預裂爆破技術在呼和浩特抽水蓄能電站中的應用

馬建勇，馬玉增

（中國人民武裝警察部隊水電第一總隊第一支隊，河北 唐山 063004）

1 工程概況

呼和浩特抽水蓄能電站位于內蒙古自治區呼和浩特市東北部的大青山區，電站共安裝4臺單機容量300 MW的水泵水輪發電機組，總裝機1 200 MW。下水庫攔沙壩土石方開挖量25萬m3，其中石方開挖量約19萬m3。壩基左右岸開挖高程1 401 m，最低開挖高程1 337 m，開挖高差64 m，開挖坡比 1∶0.5～1∶0.75， 上下游土方開挖坡比 1∶1.5、石方開挖坡比1∶0.5，開挖難度較大。攔沙壩壩址區的地層巖性主要有呂梁期片麻狀黑云母花崗巖、烏拉山群斜長角閃巖等和第四系松散堆積物。

建基面開挖技術要求為：開挖輪廓線應滿足設計要求，坡面不平整度為15 cm；采用控制爆破技術，避免爆破震動破壞建基面巖體的完整性，不允許出現爆破影響裂隙；堅硬完整巖體坡面超挖控制在20 cm以內，不允許出現欠挖。

2 預裂爆破

2.1 預裂爆破技術及效果

攔沙壩建基面開挖主要控制爆破震動影響和超欠挖兩項指標。預裂爆破就是在正式爆破開挖之前，預先沿著設計的輪廓線布置一排平行的炮孔，孔內采用不耦合裝藥結構，使每個炮孔既是爆破孔又是鄰孔的導向孔，爆破應力波在炮孔周圍產生一些初始的徑向裂縫后在爆破高壓氣體準靜態應力的作用下，使徑向裂縫進一步擴展形成一條一定寬度的裂縫，以保護被保護區的巖體免遭破壞。

通過嚴格控制鉆孔質量和裝藥結構、藥量，可使預裂爆破達到以下效果：在開挖輪廓面上，殘留炮孔痕跡均勻分布；節理裂隙不發育的巖體殘留炮孔痕跡保存率達到80%以上，較發育和發育的巖體達到50%～80%，極發育的巖體達到10%～50%；相鄰兩炮孔間巖面的不平整度不大于15 cm，炮孔壁無明顯爆破裂隙。

2.2 施工流程及工藝

攔沙壩預裂爆破施工工藝流程為：測量放樣→搭設鋼管架→測量校核→鉆孔→裝藥堵塞→聯線起爆。

（1）測量放樣。根據設計圖紙開挖輪廓線，測量放樣。

（2）搭設鋼管架。根據測量開口線，結合開挖坡比，距離開口線10 cm用手風鉆鉆孔，人工安裝φ32 mm、長0.6 m、入巖0.5 m的錨桿，固定控制鉆機方向、傾角的豎桿；再根據設計坡面開挖坡比，適當調整鉆孔傾角，為了避免出現欠挖，實際鉆孔傾角大于設計傾角約0.5°，測量人員在鋼管架的豎桿上標記出鉆機就位部位高程，再搭設橫桿，最后，利用斜支撐將鋼管架固定，保證鉆機在鉆孔過程中不移位。

（3）測量校核。鉆機在鋼管架操作平臺上就位后，測量校核鉆機的方向、傾角，并對鋼管架操作平臺進行局部微調，合格后才能實施鉆孔作業。

（4）鉆孔。①孔徑。根據經驗，不耦合系數（即鉆孔直徑與藥卷直徑的比值）一般不宜小于1.5～2.0，否則不能保證預裂輪廓的質量。采用100B型潛孔鉆鉆孔，孔徑90 mm，藥卷直徑32 mm，不耦合系數為2.812 5，滿足預裂輪廓質量要求。②孔深。為了控制鉆孔質量，減少底部超挖量，結合鉆機最佳施工效率，孔深一般控制在10 m以內。③傾角、方向。根據設計開挖面坡比，結合施工工具滿足的條件，搭設的鋼管架方向沿著測量放樣的方向，傾角大于設計開挖傾角約0.5°，既保證了開挖質量又滿足了施工需要。④間距。經計算并結合以往爆破經驗，鉆孔間距取0.8 m。在鉆孔過程中，用地羅盤儀時常校核鉆孔的方向、傾角，出現偏差要及時調整，嚴格控制鉆孔孔深，孔深誤差不大于10 cm。

（5）裝藥堵塞。巖石的極限抗壓強度取45～50 MPa，炮孔間距取0.8 m，根據長江水利委員會長江科學院提出的公式計算得到線裝藥密度為300～350 g/m。以竹片為支撐，導爆索連線，間隔綁扎直徑32 mm的乳化炸藥藥卷，底部1 m增加3倍的藥量，中間間隔20 cm綁扎藥卷，頂部3 m范圍間隔30 cm綁扎藥卷。堵塞長度一般為1 m，先利用炮棍將塑料團送入距離孔口1 m左右的位置，再用土填實。

（6）聯線起爆。采用導爆索聯線，起爆網絡串聯，電雷管一次引爆。

3 爆破效果評析

爆破后檢查預裂縫，寬度為0.5～1 cm；出渣后檢查建基面，結果見表1。從表1可以看出，巖體完整性良好，無爆破裂隙，坡面不平整度均小于15 cm，殘留炮孔痕跡均勻分布，保存率超過85%，爆破效果良好。

表1 攔沙壩建基面爆破效果檢查結果

4 結語

采用預裂爆破技術斜坡開挖建基面效果良好，值得在永久邊坡和建基面開挖中推廣應用。在施工過程中，要嚴格控制各工序施工質量，以保證開挖質量。