淺談硐室爆破在龍背灣水電站中的應用

【摘 要】龍背灣水電站位于湖北省十堰市竹山縣官渡鎮境內。水庫最大庫容8.3億m3，電站總裝機容量180MW，電站設計引用流量170.6m3/s。水電站樞紐的攔河壩為鋼筋砼面板堆石壩。大壩總填筑方量約700萬m3，總工期為42個月，高峰月上壩填筑集中在2012年4月至2012年9月，平均強度要求在38.5萬m3/月。

【關鍵詞】硐室爆破；龍背灣水電站；總結體會

1 工程概況

龍背灣水電站工程位于湖北省竹山縣堵河支流官渡河上，為第一級電站、龍頭水庫，下距兩河匯合口45.6km，距竹山縣城90km。

樞紐以發電為主，兼顧航運、旅游開發等綜合效益。本工程規模屬大（2）型，工程等別為二等。主要建筑物大壩為一級建筑物，其它永久建筑物如溢洪道、引水系統和電站廠房均為二級建筑物。水庫正常蓄水位520.0m，水庫最大庫容8.3億m3，電站總裝機2×90MW，電站設計引用流量170.6m3/s。

大壩為鋼筋凝土面板堆石壩，壩頂軸線長度 465m，壩頂寬 10m，壩頂高程524.30m，河床趾板建基面高程 366.00m，大壩上游坡為 1:1.4，下游綜合坡度 1∶1.44，鋼筋混凝土面板上部厚 30cm，底部厚 84cm。壩體標準剖面，從上游至下游依次為混凝土防滲面板、墊層料、過渡料、主堆石區、次堆石區、下游干砌石護坡及壩后堆石棱體壓重。并在大壩上游設有粉質粘土鋪蓋和石碴蓋重，粉質粘土鋪蓋頂高程為 426.00m，頂寬 5m，邊坡為 1∶1.6，在鋪筑粉質粘土鋪蓋前，先在周邊縫及面板分塊縫上鋪 50cm 厚的石粉，進一步提高周邊縫止水破壞后的自愈能力。石碴蓋重頂高程 428.00m，頂寬 8m，邊坡為 1∶2.0。

壩體總填筑量約 700 萬 m3，其中 60 多萬 m3 為溢洪道開挖出的弱風化砂頁巖，40 萬 m3 為河床砂礫料場的天然砂礫料，主堆石為498.74萬 m3，過渡料為46.74萬 m3，墊層料約17萬 m3，蓋重料約27.58萬 m3;主堆石區筑壩石料主要為灰色厚層條帶灰巖和灰色厚層白云巖，馬廠河料場位于龍背灣壩址上游右岸 4.6km，有公路及新建交通洞直通壩址，交通洞長約 1.7km，交通便利。上游粉質粘土鋪蓋料來自老龍潭料場，老龍潭料場位于龍背灣壩址下游右岸 0.5km，有公路直通壩址。

為解決高峰期上壩供料要求，結合料場實際復雜地形，我局重點科技研究推廣課題試驗要求，我局于2011年11月8日在料場進行硐室爆破試驗，爆破總方量約15.92萬m3，共裝藥65.3kg；炸藥單耗為0.41kg/ m3，分成3個段發起爆。

料場巖性主要以灰色厚層條帶灰巖和灰色厚層白云巖。灰巖石飽和抗壓強度64.5～122MPa，灰巖軟化系數大于0.87。料場前期已進行了覆蓋層和強風化層剝離。

2 爆破方案

采用松動條形藥包硐室爆破方案，其理由為：試驗區為單獨山脊，考慮到地形條件受限，條形藥包爆破具有能量分布均衡、能量利用率高、巖石破碎均勻、松動效果良好等特點。依據深孔爆破“小抵抗線，寬孔距”有利于巖石破碎的原理，利用料場的實際地形、地質條件，在根據類似工程選取較為合理的W/H比值范圍內，盡量采用較小的抵抗線，利用毫秒微差爆破來解決巖石的爆破效果。

