峽江水利樞紐柘塘防護工程爆破方案設計

陳 林 江志烽

（江西省水利水電建設有限公司 江西 南昌 330025）

1 引言

峽江水利樞紐柘塘防護工程爆破開挖屬于近距離爆破作業，進、出洞口爆破點離周邊建筑物均較近，爆破開挖難度增加，對合理選擇爆破設計參數的要求必然更高。設計主要針對水利樞紐復雜環境下進行的基坑工程爆破，根據基坑安全要求，結合爆破安全規范所確定的相鄰環境安全控制目標，進行了爆破方案的選定及其孔網參數的設計。

2 工程概況

柘塘防護工程位于贛江左岸，距壩址上游30km，屬吉水縣金灘鎮管轄，為水庫常水位淹沒區。主要工程項目為南堤、北堤、凌頭水、柘塘水、南、北導托渠、柘口、南園電排站、10座機耕橋、l座公路橋、6座灌溉閘、抬田（591畝）及其田間工程（道路、溝渠、農門、涵管、橋梁等）和相關的臨建工程等。柘塘防護工程設計有柘塘水、凌頭水、北導托渠和南導托渠四條渠道，其中北導托渠和南導托渠均為土方開挖，無石方開挖。根據設計圖紙和地質資料顯示，柘塘水樁號1+450～3+700和凌頭水樁號2+050～2+740區間渠道底部為石方開挖，基巖為下第三系泥質粉砂巖。泥質粉砂巖開挖工程量為柘塘水渠道37.8萬m3，凌頭水渠道3.3萬m3，開挖總量為41.1萬m3，最大開挖高度14m。

3 爆破方案設計

3.1 爆破環境

渠道開挖部位離周圍村莊較近，且渠段內有鄉村道路通過，時常有車輛和行人通過。爆破沖擊波震動會對環境及建筑物造成危害，個別飛石可能落進對農民的莊稼、農田等造成損害，施爆環境相對較差，要求在爆破過程中，采取切實可行的措施，盡量減少這種危害，需按照《爆破安全規程》（GB6722-2011）中一般民用建筑物的爆破振動安全允許距離控制單響最大藥量。

3.2 爆破方式

采取分層分段淺孔松動控制爆破，渠道底部預留50cm厚保護層采用松土器挖掘機進行開挖。邊坡采用預裂爆破的方式進行爆破開挖施工，以保護邊坡的穩定和完整，最后再用松土器挖掘機對坡面進行整修，主爆孔與預裂孔之間增加一個輔助孔，以保證邊坡預裂效果。起爆方式采用微差毫秒電雷管串并聯聯結起爆，選用每一段延差為25ms的電雷管，預裂孔以第一序位起爆，預裂孔與主爆孔之間的延時間隔為100ms，每排主爆孔也采用延時依序起爆。對部分塊徑過大的爆渣，采用氣腿式手風鉆進行鉆孔小藥量解小的方式以滿足抬田基礎料填筑的粒徑要求。

圖1 渠道爆破開挖炮孔斷面布置圖

圖2 渠道爆破開挖炮孔平面布置圖

3.3 淺孔松動控制爆破

爆破參數設計如下：

3.3.1 炮孔深度

結合斷面設計參數，選取開挖分層高度H=4.5m，本工程巖石為松軟巖石，根據炮孔深度 L=（0.85～0.95）H，選取炮孔深度L=4.0m。

3.3.2 抵抗線長度

根據抵抗線長度 Wp=（0.60～0.80）H，選取抵抗線長度Wp=3.0m。

3.3.3 炮孔間距

根據炮孔間距 a=（1.2～2.0）Wp，選取炮孔間距a=4.0m。

3.3.4 炮孔排距

根據炮孔排距 b=（0.8～1.2）Wp，選取炮孔排距b=3.0m。

3.3.5 布孔方式與炮孔直徑

前后排炮孔交錯布置成梅花形，并依序爆破。采用YQZ-70型履帶式潛孔鉆鉆孔，炮孔直徑為70mm。

主爆孔和輔助孔為垂直鉆孔，預裂孔根據渠道邊坡1∶1鉆孔角度為45°。采用YQZ-70型履帶式潛孔鉆鉆孔，鉆孔孔徑70mm，利用潛孔鉆機履帶自身移動就位，利用鉆臂機架調整鉆孔方向，控制主爆孔鉆孔孔位偏差小于孔距、排距的5%，預裂孔偏差小于孔距的5%?？刂沏@孔傾角與方向偏差為孔深的±2.5%，預裂孔偏差為孔深的±1.5%。終孔高程根據各炮孔的孔口地面高程和計劃鉆孔深度，通過鉆臂機架上的鉆進刻度進行控制，終孔高程偏差主爆孔控制在0cm～20cm，預裂孔控制在±5cm。

3.3.6 裝藥結構

采用2#巖石硝銨炸藥（若遇有地下水時，采用2#巖石乳化炸藥，藥量進行相應的調整），連續藕合裝藥結構。裝藥長度2m～3m，使用巖屑進行填塞，孔口段用炮泥進行堵塞，堵塞長度不小于1.0m。

3.3.7 單孔裝藥量

第一排：Q=q×Wp×a×H

式中：Q——單孔裝藥量，kg；

q——單位炸藥消耗量，kg/m3。根據本工程的泥質粉砂巖巖石性質，f＜2，暫取q=0.20 kg/m3，經試爆后根據爆破效果和爆渣塊徑（根據抬田施工技術要求，基礎填筑料的最大塊徑不超過50cm）作適當調整；

