淺談高邊坡開挖預裂成型質量過程控制

白 毅，段志文，田德智，顧利超

(1.中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610000；2. 華電西藏能源有限公司大古水電分公司，西藏 山南 856000)

1 預裂爆破中易出現的質量問題以及原因分析

高邊坡預裂施工工藝復雜、施工強度高、工程量大是水電站邊坡開挖的特點，邊坡預裂爆破的質量、能否及時跟進，是后續驗收、支護以及開挖施工進度的關鍵。在邊坡預裂爆破施工工藝過程中，需通過對爆破試驗結果總結，不斷分析優化，找到質量問題的關鍵；對每一步工藝節點進行過程控制，最終才能有效確保邊坡開挖預裂的成型質量。

邊坡預裂爆破的相關技術要求：

1)預裂縫要貫穿且在地表形成一定開裂寬度。成型質量要求中等堅硬巖石開裂縫寬≥1.0 cm；堅硬巖石.縫寬應達到1.0 cm以上。

2)相鄰兩殘孔間巖面不平整度不大于15 cm(預裂面不平整度是指預裂孔所形成的預裂面的不平整程度)，殘留孔壁不允許有明顯的爆破裂隙。

3)在開挖預裂面上，殘留孔痕跡間距應與開孔孔距一致，整個預裂面上的殘留孔痕跡應當均勻分布；對完整的巖體，成型質量要求殘留孔痕跡保存率應達到85%以上，對較完整和較破碎的巖體，成型質量要求殘留孔痕跡保存率應達到65%以上；對破碎的巖體，成型質量要求殘留孔保存率應達到20%以上。

1.1 爆破后未形成預裂縫或孔口掀抬

未形成預裂縫的主要原因有預裂孔裝藥參數不理想、未形成不耦合裝藥等。裝藥參數不理想，孔底加強段藥量過小爆破沖擊波無法撕裂巖石，爆破能量直沖孔口，將孔口堵塞物甚至連帶藥卷沖出孔外，導致孔內泄壓，無法達到預裂爆破效果。

孔口掀抬的主要原因是孔口堵塞段過小，爆破產生壓力直沖孔口，導致孔口掀抬。

1.2 開挖輪廓面平整度差

導致開挖輪廓面平整度差的原因有地質原因和人為原因。地質條件差的巖石可采用減小線裝藥密度或調整孔口間距來減少影響程度。鉆工不熟練、方位角誤差、傾角誤差、放線誤差等人為因素是造成爆破后開挖輪廓面凹凸不平的原因。

1.3 超欠挖嚴重

出現超欠挖的原因有很多，樣架不牢靠、孔位不準確、現場施工監管不力、測角度儀器精密度差等都是導致超欠挖嚴重的因素。鉆機在施工過程中，在沖擊力作用下，鉆機架設位置發生偏移，或樣架鋼管發生變形，扣件松脫，造成鉆機鉆進方位角及傾角發生改變，爆破后的預裂面自然會存在超欠挖嚴重的問題；孔位測量放樣偏差和樣架未經效核，造成孔位精度達不到要求，施工過程中工人依靠卷尺測量孔距進行開孔造孔作業，導致下鉆位置偏移和樣架偏移，爆破后也會存在較嚴重超欠挖現象；在鉆孔施工過程中，若測角度儀器精密度差，方位角及傾角測量存在偏差，隨著鉆孔深度增加，角度偏移越大，不但會出現嚴重超欠挖現象，而且會存在交叉孔、八字孔等質量問題。

1.4 預裂孔殘孔率低

殘孔率過低主要與預裂孔的裝藥結構有關，藥量過大和孔口堵塞段過短都會導致殘孔率低。藥量大和空口堵塞段過短的直接結果就是孔內爆破沖擊波太強，破壞預裂孔周圍巖石從而破壞預裂結構面，降低殘孔率。

1.5 高邊坡預裂爆破實驗

為確保西藏DG水電站廠壩基坑開挖高邊坡預裂爆破質量，該工程于基坑左岸進行預裂爆破實驗，爆破結果如圖1、2所示。

圖1 實驗區爆破結果圖

圖2 實驗區爆破結果圖

上述實驗結果預裂孔殘孔率低，預裂面超欠挖嚴重，開挖輪廓面平整度差，爆破后未形成預裂縫或孔口掀抬，針對以上易出現問題，該工程及時采取以下措施，進行預裂成型質量控制。

2 預裂成型質量過程控制

預裂爆破作業主要工序如下：

爆破設計及審批→鉆爆施工工作面清理、找平→基礎面驗收→測量放線及布孔→鉆孔參數技術交底→搭設樣架、架鉆→鉆孔→清孔→鉆孔質量驗收→驗收合格(不合格孔回填砂漿重新造孔)→爆破申請→爆破前技術交底→裝藥及聯網→爆破網絡檢查及驗收→起爆→爆破后安全檢查→爆破效果分析及總結。

2.1 爆破設計控制

在鉆爆施工前，技術、質量、施工人員應當結合爆破區域地質巖層情況，根據前期爆破試驗效果、此次作業現場情況及上次爆破總結等確定鉆爆參數、起爆方式、聯網方式等，從而進行此次爆破設計。爆破設計內容包含：孔位布置圖、剖面圖(含局部大樣)、爆破網絡聯線圖、裝藥結構圖、鉆爆參數、藥量計算說明、本次爆破區域地質描述及爆破設計說明等。爆破設計必須由項目部審批，后報監理部審批，審批合格后嚴格按照爆破設計進行鉆爆作業，以便爆破作業完成后針對各項參數進行結果分析、總結，并不斷優化。

