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      黑龍江省幸福溝水庫隧洞開挖爆破設計技術探討

      2021-07-09 03:17:20賈玉霞
      水科學與工程技術 2021年3期
      關鍵詞:導爆管飛石裝藥量

      賈玉霞

      (河北省水利工程局,石家莊 050000)

      1 工程概況

      幸福溝水庫供水隧洞布置在水庫壩址左岸山體中,由岸塔式取水口、引水主洞及閥門控制室3部分組成。 供水隧洞巖層以閃長玢巖為主, 圍巖級別有Ⅳ、V級。

      進口段引水渠道底高程244.5m,渠道長46.68m,進水口位于左壩肩上游約100m處,供水隧洞洞徑為2.0m,圓型斷面;隧洞縱坡i=1/320,全長320.0m,供水隧洞出口段包括消力池、隧洞出口明管段、開挖明渠段、附屬工程含1座閥門室及2座流量計井。

      2 鉆爆設計

      2.1 爆破總體方案

      隧洞進出口巖性為閃長玢巖, 采用預裂爆破技術,其他部位采用一般爆破,開挖深度大于4m,采用深孔臺階松動爆破, 小于4m或出現(xiàn)孤石則采用淺孔松動爆破。 自上而下按臺階分層爆破開挖。

      1洞身采用非電半秒導爆雷管光面爆破, 起爆時采用1發(fā)電雷管起爆, 鉆孔采用YT-28氣腿式風鉆,鉆孔直徑?40mm,炸藥采用?32mm的乳化炸藥。其中周邊眼采用?20mm的小直徑炸藥與導爆索間隔不偶合裝藥。 炮孔眼口堵塞均采用砂與黏土合制的炮泥。

      施工前針對不同的圍巖類型進行爆破設計,施工中根據(jù)圍巖實際情況的爆破效果對爆破參數(shù)做適當調(diào)整。

      2.2 圍巖鉆爆設計

      (1)本工程Ⅳ類圍巖共計300m。 鉆孔采用YT-28氣腿式風鉆,孔徑D=40mm??咨頛=2.3m。炸藥均為乳化炸藥,光爆孔炸藥直徑為20mm,其他孔炸藥采用20cm長,直徑?32mm標準藥卷,每卷0.15kg炸藥。 起爆器材:光爆孔由導爆索起爆炸藥,并由導爆管雷管引爆導爆索,其他孔均由導爆管雷管直接起爆炸藥。

      (2)本工程Ⅴ類圍巖長20m。 鉆孔采用YT-28氣腿式風鉆,孔徑D=40mm。 孔深L=1.5m。 炸藥均為乳化炸藥,光爆孔炸藥直徑為20mm,其他孔炸藥采用20cm長,直徑?32mm標準藥卷,每卷0.15kg炸藥。 起爆器材:光爆孔由導爆索起爆炸藥,并由導爆管雷管引爆導爆索,其他孔均由導爆管雷管直接起爆炸藥[3]。

      (3)周邊光面爆破參數(shù)[4]如表1。

      表1 周邊光面爆破參數(shù)

      (4)掏槽方式及掏槽孔參數(shù)。根據(jù)隧洞斷面尺寸及循環(huán)進尺,采用平行空孔直線掏槽。其布孔如圖1。掏槽孔及爆破參數(shù)如表2,表3。

      圖1 掏槽布孔圖

      表2 掏槽孔參數(shù)

      表3 爆破參數(shù)

      (5)炮孔裝藥量。 圍繞隧道爆破關鍵技術,遵循藥包對殉爆距離的要求, 根據(jù)孔網(wǎng)參數(shù)后對各部位炮孔進行藥量分配,掏槽孔、掏槽擴大孔、輔助孔采用標準藥卷,連續(xù)裝藥,其裝藥量按照遞減的原則進行分配;周邊孔采用小直徑藥卷,各孔裝藥量如表4[2]、表5。