Wp——底盤抵抗線，m；

a——炮孔間距，m；

H——臺階高度，m。將數值代入公式Q=q×Wp×a×H=0.20×3.0×4.0×4.5=10.80kg。

第二排后單孔裝藥量：Q=K×q×a×b× H，式中取K=0.85，將數值代入公式得：Q=0.85×0.20×4.0×3.0×4.5=9.18kg。

輔助孔單孔裝藥量按主爆孔的1/3計，為3.1kg。

3.3.8 單響最大藥量控制

渠道開挖部位離周圍村莊較近，且渠段內有鄉村道路通過,時常有車輛和行人通過。爆破沖擊波震動會對環境及建筑物造成危害，須對單響最大藥量進行控制。據現場勘測，柘塘水樁號2+150處有一座寺廟，距離爆破開挖區僅有50m，按照《爆破安全規程》（GB6722-2011）中的一般民用建筑物的爆破振動安全允許距離計算公式控制單響最大藥量：

式中：R——爆破振動安全允許距離，m，取R=50m；

Q——炸藥量，齊發爆破為總藥量，延時爆破為最大單段藥量，kg；

V——保護對象所在地安全允許質點振速，cm/s，根據《爆破安全規程》（GB6722-2011）的數據，取V=3.0cm/s；

K,α——與爆破點至保護對象間的地形、地質條件有關的系數和衰減指數，參考《爆破安全規程》（GB6722-2011），選取 K=250，α=2.0，將相關數值代入上式，計算得單響最大藥量Q=164.3kg，即單響最大炮孔數為15個（15×10.8＜164.3kg）。

柘塘水最高開挖斷面高度為14m，根據坡比和二坡臺寬度計算此時最上口渠道寬度為66m，按照炮孔孔距4m每排需布置14個主爆孔和2個輔助孔，單排炮孔的總裝藥量為14×10.8＋2×3.1=157.4kg，小于按爆破振動安全允許距離控制的單響最大藥量，即每一排炮孔同序起爆能保證施爆區周圍環境建筑物的安全。

3.3.9 聯網起爆

每一炮孔內放置一個電雷管，同排炮孔為同一序起爆。利用串并聯結合網絡將所有電雷管聯接，再通過兩根主線聯接至起爆器起爆。

3.4 邊坡孔預裂爆破

3.4.1 炮孔直徑

采用YQZ-70型履帶式潛孔鉆鉆孔，選取炮孔直徑D=70mm。

3.4.2 炮孔深度與炮孔間距

為了保證預裂縫能延伸渠底，又不超過渠底面，選取炮孔底距渠底30cm，則預裂孔炮孔深度為1=H/sinα=4.5/sin45°-0.30=6.06m，取6.0m。

根據炮孔間距 a=（7～12）D，選取炮孔間距a=0.80m。

3.4.3 不藕合系數

指鉆孔裝藥的不藕合程度，即炮孔直徑與藥卷直徑的比值，用m=D/d表示，一般m=（2～4），選用藥卷直徑為32mm，不藕合系數為2.2。

圖3 預裂孔裝藥結構示意圖

采用不藕合間隔裝藥結構，藥卷直徑32mm，導爆索連接。根據線裝藥密度計算的用量，將藥卷按相應間距和導爆索用膠帶固定在雙竹片上，竹片朝預裂面放置，盡量使藥卷處于孔中心。預裂孔裝藥結構示意圖見圖3。

3.4.4 線裝藥密度

根據三峽工程船閘爆破總結出的經驗公式：q線=3×（D×a）0.5×（σ壓）1/3

式中：q——線為線裝藥密度，g/m；

σ壓——為巖石的極限抗壓強度，MPa，根據凌頭水渠道開挖出露的巖石情況，取σ壓=5.0MPa；

a——炮孔間距，cm，a=80cm；

D——炮孔直徑，cm，D=7cm；

將上述數值代入公式可計算得線裝藥密度q線=121g/m，取q線=120g/m，經試爆后根據開挖面爆破效果作適當調整。

3.4.5 裝藥結構

采用不藕合間隔裝藥，孔內用導爆索聯結各間隔藥卷，用竹片固定使藥卷處于炮孔中心位置，竹片朝預裂面放置，各間隔藥卷中心距離不大于50cm?？卓诙氯伍L1.0m，使用炮泥進行堵塞，孔底1m內以2倍q線加強裝藥孔中以q線進行裝藥。

3.4.6 聯網起爆

單孔內用一根導爆索引出孔外，再通過一根主導爆索與各單孔引出的導爆索聯接，用第一序位的電雷管與主爆孔同一網絡起爆。

4 結語

工程爆破的精確度非常關鍵，是工程爆破方案設計所追求的目標，要想達到這個目標必須要對爆破環境進行徹底了解、選擇最為合適的爆破方式、合理設計爆破參數等等。在具體的爆破工程中，常常會出現各類突發現象因此必須對工程爆破的具體情況作細致的分析研究，從而采取適當的對策。同時，雖然爆破技術在不斷進步，但是必須在操作過程中注意每個工序，按照安全規程認真作業。只要嚴格遵守安全規程、正確地采取安全技術措施和防護措施，任何規模、任何種類的爆破都是可以確保安全的。陜西水利

[1]陳海遠.復雜環境下工程爆破方案設計[J].現代礦業.2012,（7）:146-148.

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