雷管起爆。
3.2 起爆方式
3.2.1 隧洞开挖按光面爆破要求进行钻爆设计，周边眼使用小直径光爆炸药，炮眼间距45-55cm，采用间隔装药，导爆索起爆，孔口堵塞长度足够。炮孔痕迹在开挖轮廓面上均匀分布，炮孔痕迹I、Ⅱ类围岩保存率达到90%以上，Ⅲ、Ⅳ类围岩保存率达70%以上，保证开挖面与设计轮廓线一致，径向超挖值和开挖岩面的起伏差均小于200mm，平均100mm。围岩中不得有明显可见的爆破震动裂隙，不能有欠挖。
3.2.2 掏槽眼、辅助眼采用连续装药，毫秒延期导爆管雷管起爆，φ32*200、2#岩石销按炸药，装填系数0.7-0.85。
3.2.3 掏槽方式
考虑围岩的夹制力，每循环进尺控制在1.5米左右，掏槽型式采用直线方式，确保掏槽效果。
3.3 钻孔作业
3.3.1 钻孔前准确测画开挖轮廓线，点出掏槽眼和周边眼的位置。
3.3.2 钻孔采用YT-27型风动凿岩机，钻孔深度2.0m，每个工作面配3～4台风钻同时作业，司钻手按设计划定的区域和炮眼顺序钻孔。
3.4 爆破
按照钻爆设计图准备好爆破材料，装药前先用高压风清孔，检查钻孔是否堵塞或坍孔，然后接划定的区域装药连线。装药顺序先上后下，先两侧后中间。导爆管连线采用“一把抓”法，配两个起爆雷管，装药结束经安全检查后起爆，各步骤按《塑料导爆管非电起爆操作原则》进行。（见图2）
3.4.1 装药及其炸药使用性能
掏槽眼：φ32mm2#岩石硝铵炸药
辅助眼：φ32mm2#岩石硝铵炸药
底板眼：φ32mm2#防水乳化炸药
光面眼：φ25mm2#岩石硝铵炸药
施工中遇水现象，将改用防水乳化炸药。
3.4.2 起爆网络
（1）材料：采用MS1～15段非电毫秒导爆管雷管，8#纸质火雷管，导火索、导爆索。
（2）起爆方法：周边眼采用导火索及8#纸质火雷管引爆非电豪秒导爆管雷管。通过导爆索传爆起爆炸药；其它眼采用导火索及8#纸质火雷管引爆非电毫秒导爆管雷管，非电毫秒导爆管雷管起爆炸药。
（3）起爆顺序：为先掏槽孔，再辅助孔，辅助孔起爆后再起爆周边孔，底孔最后起爆。
3.5 钻爆设计 3.5.1 炮眼数目
炮眼数目的多少直接影响每一循环凿岩工作量、爆破效果、循环进尺、洞成型的好坏。暂按下式计算炮眼数目，在施工中，根据具体情况再作调整，以达到最佳爆破效果。
炮眼数目N，按下式计算：
N=q×s/rη
式中：q-炸药单耗量，取q=1.5kg/m3
S-开挖面积，S=9.12m2
R-每米长度炸药的重量，2号岩石销铵炸药r=0.78kg/m
η-炮眼装药系数，取η=0.7
经计算，N=25，光面爆破需多增加周边眼13只，共计38只。
3.5.2 每个炮眼的装药量
（1）掏槽眼
Q1=η×L×r
式中：η-炮眼装药系数，取η=0.8
L-眼深，L=2.0m
r-每米长度炸药量，r=0.78kg/m
经计算Q1=1.25取Q1=1.2kg
（2）辅助眼
Q2=η×L×r=0.7*1.9*0.78=1.04kg取Q2=1.0kg
3.5.3 光面爆破参数
针对各类岩石初次选用如下爆破参数，在施工中可按照选定的参数总结每次爆破效果，测量半孔率和轮廓不平整度，不断调整光爆参数。
周边孔间距a=（15～10）d=（15～10）*43mm=645～430mm
密集系数m=a/W=0.65～1.0
最小抵抗线W=600～400。
3.5.4 装药起爆
光面爆破宜采用细药卷，起爆时注意以下事项：（l）周边孔应该同时起爆才能保证光面爆破效果；（2）对起爆顺序为先掏槽孔，再辅助孔，辅助孔起爆后再起爆底孔，周边孔最后起爆；（3）周边孔的底孔应该装一个φ32毫米药卷，以克服岩体挟制作用；（4）为了减少超挖和降低工程造价，开挖过程中，加强断面量测，并及时处理欠挖部位，修整开挖断面，获得良好的经济效果。
3.5.5 炮眼布置图
设计的炮眼布置图及爆破参数见图3、表1。
3.5.6 出渣运输
隧洞双向掘进距离较长，出碴运输的关键是：选择装运配套的机械设备，布置合理的会让线路，组织有序的调车作业，保障有力的出渣道路维护，才能确保洞内运输忙而不乱，有条不紊。为了解决隧洞运输的困难，提高施工进度，拟采用WZG-80型履带式扒渣机配合2T自卸翻斗车装岩运输出渣，洞内每200米岩性较好段落设置倒车平台。
4 结束语
文章对1#北山隧洞工程风、水、电布置、出渣设备配置、爆破开挖控制等进行详细的分析计算，经实践证明，在施工中隧洞钻爆开挖效果控制良好，通风设备及出渣设备均能有效的保证隧洞掘进进度和施工期质量安全，可供类似工程借鉴参考。
参考文献
[1]GB6722-2011.爆破安全规程[S].
[2]DL/T5389-2007.水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范[S].
[3]GB50201-2012.土方与爆破工程施工及验收规范[S].
