胡寶清

(葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

1 工程概述

巖灘水電站位于廣西壯族自治區(qū)大化縣境內(nèi)紅水河上，總裝機(jī)容量1810MW。其中，一期工程裝機(jī)容量1210MW，擴(kuò)建工程裝機(jī)容量600MW。進(jìn)水口布置于一期工程壩軸線上游約60m的右側(cè)河岸，開(kāi)挖量為70多萬(wàn)m3，其中石方開(kāi)挖約50萬(wàn)m3。

引水明渠長(zhǎng)約175m，渠底高程212m～193.2m，最低開(kāi)挖高程190m，設(shè)于一期廠房進(jìn)水口右岸巖坡小溝內(nèi)。溝谷發(fā)育方向?yàn)楸蔽飨?，在渠?12m高程以上，右側(cè)山坡坡角為25°～28°，坡比為1∶2.14～1∶1.88。溝的下游山坡平緩，且自溝尾至溝口變陡，由16°變?yōu)?2°，相當(dāng)于坡比1∶3.5～1∶1.6，較陡的32°坡體多為風(fēng)化巖質(zhì)坡。

明渠右側(cè)和下游洞臉坡高均為30m～90m，大部分為70m～80m。邊坡下部由弱——微風(fēng)化石英脈巖和蝕變巖夾少量松軟巖組成，中部為上過(guò)渡相細(xì)——中晶輝綠巖，無(wú)明顯夾泥，上部為全——強(qiáng)風(fēng)化層，厚約5m，上覆殘坡積層由含碎石粘性土夾石英脈巖塊組成，明渠區(qū)最厚15m多，屬開(kāi)挖范圍，坡頂則為6m～11m。

巖灘水電站擴(kuò)建工程進(jìn)水口開(kāi)挖作業(yè)區(qū)域離一期永久建筑物近，最近處僅24m;邊坡較緩但高度較大，最高達(dá)102m;石方開(kāi)挖量大，石方比例達(dá)71.5%。施工項(xiàng)目為擴(kuò)建工程，一期電站已投入運(yùn)行。為避免爆破作業(yè)對(duì)一期電站及周邊民居構(gòu)成影響，爆破飛石控制顯得尤為重要。

本工程在控制爆破飛石上采取的措施可以歸納為兩大類:主動(dòng)防護(hù)措施;被動(dòng)防護(hù)措施。

2 主動(dòng)防護(hù)采取的措施

2.1 爆破開(kāi)挖順序的合理選擇

爆破作業(yè)，爆破飛石主要沿最小抵抗線方向飛出，即主要由自由面方向飛出。故為控制飛石，最直接有效的辦法就是改變主爆破方向，使主爆破方向偏離需保護(hù)區(qū)域，盡量朝向無(wú)人煙及建筑物區(qū)域。本工程主要采用以下開(kāi)挖順序進(jìn)行爆破作業(yè):

2.1.1 對(duì)引水明渠右側(cè)山體的爆破施工，從上游往下游依次進(jìn)行。爆破作業(yè)將有2個(gè)自由面，一個(gè)朝向河流方向，一個(gè)朝向河流上游方向。在爆破施工時(shí)，將底盤抵抗線定于朝向河流上游的自由面，使爆破作業(yè)臨空面背向大壩方向。同時(shí)，在連網(wǎng)時(shí)，將左側(cè)炮孔的起爆順序放在右側(cè)炮孔之后，為左側(cè)爆破孔增加自由面，以此來(lái)減少飛石。

2.1.2 對(duì)于下游引水洞洞臉上方山體的開(kāi)挖，主要在靠近山體側(cè)，即右側(cè)，先進(jìn)行一次爆破作業(yè)，形成溝槽。開(kāi)挖順序從右側(cè)到左側(cè)順序施工，爆破作業(yè)將有2個(gè)自由面，一個(gè)朝向右側(cè)即溝槽方向或上次爆破炮區(qū)，一個(gè)朝向河流上游，選擇朝向山體即每次爆破作業(yè)右側(cè)為爆破作業(yè)底盤抵抗線面。同時(shí)，在起爆順序上，將上游炮孔起爆順序放在下游炮孔之后，為上游側(cè)爆破孔增加自由面。

2.2 選取合理的鉆爆參數(shù)

