深孔預裂中的有水爆破

摘要：在水利水電工程中，有許多發電廠房基坑在原河床高程以下。在廠房基坑開挖過程中，由于滲水較大，往往造成廠房邊坡開挖預裂孔不能爆破或達不到預裂效果，增加了施工成本，延長了施工時間。

關鍵詞：深孔 有水 預裂爆破

1 工程概況

積石峽水電站位于青海省循化縣境內積石峽出口處，是黃河上游干流“龍青段梯級規劃”的第五個大型梯級水電站，樞紐建筑物有砼面板堆石壩、左岸表孔溢洪道、左岸中孔泄洪洞、左岸泄洪排沙底孔、左岸引水發電系統、壩后廠房組成。壩址區廠房巖層主要為紫紅色中細砂巖，磚紅色泥質粉砂巖，磚紅色泥鐵質粉砂巖，灰色礫巖。該層巖性軟弱，力學強度較低，軟弱夾層及裂隙較發育。廠房開挖由于比原河床低26m，上下游圍堰及左岸滲流量約500m3/h，基坑抽水壓力大，同時要求工期緊，不可能采用常規的手風鉆逐層爆破。

為了減輕廠房抽水的壓力，同時加快施工進度，保證開挖質量，我們采用了在廠房基坑深孔預裂爆破，當預裂孔中無水時，靠炸藥積壓空氣形成氣楔，拉開巖石面，形成預裂面。而當預裂空中有水時，無法積壓空氣形成氣楔，而我們在積石峽水電站廠房基坑開挖中解決了預裂孔中有水不能形成預裂面的問題。

2 爆破設計

在本工程中鉆機采用了CM351潛孔鉆，孔徑105mm，炸藥用2號巖石乳化炸藥（Φ32-150g，藥棒長17cm，作功能力≥260ml，爆速≥3.2×103m/s），導爆索采用塑料防水導爆索（爆速≥6.0×103m/s）

2.1 預裂孔爆破參數

注：△底表示孔底0.8m線裝藥量，△頂表示距封堵1m處的線裝藥量

2.2 裝藥結構：

預裂孔裝藥采用Φ32乳化炸藥間隔裝藥，藥卷同塑料導爆索一塊綁扎固定于竹片上。竹片背面緊帖于預留面上。裝藥結構見下圖2-1。

3 預裂爆破造孔精度控制

由于廠房開挖比原河床低，我們將基巖面上的水通過龍頭坑、先鋒槽降低1-0.8m，這樣既保證了鉆孔測量的準確性，也有利于操作人員始終在比較干的巖面工作，同時也保證了炮孔的封堵長度和封堵質量。

3.1 孔口位置的控制

在施工現場，鉆孔平臺巖面不可能是平面，因此當預裂孔是斜孔時，孔口的平面位置將不在一直線上。如圖3-1所示，實際孔口中心位置A1，設計位置A。相差由下式確定，即△s=△H/tgθ?，F場布孔時，要在確定出的點A1處打樁定位；鉆孔前，要將鉆頭中心對準A1點，偏差不超過3cm。

要控制到以上偏差不超過3cm，我們采取以下措施：①預裂孔測量放線前，對預裂孔兩側0.3～0.5m范圍人工將殘留的爆渣清理凈，并用高壓風吹凈，露出新鮮巖面。②用油漆標記點號位置時，油漆點的直徑不大于1cm。

3.2 鉆孔方向角控制

鉆孔方向角的控制我們采用以下方法如圖3-2所示，AB為設計預裂線，由于孔口實際高程比設計高程偏高△H，其放線位置在點C（若偏低，則點C在AB另一側），點C偏離AB的距離△S由下式確定：

△s=△H/tgθ

式中，θ為預裂孔傾角。

在現場用幾何法作CE⊥AB，在CE線上一垂球D，則過點D的垂線與點C所決定的平面就是點C預裂孔應在的平面。觀測者從E目視垂球吊線與孔口點C重合后，指揮將鉆機桿調整到由吊線和點C確定的平面上。這種方法的控制精度分析：在現場實施中，CD長度無嚴格限制，但不宜太短，約6m以上即可，若CD＝6m，目視控制鉆桿方向時，要求吊線與鉆桿軸線平行度的偏差，達到一根鉆桿長度3.6m范圍內不超過鉆桿直徑45mm（此要求易達到），即方向偏差不超過△θ1＝0.045/3.6=0.0125rad=0.716°。在吊垂線時，要求點D偏離CE不超過3cm。由此而造成的方向角偏差△θ2＝0.03/6.0=0.0055rad=0.286°。極端情況下，方向角總誤差△θ＝△θ1+△θ2=1.0°，即能滿足方向角偏差不超過1.0°的精度要求。由以上分析可見，增加CD長度，可進一步提高鉆孔方向角的精度。

為了將方向角的控制精度進一步提高到偏差不超過0.5°，滿足積石峽工程質量要求，我們在點D架設經緯儀，指揮調整鉆機滑架方向，使鉆桿軸線與經緯儀十字絲的豎線重合。

3.3 鉆孔傾角控制

工程中，鉆機鉆桿的傾角，一般均用地質羅盤測量控制。然而，地質羅盤的傾角刻度間隔為1°，難以滿足本工程0.5°的精度要求。為解決這一問題，除用羅盤儀初測外，再用CJ-2型測角儀（湘西礦山儀器廠制造）使測角精度進一步提高。

4 結束語

通過以上控制措施，我們在廠房預裂孔深孔有大量水的情況下，保證了預裂面的開挖質量，殘孔率達90%以上，同時加快了施工進度，改變了以往在廠房邊坡預裂孔中水排不出來，又實現不了深孔爆破的現狀，為后續施工創造了條件。

作者簡介：吳憲生(1981.1)，男，陜西省澄城縣人，助理工程師，主要從事水利水電工程施工。