龍羊峽水電站虎山坡梯段開(kāi)挖爆破施工技術(shù)

王順

(中國(guó)水利水電第四工程局，云南 昆明 650225)

1 工程概述

龍羊峽水電站虎山坡工程不穩(wěn)定巖體的處理工程分為上部不穩(wěn)定巖體挖除，中部坡面防護(hù)，下部防沖墻巖石開(kāi)挖與墻體混凝土澆筑三大部分，工程艱巨，特別是深度為40m的防沖墻的施工難度最大。

虎山坡不穩(wěn)定巖體底滑面為F306結(jié)構(gòu)面，走向?yàn)镹E15°SW，傾向?yàn)镹W（傾河床偏上游），傾角30°左右，出露最低高程為犖2520m～2530m，上游以南大山水溝F7斷層為界，沿河流向延伸至銀線崖觀測(cè)亭上游約30m處（古滑體下游測(cè)）止，長(zhǎng)約380m，分布高程犖2530m～犖2666m，不穩(wěn)定巖體主要由印支期花崗閃長(zhǎng)巖和下迭系變質(zhì)砂巖夾板巖構(gòu)成，另外，表部有少量砂卵礫石，砂巖的產(chǎn)狀為NW2720 SW∠420。花崗巖的堅(jiān)固系數(shù)取f=12，砂巖的堅(jiān)固系數(shù)f=8。根據(jù)技術(shù)資料和已滑情況分析，不穩(wěn)定巖體由古滑坡堆積體、Ⅰ#塌滑體和Ⅱ#不穩(wěn)定巖體三部分組成。為了虎山坡的穩(wěn)定和卸荷，虎山坡不穩(wěn)定巖體采用爆破開(kāi)挖的方法處理。

2 爆破設(shè)計(jì)原則

采用松動(dòng)爆破。根據(jù)資料分析，虎山坡不穩(wěn)定巖體下滑的主要內(nèi)在因素是底滑面F306斷層的存在，因此，在開(kāi)挖爆破過(guò)程中，F(xiàn)306斷層面上的震動(dòng)速度必須控制。以公式V=K（Q1/3/R）α控制，其中K=20，α=1.92。

大壩和廠房距離爆破區(qū)只有250～630米，因而廠房建筑物的安全應(yīng)在控制之內(nèi)。

爆破時(shí)，防止特大塊石的出現(xiàn)，應(yīng)減小間排距。

靠河側(cè)預(yù)留巖坎，避免石塊滾入黃河，防止對(duì)尾水河道的影響。

分層出渣，保持一定的道路寬度，方便施工，加快進(jìn)度。

3 鉆孔施工方法

石方開(kāi)挖采用自上而下分層分塊梯段爆破開(kāi)挖方法，為保證梯段爆破不破壞馬道或建基面，采用預(yù)裂爆破。

鉆孔前先進(jìn)行測(cè)量施工，即由測(cè)量放出開(kāi)挖永久邊坡邊線、高程、測(cè)點(diǎn)編號(hào)、出具放樣單，以便布置炮孔和鉆孔過(guò)程控制。

依據(jù)地形布置鉆孔，以彌補(bǔ)巖石自然坡厚度不均所造成的前排抵抗線不均的缺陷，并嚴(yán)格控制最小抵抗線不得朝向固定設(shè)備、臨建設(shè)施等嚴(yán)禁飛石的部位，鉆孔設(shè)備以KQG150型高風(fēng)壓潛孔鉆機(jī)為主，邊坡深孔預(yù)裂采用QZJ100B潛孔鉆機(jī)鉆孔，在設(shè)計(jì)邊坡面10m以外的開(kāi)挖采用大面積梯段爆破，靠近永久邊坡梯段按2×3m間排距進(jìn)行爆破開(kāi)挖，爆塊大小根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)爆破爆破效果適當(dāng)調(diào)整爆破參數(shù)。對(duì)局部邊坡開(kāi)挖、馬道保護(hù)層范圍內(nèi)巖石開(kāi)挖采用YT28手風(fēng)鉆鉆孔。

4 深孔爆破參數(shù)的確定

爆破所用炸藥為2#巖石硝銨炸藥，其松動(dòng)爆破單位耗藥量q必須嚴(yán)格控制，花崗巖q≤0.5kg/m3，砂巖 q≤0.45kg/m3，起爆采用毫秒微差非電雷管，由火雷管引爆。

初擬爆破參數(shù)如下：爆破孔鉆孔孔徑D＝120mm，梯段高度 8～10m，孔距3～3.5m，排距2.5m，采用2#巖石硝銨散裝炸藥連續(xù)裝藥，毫秒微差非電雷管起爆網(wǎng)絡(luò)起爆。