3 爆破參數及爆破效果

3.1 爆破參數

料場爆破試驗區采用單排三層條形藥室，下層藥室設計高程460m、中層和上層藥室定于478m和498m，藥室水平布置，各藥室底部高程低于中心高程50cm，導洞與藥室呈“干”字形。主導洞斷面尺寸為高1.7m、寬1.1m，藥室斷面尺寸為高1.7m、寬1.2m。最小抵抗線17.22～20.59m，W/H=0.5～0.6，炸藥單耗為0.41kg/ m3，分成6個段發起爆，導洞共掘進216m，堵塞長度為87.65m，本次試爆最大齊發藥量12.81噸。

3.2 爆破效果

料場硐爆試驗完成后，從現場爆堆表面情況看，除斷層帶及山脊頂部有部分超徑大塊石（大于800mm）外，其余破碎效果良好，由于設計裝藥量偏大，硐室周圍爆破料較為破碎，石粉含量高，經測量計算大塊石總方量為2500m3，占總爆破方量的1.6%。之后對爆堆內部進行顆分試驗，取樣總量為8698kg，大于800mm以上大塊石重量為379kg，大塊石含量為4.4%。在與表層大塊率相加后，料場硐爆大塊率為6%。

由于硐室一次起爆藥量較大，為了確保爆破地點附近人員﹑機械和建筑物﹑構造物及周圍環境的安全，我局評估了爆破產生的各種危害并由此確定爆破時的安全距離。爆破前對距料場600m內是所有人員撤出，并請專業測振專家對距150m的交通洞進行的爆破振動監測中，測得洞口0m處最大振速4.5cm/s，隧道內距離洞口50m處最大振速2.2 cm/s。垂直方向沿交通洞軸線呈指數衰減，距洞口50m處達到指數衰減折點，質點最大振速4.5cm/s，該處振動頻率21HZ。爆破符合振動控制標準情況。交通洞未受到硐爆損害。

4 硐室爆破料使用情況

料場的硐室爆破料全部用于大壩的主堆石填筑。

爆破完成后，我局試驗室對料場的硐爆料進行了碾壓試驗，試驗場地選在河床平坦砂暖石上，試驗對主堆石進行三組鋪料厚度測試。鋪料厚度為600mm、 800mm、1000mm，試驗分兩次進行，每次兩組，每組挖坑4個。采用26噸自行振動碾進行碾壓，碾壓共分6遍和8遍兩種。通過沉降測量和挖坑注水試驗，測得主堆石區平均的干密度為2.09g/cm3，平均孔隙率為17.8%；顆分粒徑曲線在設計包絡曲線范圍內，均符合堆石區設計要求。

5 硐室爆破成效

5.1 料場硐室爆破是我局乃至龍背灣水電站重點科研項目，爆破成功后，為該課題的研究提供了大量的數據，并為后期的爆破取料提供重要參數依據，同時也為我局在以后類似工程的施工提供了寶貴的經驗。

5.2 料場硐室爆破時間均選在大壩填筑高峰期，壩體填筑工期較緊，填筑強度大，壩體急需用料，硐室爆破的成功為大壩填筑提供了大量滿足要求的填筑料，保證了大壩填筑的強度，加快了施工進度。施工速度和開采強度高于常用的深孔梯段爆破。

5.3 在地形較復雜，料場緊缺，運輸道路欠缺、場地狹小的情況下，硐室爆破較好的解決了這些矛盾。

5.4 硐室爆破設備投入少于常用的深孔梯段爆破，成本低于梯段爆破成本，經濟效益明顯。

6 總結體會

6.1 爆破參數選擇合理，精心組織設計施工，采用硐室爆破方法開采面板堆石壩壩料完全滿足質量要求。

6.2 爆破試驗的結果表明，爆破粒徑、壓實效果滿足面板堆石壩壩料的設計要求；不足之處，硐室爆破粗顆粒含量稍大。

6.3 針對該料場地質地形以及爆破效果得知，可適當提高最大齊發藥量和爆破規模，最終完全滿足上壩需求。

6.4 為滿足壩料填筑級配要求，硐室爆破開采堆石料，最小抵抗線一般不宜超過25m。

6.5 試驗爆破為后期大爆破提高成本核算的重要依據。

6.6 硐室爆破開采壩料主要采用松動或強松動爆破，爆破作用指數的選擇與藥室布置形式有關，在多層多排藥室爆破中，原理上：前排藥室取值小于后排，上層藥室取值小于下層。