進(jìn)水口石方開(kāi)挖方量比較大，出于經(jīng)濟(jì)考慮，采用深孔梯段爆破。由于開(kāi)挖各梯段高度為15m，結(jié)合爆破振動(dòng)控制要求及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作(鉆孔操作、爆破器材等)，梯段高度定為8m，鉆孔深約9.5m(超深1m)。

2.2.1 爆破單耗。爆破單耗過(guò)大，造成爆破時(shí)能量除用于粉碎巖石外，還有多余的能量作用于某些碎塊上，使巖塊能飛很遠(yuǎn)，造成飛石;爆破單耗過(guò)小，造成大塊率過(guò)大，受挖裝手段限制，施工效率將會(huì)降低，且大塊巖石二次爆破的飛石控制難度更大。結(jié)合巖石情況及現(xiàn)場(chǎng)挖裝手段，通過(guò)爆破試驗(yàn)，將爆破單耗控制在(0.4～0.45)kg/m3之間，裝藥時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巖石情況略作調(diào)整。

鉆孔采用潛孔鉆，孔徑φ100mm，采用不耦合裝藥，藥卷直徑φ70mm(2#巖石乳化炸藥)。

2.2.2 孔位布置。底盤最小抵抗線過(guò)小，爆炸氣體對(duì)巖石的有效作用時(shí)間過(guò)短，應(yīng)力波在薄弱處突破，造成飛石;底盤抵抗線過(guò)大，易產(chǎn)生漏斗效應(yīng)，同樣易造成飛石。按以往工程經(jīng)驗(yàn)，W底=(20～50)D;D為鉆孔直徑，W底=2m～5m，取W底=2m;則孔距a=(25～50)D=2.5m～5m，取2.5m;排距b取2m;緩沖孔取1.2m～1.5m。

2.2.3 填塞長(zhǎng)度。當(dāng)堵塞長(zhǎng)度過(guò)小時(shí)，爆破時(shí)孔口四周部分巖石獲得較高的初始速度從孔口處沖出，形成爆破飛石;當(dāng)相鄰二個(gè)以上爆破孔同時(shí)出現(xiàn)堵塞長(zhǎng)度過(guò)小時(shí)，孔口處出現(xiàn)應(yīng)力波疊加，爆破漏斗效應(yīng)更顯著，飛石更遠(yuǎn)。所以堵塞長(zhǎng)度必須大于最小抵抗線;當(dāng)堵塞長(zhǎng)度過(guò)大時(shí)，容易形成大塊石，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，填塞長(zhǎng)度L=(25～50)D，L=2.5m～5m，堵塞長(zhǎng)度取4m～4.5m。堵塞物為方便操作，直接選用鉆孔排渣，但應(yīng)篩出里面的碎石，同時(shí)應(yīng)保證堵塞質(zhì)量。

2.2.4 爆破網(wǎng)絡(luò)。微差爆破網(wǎng)絡(luò)能較好地控制爆破飛石及大塊率，孔間延時(shí)時(shí)差是一個(gè)相當(dāng)關(guān)鍵的參數(shù)，對(duì)爆破結(jié)果影響較大。結(jié)合爆破振動(dòng)控制要求，孔內(nèi)孔外分段相結(jié)合，單孔單響，結(jié)合以往爆破工程經(jīng)驗(yàn)，孔位之間段位延時(shí)選擇50ms～110ms。

2.3 對(duì)爆破面的覆蓋防護(hù)

為避免爆破飛石造成的損失，對(duì)部分關(guān)鍵部位還采用了覆蓋防護(hù)的措施以確保安全。

覆蓋防護(hù)，對(duì)炮區(qū)使用鐵絲網(wǎng)加沙袋進(jìn)行防護(hù)。首先在超出炮區(qū)2m范圍內(nèi)區(qū)域鋪設(shè)一層鐵絲網(wǎng)，后在鐵絲網(wǎng)上擺放沙袋，沙袋擺放數(shù)量按爆破孔(4～5)個(gè)/m2、預(yù)裂孔(2～3)個(gè)/孔，并結(jié)合實(shí)際裝藥量進(jìn)行控制。