預(yù)裂爆破鉆孔孔徑D＝90mm，梯段長(zhǎng)度隨邊坡馬道設(shè)置高差，孔距0.8～1.0m，線裝藥量400～450kg/m，采用φ32mm2#巖石硝銨炸藥間隔不偶合裝藥，導(dǎo)爆索引爆。

表中藥量計(jì)算按2#巖石硝銨炸藥,藥卷(一節(jié))直徑32mm,每卷長(zhǎng)度20cm,重0.15kg為依據(jù)。

爆破巖石為砂巖時(shí),該類巖石標(biāo)準(zhǔn)松動(dòng)力爆破單方耗藥量為:q松=(0.3～0.5)kg/m3范圍內(nèi)。本工程采用（0.4～0.5）kg/m3內(nèi)。

該表一淺孔松動(dòng)爆破參數(shù)表,可作為該工程爆破操作中的依據(jù),若有下列情況可對(duì)表中參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

① 在實(shí)施過(guò)程中,若遇到表中表示的參數(shù),可采用插入法或中值法選定依據(jù),情況特殊在無(wú)把握時(shí)可在現(xiàn)場(chǎng)請(qǐng)示工程技術(shù)人員計(jì)算加經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定。

② 在施爆過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)根據(jù)巖體、巖性、地形位置等情況變化，由技術(shù)人員和有經(jīng)驗(yàn)的鉆爆工通過(guò)對(duì)爆破質(zhì)量和效果作出評(píng)定，根據(jù)評(píng)定結(jié)果可對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

5 爆破安全距離的確定

5.1 個(gè)別飛石飛散距離

按公式Rf=20N2WKf

式中Rf-個(gè)別飛石飛散距離（m）

N-最大一個(gè)藥包的爆破作用指數(shù)

W-最大一個(gè)藥包的最小抵抗線（m）

Kf-安全系數(shù)，取值1.0～1.5

取Kf=1.5，W=2.5，N=0.5，代入上式

Rf=20×1.5×10×0.52=75 m

按照爆破操作規(guī)程要求，采用深孔爆破時(shí)的安全距離最小為200m，鑒于環(huán)境情況，為保證周邊建（構(gòu)）筑物和行人、車輛安全，在控制鉆爆操作和加強(qiáng)覆蓋的情況下，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式和實(shí)際情況，確定安全距離范圍為200m，不同環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)及同一現(xiàn)場(chǎng)的不同部位還應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，以保證安全為準(zhǔn)。

5.2 爆破震動(dòng)安全距離：

根據(jù)公式：Q=R3（V/K）3/α

式中：Q-一次起爆藥量（Kg）

V-質(zhì)點(diǎn)垂直振速，取10m/s

R-爆破幾何中心到計(jì)算點(diǎn)的距離（m）

K-與爆破地形，地質(zhì)等條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，K=200

α-經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，α=1.4

根據(jù)上述可得不同距離一次起爆藥量關(guān)系如下表。

?

?

6 質(zhì)量、安全保證措施

6.1 質(zhì)量保證措施

針對(duì)邊坡開(kāi)挖高差較大，預(yù)裂面面積大，同時(shí)為了保證開(kāi)挖邊坡的平整度和預(yù)裂爆破質(zhì)量，特制定以下措施保證預(yù)裂鉆孔精度及預(yù)裂面的平整度：

加強(qiáng)職工的質(zhì)量意識(shí)，對(duì)各工種定期進(jìn)行培訓(xùn)，并做到質(zhì)檢人員和特殊工種人員持證上崗。

質(zhì)檢人員在現(xiàn)場(chǎng)倒班盯面，監(jiān)督工程施工質(zhì)量的全過(guò)程，并對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，找出質(zhì)量缺陷原因，及時(shí)提出整改措施。

邊坡預(yù)裂鉆孔，在鉆孔前先用羅盤(pán)和線錘將鉆機(jī)、鉆桿角度、方位、方向定位準(zhǔn)確，確定無(wú)誤后開(kāi)鉆，開(kāi)鉆后復(fù)核。

在鉆孔過(guò)程中，每鉆進(jìn)3m復(fù)核一次鉆孔角度、方位，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理、糾正；

隨著鉆進(jìn)深度的增加，根據(jù)孔內(nèi)巖石地質(zhì)（巖粉）情況及時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)速度，防止因圍巖結(jié)構(gòu)發(fā)生變化面產(chǎn)生飄鉆現(xiàn)象，必要時(shí)減緩鉆進(jìn)速度，保證鉆孔角度及方向。