2.2 鉆爆作業面清理、找平

鉆爆作業區域清理基礎面開口線位置必須清理干凈，確保后續測量放點高程、孔位準確。主爆孔區域找平，確保主爆孔鉆孔設備能夠方便施工。主爆孔孔位浮渣必須清理干凈，確保測量放出孔位、高程準確。

2.3 測量放線及布孔控制

測量放線過程應由測量人員和現場施工管理人員共同參與并嚴格按照爆破設計進行，并由測量隊長二次復核，孔位、孔斜、高程等必須準確?？孜黄畈坏么笥诳拙嗟?%。預裂孔的點位和方向點應當逐孔進行測放，孔位和方向點必須由現場施工管理人員和質量管理人員進行驗收，以保證鉆機方位控制的精度。

測放出的孔位及方向點用紅油漆進行噴涂標示。對沒個孔進行編號并保護。放線及布孔結束后，計算出各個孔深及傾角，并在第一時間組織鉆爆施工班組進行書面交底。

2.4 搭設樣架控制

樣架搭設過程由測量全程控制，按照預裂孔的位置搭設樣架，樣架固定樁位使用手風鉆造80 cm深錨樁孔，插入1.0 m長鋼管形成錨樁，樣架采用5 mm壁厚48 mm直徑架管搭設，確保樣架的剛度及穩定性；樣架搭設完成后，測量效核樣架工作面橫桿的水平度以及豎桿的傾角，并在橫桿上標示出對應各預裂孔固定鉆機的點位，施工人員按照所示點位進行架鉆；鉆機固定在樣架后先進行人工粗調，然后進行測量微調直至準確無偏差，以保證鉆桿方位角、傾角滿足設計要求。質檢人員和施工管理人員要對樣架進行復查、驗收，主要對資源配置、樣架穩定性、孔位準確性以及鉆機在各方向的角度進行復查，復查后要對可預見性的問題進行預防并采取措施控制，復檢合格后才能進行造孔施工。

圖3 搭設樣架過程控制圖

2.5 鉆孔過程控制

預裂孔鉆孔過程中，現場技術員與質檢員進行旁站，并按照鉆孔參數對各個孔進行檢查，監督鉆工在開孔10、20、50、80 cm處進行鉆機傾角和方位角的檢查，之后每米檢查一次，終孔時使用有刻度標示的鉆桿進行孔深控制，孔深偏差不大于5 cm。鉆孔過程中，要求鉆工詳細記錄造孔記錄，尤其是鉆孔過程中各孔深位置的返塵情況，以便于裝藥聯線時對不同地質層的裝藥情況進行調整。鉆孔開孔時應當降低沖壓壓力，緩慢開孔，孔口附近鉆進時應當采用低壓力、低鉆速進行，確保出現方位角或傾角偏差時能夠及時調整過來。同時，現場技術員和質檢員應當隨時檢查樣架與鉆機連接的牢固性。預裂孔傾角及方位角的監測采用地質羅盤進行測量控制，當傾角偏差>0.3°、方位角偏差>0.5°或鉆機固定卡扣松動、鉆機不穩定時，必須停鉆并采取糾偏措施，待糾偏完成后再進行鉆孔作業。鉆孔完成后，進行逐孔檢查驗收(傾角偏差≤0.3°、方位角偏差≤0.5°、孔深偏差≤5 cm)。

2.6 爆破前技術交底

在鉆孔驗收合格后，結合鉆孔記錄現場分析并推斷預裂面局部巖層情況，并根據分析結果現場調整局部線裝藥密度，降低對軟弱夾層和巖石破碎帶的爆破影響，從而控制預裂面超欠挖，提高預裂面殘孔率和平整度。將調整后裝藥參數、聯線方式現場對裝藥工進行技術交底。

2.7 爆破控制

裝藥以及聯線必須按照爆破設計參數進行裝藥聯線。預裂藥卷要求按設計間距牢固的綁扎在寬3～4 cm竹片上，竹片如需搭接時必須保證搭接部位綁扎牢固，竹片背藥側靠近預裂殘孔保留面?？椎准訌娧b藥段嚴格按照爆破設計進行加強裝藥，孔口堵塞段用編織袋堵塞，并用炮泥進行堵塞覆蓋，確?？變炔怀霈F耦合性裝藥及爆破沖擊波泄壓的情況發生，保證預裂爆破成型質量。聯網施工過程中，現場技術員及質量管理人員對聯網過程全程監督管理，炮工應當嚴格按照爆破設計網絡聯線圖施工，導爆索連接采用扭結法，搭接長度>30 cm，且要求主干索、支干索和引爆索順傳爆方向的夾角<90°，以免出現啞炮。

圖4 高邊坡預裂爆破效果圖

圖5 高邊坡預裂爆破效果圖

2.8 預裂成型質量

通過上述各項質量措施控制，西藏DG水電站廠壩基坑高邊坡預裂爆破效果明顯提高，預裂孔殘孔率較高，預裂面超欠挖控制優良，開挖輪廓面平整度完好，預裂爆破質量得到了有效控制，效果圖如圖4、圖5。

3 結 語

預裂爆破是一項技術要求嚴格、施工過程要求嚴謹的爆破工藝，在施工過程中只要能夠準確地找出產生質量問題的原因，采取相應的控制措施，質量問題就能夠有效地避開，爆破成型質量也就有了保證。影響預裂爆破成型質量的因素還有很多，我們要對具體問題進行分析并采取措施，嚴格按照相關規范要求施工，才能夠確保預裂爆破質量。