      表4 Ⅳ類圍巖炮孔裝藥量匯總

      表5 Ⅴ類圍巖炮孔裝藥量

      (6)網(wǎng)路設計及起爆方法。Ⅳ類圍巖采用塑料導爆管非電起爆,孔內(nèi)半秒微差爆破,為保證準爆,孔外均采用兩發(fā)瞬發(fā)雷管組成復式起爆網(wǎng)路。

      3 爆破效果監(jiān)測及爆破設計優(yōu)化

      3.1 爆破效果檢查

      每次爆破后,對爆破效果進行仔細檢查、分析爆破參數(shù)的合理性, 以確定出適合本巖層最佳爆破參數(shù)。 從以下各方面進行檢查、核定及分析:①圍巖超欠挖情況;②爆破進尺是否達到爆破設計要求;③爆出石碴塊是否適合裝碴要求;④炮眼痕跡保存率,Ⅳ、V級圍巖≥70%,并在開挖輪廓面上均勻分布;⑤開挖輪廓圓順,開挖面平整,兩次爆破銜接臺階不大于10cm;⑥爆破質(zhì)點振動監(jiān)測結果。

      3.2 爆破設計優(yōu)化

      根據(jù)每次爆破后檢查情況, 分析原因及時修正爆破參數(shù),提高爆破效果,改善技術經(jīng)濟指標。

      ①根據(jù)巖層節(jié)理裂隙發(fā)育、巖性軟硬情況,修正眼距、裝藥量,特別是周邊眼的有關參數(shù)。 ②根據(jù)爆破后石碴的塊度修正參數(shù)。石碴塊度小,說明輔助眼布置偏密;塊度大說明炮眼偏疏,用藥量過大。 ③根據(jù)爆破振速監(jiān)測, 調(diào)整單段起爆最大藥量及雷管段數(shù)。④根據(jù)開挖面凹凸情況修正鉆眼深度,爆破眼眼底落在同一斷面上。

      4 爆破安全驗算

      4.1 爆破地震波控制驗算[9]

      由爆破引起的地震波是對已完成結構物和周圍建筑產(chǎn)生破壞作用的主要因素,當震速不大于5cm/s時,一般可以保證建筑物的安全,控制地震波速V≤2cm/s。 在隧道開挖爆破中,震速主要與一次性起爆的藥量有關, 所以用控制單段最大裝藥量來控制地震波的危害。 地震波波速驗算公式:

      式中 V為地震波波速, 取2cm/s;K為傳播介質(zhì)系數(shù),K=100;Q為單段最大裝藥量(kg);R為爆源至被保護構筑物之間的距離(m),取75m;α為地震波衰減指數(shù),α=1.5。

      經(jīng)計算單段最大裝藥量Q≤168.9kg, 爆破設計中單段最大裝藥量7.8kg,滿足要求。

      4.2 爆破飛石距離控制驗算

      在隧道開挖爆破中, 會有個別巖塊飛散距離較遠,易對人員、設備或建筑成品產(chǎn)生危害,必須予以重視和控制。個別飛石的飛散距離跟爆破參數(shù)、孔口堵塞質(zhì)量等因素有關。隧道開挖爆破中,掏槽眼最有可能產(chǎn)生危害性飛石,應特別注意其填塞質(zhì)量,并作飛石距離驗算。

      式中 R為飛石安全距離 (m);KF為飛石安全系數(shù),一般取KF=1.0~1.5;W為最大一個藥包的最小抵抗線(m);N為最大一個藥包的爆破作用指數(shù)。

      經(jīng)驗算, 設計中可能產(chǎn)生的最大飛石距離R=35m。 起爆時,確保人員、機械設備撤離出爆源150m以外。

      5 結語

      爆破施工是隧洞施工中常用的施工技術,不同工程的地質(zhì)條件不同, 因此要結合工程現(xiàn)狀選擇合適的施工參數(shù),保證施工安全和施工質(zhì)量。 本文通過對Ⅳ、V級圍巖地質(zhì)條件隧洞爆破技術的研究,選擇優(yōu)化了施工參數(shù),減輕了爆破對圍巖造成的影響,形成了適合本工程的隧洞爆破開挖方法,隧洞施工安全、高效、質(zhì)量合格,為類似隧洞施工提供參考。

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