雨季施工前制定相應(yīng)施工技術(shù)措施以保證施工質(zhì)量。

采用預(yù)裂爆破技術(shù)，對(duì)預(yù)裂孔逐孔進(jìn)行檢查，不合格重打，保證鉆孔質(zhì)量。

按初擬的爆破參數(shù)，做好原始記錄，針對(duì)不同巖性均做生產(chǎn)性試驗(yàn)，不斷優(yōu)化鉆爆參數(shù)。

及時(shí)對(duì)開(kāi)挖邊坡面進(jìn)行超欠挖檢查，防止偏離設(shè)計(jì)開(kāi)挖線。

所進(jìn)原材料必須要有出廠合格證，并按規(guī)定要求進(jìn)行抽驗(yàn)，禁止使用不合格材料。

6.2 安全保證措施

當(dāng)上部開(kāi)挖面翻渣或臨近邊沿挖裝石渣或清坡時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況安裝被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，并設(shè)專人設(shè)卡封閉下部各條交通道路，禁止非工作人員及車輛進(jìn)入；

支護(hù)施工用腳手架外側(cè)用安全網(wǎng)封閉，頂部及底部用鉛絲網(wǎng)封閉，一方面防止上部落石對(duì)支護(hù)施工人員造成傷害，另一方面也防止支護(hù)施工落物傷人；

上下層作業(yè)時(shí)要設(shè)安全監(jiān)護(hù)，設(shè)安全員帶高倍望遠(yuǎn)鏡，巡查邊坡危石等情況；對(duì)山坡上所有危石及不穩(wěn)定巖體均進(jìn)行處理；風(fēng)、水、電管、線布設(shè)整齊，場(chǎng)地盡可能清潔，做到文明施工。

設(shè)安全通道，隨工作面開(kāi)挖下臥、安全走梯要及時(shí)跟進(jìn)，最下一層也需設(shè)置臨時(shí)安全走梯；制定各工種安全規(guī)程并組織學(xué)習(xí)，不合格不準(zhǔn)上崗。

加強(qiáng)與相鄰單位協(xié)調(diào)聯(lián)系，及時(shí)了解對(duì)方施工可能對(duì)我方施工及交通造成的影響，以便及時(shí)調(diào)整施工安排。

嚴(yán)格遵守爆破操作規(guī)程，統(tǒng)一警報(bào)、警戒信號(hào)，統(tǒng)一標(biāo)志標(biāo)牌；劃定專門避炮區(qū)域，以上報(bào)經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的回復(fù)為準(zhǔn)，布置警戒，專人負(fù)責(zé)攔截人員、車輛；警戒半徑≥200m；現(xiàn)場(chǎng)劃定警戒范圍，專人負(fù)責(zé)重點(diǎn)區(qū)域、交通主干道等場(chǎng)所；特殊地段的現(xiàn)場(chǎng)施工重型機(jī)械至少應(yīng)撤離起爆正方向200m，并予以防護(hù)。嚴(yán)格控制裝藥量、單響藥量。

爆前上報(bào)監(jiān)理爆破部位、區(qū)、層、一次爆破量、時(shí)間、避炮區(qū)域，批準(zhǔn)后按回執(zhí)意見(jiàn)執(zhí)行；同時(shí)通知相鄰有關(guān)單位做好避炮工作。

經(jīng)常檢查邊坡穩(wěn)定情況，如邊坡出現(xiàn)裂縫和滑動(dòng)跡象時(shí)，立即暫停施工，撤離機(jī)械和人員。

對(duì)于高壓線附近的爆破列為防護(hù)重點(diǎn)。即：炮孔上面全部用鋼筋網(wǎng)（Ф=6間排距為5cm，大小為2m×1m）覆蓋，所有網(wǎng)片用8#鉛絲連接結(jié)實(shí)，并在上面壓上裝有黃土的草袋（每孔三個(gè)）壓實(shí)。小面積爆破區(qū)離高壓線較遠(yuǎn)的地方用10#鉛絲網(wǎng)覆蓋連接結(jié)實(shí)，用加黃土草袋壓實(shí)。

7 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)開(kāi)挖特點(diǎn)及地形地質(zhì)情況，采用有針對(duì)性的施工方法和爆破參數(shù)進(jìn)行施工，爆破效果較為明顯，有效的提高了施工質(zhì)量。爆后觀測(cè)，半孔率達(dá)85%以上，爆破震動(dòng)對(duì)巖石影響甚小，滿足規(guī)范要求。

[1]樊永勝.石方控制爆破施工淺談[J].山西交通科技，2006-08-30.