2.4 加強(qiáng)對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的施工管理

每次爆破作業(yè)前，首先結(jié)合相關(guān)資料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘查，摸清巖石地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，諸如巖石類型、風(fēng)化程度，斷層和節(jié)理的方位走向、巖縫、軟弱層等。結(jié)合炮區(qū)實(shí)際情況，開(kāi)展爆破設(shè)計(jì)工作，合理布孔、選定裝藥結(jié)構(gòu)、計(jì)算裝藥量及爆破網(wǎng)絡(luò)等。

鉆孔過(guò)程中實(shí)行過(guò)程控制，每個(gè)炮孔的孔位由技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)確定并做出標(biāo)記。各孔要盡量平行，嚴(yán)禁出現(xiàn)交叉。鉆孔時(shí)，在開(kāi)孔及頭1m過(guò)程中，隨時(shí)測(cè)量角度，發(fā)現(xiàn)偏差，及時(shí)修正。同時(shí)，操作手通過(guò)鉆機(jī)工況，隨時(shí)掌握出現(xiàn)的異常地質(zhì)情況，對(duì)出現(xiàn)的裂隙、夾層等特殊地質(zhì)做好記錄，作為后續(xù)計(jì)算裝藥量的補(bǔ)充依據(jù)之一。

裝藥前，首先檢查孔況，對(duì)出現(xiàn)孔位異常的，如孔深、角度問(wèn)題，需進(jìn)行處理后再裝藥，如不能處理到位，將此孔廢棄后重新補(bǔ)孔，滿足要求后再開(kāi)始裝藥作業(yè)。對(duì)于單孔藥量，由專業(yè)技術(shù)人員結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行控制，嚴(yán)禁隨意增減藥量。尤其是第一排孔的裝藥，如由于自由面的不平整，造成最小抵抗線過(guò)小的，需采用減少藥量或在薄弱位置間隔裝藥等手段進(jìn)行控制。嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)布置爆破網(wǎng)絡(luò)，連網(wǎng)完成后，對(duì)網(wǎng)絡(luò)要進(jìn)行復(fù)查，保證各孔及聯(lián)網(wǎng)段位正確，確保爆破網(wǎng)絡(luò)與爆破設(shè)計(jì)相符。

做好爆破警戒工作，爆破作業(yè)前對(duì)爆破設(shè)計(jì)中劃定的爆破警戒區(qū)(不大于200m)人員、設(shè)備進(jìn)行清理，爆破警戒工作完成后，方能起爆，避免爆破飛石對(duì)人員、設(shè)備造成損傷。

3 被動(dòng)防護(hù)采取的措施

主要是以下防護(hù)方法:間接防護(hù)及保護(hù)性防護(hù)。

間接防護(hù)。根據(jù)爆破時(shí)最小抵抗線的方向，在大壩關(guān)鍵部位附近適當(dāng)位置布置一道被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，主體使用鋼管排架。鋼管排架主要材料是φ48mm鋼管，立桿間距1.2m，層間距1.5m，縱橫鋼管交叉采用扣件聯(lián)接，立桿節(jié)長(zhǎng)采用搭接，搭接長(zhǎng)度大于1.5m，排架外側(cè)設(shè)斜撐，同時(shí)在其上鋪設(shè)一層鋼絲網(wǎng)，一層竹跳板，竹跳板、鐵絲網(wǎng)用扎絲綁扎，以使其能承受爆破飛石的沖擊，主要遮擋從爆破作業(yè)中飛出的石塊。

保護(hù)性防護(hù)。對(duì)大壩壩頭的變電器房及崗?fù)さ仍O(shè)施，外層堆碼沙袋、頂部擺放竹跳板進(jìn)行防護(hù)。

通過(guò)采取被動(dòng)防護(hù)措施，即使爆破作業(yè)過(guò)程有少量飛石自爆破區(qū)飛出，也能避免對(duì)建筑物構(gòu)成破壞。

4 小結(jié)

通過(guò)采用以上主動(dòng)防護(hù)及被動(dòng)防護(hù)措施，進(jìn)水口開(kāi)挖工程從開(kāi)始開(kāi)挖至開(kāi)挖結(jié)束，自始至終無(wú)一例對(duì)一期電站運(yùn)行構(gòu)成影響的爆破安全事故發(fā)生，周邊居民的生產(chǎn)生活也未受到影響。實(shí)踐證明，高邊坡開(kāi)挖爆破所采取的安全防護(hù)措施十分合理，對(duì)整個(gè)開(kāi)挖爆破飛石安全控制取得了預(yù)期效果。