淺孔控制爆破技術在觀音巖水電站右岸大壩壩基地質缺陷石方開挖中的應用

摘 要：針對觀音巖水電站右岸大壩35#壩段建基面巖層揭露的地質缺陷特點，本文通過優化爆破技術，合理的選擇爆破方法和參數，在保證周邊巖體質量和避免爆破振動及爆破飛石影響相鄰壩段新澆墊層混凝土的前提下，成功完成了35#壩段基礎面地質缺陷的石方爆破開挖，達到了較好的爆破效果，保證了施工進度，可供其他類似工程借鑒。

關鍵詞：地質缺陷；石方開挖；爆破技術；觀音巖水電站

1 工程概況

觀音巖水電站位于云南省麗江市華坪縣與四川省攀枝花市交界的金沙江中游河段，為金沙江中游河段規劃的八個梯級電站的最末一個梯級，上游與魯地拉水電站相銜接。電站壩址距攀枝花市公路里程約72km，距華坪縣城公路里程約40km。觀音巖水電站為一等大（1）型工程，以發電為主，兼有防洪、灌溉、旅游等綜合利用功能。水庫正常蓄水位1134m，庫容約20.72億立方米，電站裝機容量3000（5×600）MW。擋河大壩由左岸、河中碾壓混凝土重力壩和右岸粘土心墻堆石壩組成為混合壩。由武警水電部隊第一總隊官兵承建的該電站右岸大壩土建及金屬結構安裝工程，其開挖范圍主要包括混凝土壩和堆石壩的壩基基礎，開挖總方量為531萬立方米，已于2010年11月12日開工。

右岸大壩壩基以細粒砂巖為主，夾粉砂巖、少量泥質粉砂巖，各層的巖性比例有差異。部分結構面較發育，產狀與巖層產狀一致，沿擠壓面泥化現象普遍，而且由于地下水淋漓作用，在淺表部位使砂巖中的鈣質流失。

2 存在問題及解決方案

電站右岸大壩混凝土壩壩基開挖順河流方向分為EL.1045m和EL.1040m兩個建基面平臺、28#～35#共八個壩段，兩個平臺以1：1邊坡連接。隨著工程推進，EL.1045m平臺建基面首先開挖揭露，此平臺的部分壩段較早完成了建基面清渣、填塘混凝土覆蓋施工。

根據右岸大壩35#壩段EL.1040m平臺開挖揭露的地質情況，EL.1040m平臺右側底部存在緩傾下游的斷層，平臺兩側受傾向右岸的擠壓帶切割，為避免壩基產生不利變形，確保壩體穩定，決定挖除EL1040m平臺部位受緩傾斷層及擠壓帶切割影響的壩基。順河向18m范圍沿1：1設計邊坡下挖3m（EL.1040m→EL.1037m），右側開挖至EL.1040m平臺右側1：1邊線，左側開挖至順河向擠壓帶左側完整基巖面。爆區環境詳見圖1：

出于對工程進度、工程造價和開挖質量等方面綜合考慮，對于層厚為3m的地質缺陷石方槽挖不予考慮機械破碎開挖，故采用傳統的爆破開挖。由于爆區以左部分壩段覆蓋混凝土澆筑已完成（最近距爆區35m，齡期≥3d），爆破振動及爆破飛石極有可能對其造成破壞。在爆區僅有一個臨空面，且須保證周邊巖體和已筑壩基混凝土不劣化的工程環境下，采用總體方案如下：沿設計開挖邊線預裂爆破，開挖區中間部分采取楔形掏槽爆破，優化爆破參數的弱振動和弱拋擲的淺孔控制爆破；手風鉆造孔，距設計開挖底線預留30cm保護層，爆破后采用人工風鎬予以撬挖。

3 鉆爆設備及爆破器材選擇

鉆爆設備采用YT-28手持式風鉆，孔徑為42mm，最大深度 4.2m。

爆破炸藥選用2號巖石乳化炸藥，藥卷直徑？準32mm，藥卷重量為200g，爆速為3200m/s，殉爆距離為3cm。導爆索選用5號塑料普通導爆索，裝藥量不少于10.5g/m，爆速不低于6000m/s。

4 爆破設計

巖層開挖厚度較小，環境相對復雜，總體上采用淺孔控制爆破法實施。即在爆區四周邊預先實施預裂爆破，而后在離開墊層混凝土遠端開設溝槽，松動爆破區域逐排實施毫秒微差間隔爆破，并嚴格控制最大單響藥量。

4.1 預裂爆破

為保證開挖后建基面的完整性及獲得一個較高平整度的開挖邊坡坡面，在此采用預裂爆破技術。

4.1.1 資料搜集

擬采用預裂爆破施工的巖性為微風化泥質粉砂巖，根據《觀音巖水電站右岸大壩土建及金屬結構安裝標（C2）招標文件》之《C2參考資料》中顯示，巖石抗壓強度為σ壓=（53～62）MPa；

4.1.2 確定孔徑及孔深。鉆孔設備采用手風鉆，孔徑d=42mm，孔深L？蕎4.2m。

4.1.3 確定孔距。孔距a=（7～12）d，本工程為便于施工控制取a=50cm。

4.1.4 確定線裝藥密度。根據《水利水電工程施工組織設計手冊》中的經驗公式q=0.36[σ壓]0.63[a]0.67，式中q為線裝藥密度（g/m）；[σ壓]為巖石極限抗壓強度（10-1MPa）；[a]為孔距（cm），q=（221～245）g/m，取q=230 g/m。

4.1.5 裝藥結構設計

（1）預裂孔采用不耦合間隔裝藥，導爆索上的藥卷分布應均勻， 藥包間隔長度按照線裝藥密度控制。同平面上一定的孔數基本齊爆， 以保證預裂效果。

（2）孔口部分留1.0m左右不裝藥。孔口堵塞后，其與導爆索一起用土袋掩壓。

（3）在巖性均勻部位， 裝藥結構分成三段（見圖2預裂爆破裝藥結構布置圖）：孔口段：q上部=（1/2～1/3）q中；中間段：q中=q；底孔段：q底=（1～2）q中。為保證一定的不耦合系數，綁扎藥卷時將？準32mm藥卷沿縱向剖開。

4.1.6 其他相關參數的確定

預裂孔鉆孔鉆至建基面，孔底填20cm柔性砂，其上裝入藥卷；拉裂孔（也稱緩沖孔）至預裂縫面距離1.0m，孔距大于1.0～1.5m。

4.2 溝槽爆破

為爆破創造臨空面，改善爆破效果，同時為了保護已澆筑壩體混凝土和新的建基面，須改變爆破臨空面方向，減小爆破石渣的拋擲力，根據壩基地質缺陷工程開挖斷面的特點，溝槽爆破優選楔形掏槽。掏槽開挖第一段起爆按拋擲爆破設計，為后續爆破創造臨空面；后續爆破一般按松動爆破設計。溝槽爆破參數見表2。

4.3 淺孔爆破

4.3.1 炮孔布置。鉆孔鉆至建基面以上30cm，孔底填20cm柔性砂，其上裝入藥卷。

4.3.2 最小抵抗線W 的確定

4.3.3 單孔藥包Q 的確定

4.3.4 孔距a、排距b的確定

4.4 起爆網絡

4.4.1 起爆及聯網方式選擇

起爆及聯網方式的選擇結合周邊預裂及中間掏槽一起進行。

起爆方式采用電雷管引爆，排間微差爆破，微差時間的設計主要考慮兩個因素：①爆破后產生的震動對周圍建筑物的影響；②延期雷管的種類和段別。

針對此次爆破特點，擬采用毫秒延期（采用孔內孔外延期相結合）分段起爆的延期方法。孔內采用MS5，孔外采用MS3。

4.5 爆破安全設計

安全是爆破工程的關鍵環節，對爆破的不安全因素必須進行有效的控制。本工程在離新澆筑墊層混凝土較近的地方進行爆破，施工安全較為突出。

4.5.1 質點振動速度及最大單響藥量控制

爆破開挖引起的爆破地震波強度大小，將直接影響與開挖區相鄰壩段新澆筑混凝土的安全。根據《爆破安全規程》（GB6722-2003）相關規定，對新澆大體積混凝土，齡期3d～7d，安全允許振速v=3.0～7.0cm/s。新澆混凝土基礎面的質點振動速度不得大于安全值。

4.5.2 爆破飛石控制

5 爆破效果

該部位爆前、爆后相同孔位、相同孔深巖體縱波速度對比如表4。

由布置在該地質缺陷區域的物探淺孔爆前、爆后聲波波速的變化來看，降低波速的測點均出現在離爆后基礎面0.2～0.8m處，在3.17～4.1km/s之間波動，且波速變化率為6.9%<10%（滿足設計規范要求），深入新建基面0.8m以后巖體縱波速度未發生變化，說明爆破擾動對其未產生影響，所選用的爆破參數能滿足開挖要求。

對殘孔進行裂隙統計說明，在巖層較好處無爆破裂隙，而在小斷層小節理處有裂紋，爆破裂隙最大深度為0.2～0.4m，這與爆破時所產生的爆轟波沿裂隙處釋放而產生的“聚能”效應是相符的。且爆破飛石、爆破振動均控制在設計要求以內，對鄰近爆區的新澆筑墊層混凝土以及工作面內的施工設備等均未造成任何破壞，達到了預期的安全目標。

6 結束語

大壩壩基地質缺陷石方爆破開挖的成功與否，直接關系到壩基建基面的成型質量、相鄰工作面的施工質量、建基面封閉的施工進度等，其開挖爆破對壩基的擾動及周邊環境的影響控制可以通過優化爆破技術來實現。同時，壩基地質缺陷的石方爆破開挖也涉及方方面面，各工序間的質量控制，相互工序間的銜接等均直接影響開挖質量，應受到足夠的關注。此壩基地質缺陷石方爆破開挖施工方法可供同類工程參考借鑒。

參考文獻

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[6]蔣文龍.淺談近距離條件下的淺孔控制爆破與安全防護[J].水利建設與管理，2011，31（5）.

作者簡介：李軍（1984-），男，陜西大荔人，助理工程師，就職于武警水電部隊第一部隊三支隊，主要從事水利水電和房建工程施工技術與管理。

李高正（1986-），男，廣西柳州人，工程師，就職于武警水電部隊第一總隊三支隊，主要從事水利水電和房建工程施工技術與管理。

韓春影（1979-），男，遼寧昌圖人，工程師，就職于武警水電部隊第一總隊三支隊，主要從事水利水電工程施工技術與管理。