預裂爆破技術在砂板巖超高邊坡成型控制中的應用

金永剛

（中國水利水電第十二工程局有限公司，浙江杭州 310004）

1 概況

兩河口水電站開挖Ⅰ標主要包括右岸壩肩壩基開挖支護、開關站邊坡開挖支護及進水口邊坡開挖支護，邊坡開挖最高開口線高程為3165m，壩基最低高程為2580m，最大開挖高差為585m，開挖方量約為428萬m3。邊坡巖性以變質粉砂巖、粉砂質板巖向下游漸變為粉砂質板巖夾絹云母板巖及粉砂質板巖與絹云母板巖互層，巖性以Ⅳ、Ⅴ類圍巖為主。

2 開挖爆破方案選擇

兩河口水電站邊坡開挖高差大，開挖方量大，邊坡成型質量要求高，經過比對初步擬定采用深孔梯段爆破，邊坡采用預裂爆破。預裂爆破方式根據爆破試驗選擇雙聚能預裂爆破或深孔梯段預裂爆破。

2.1 現場爆破試驗

現場爆破試驗主要針對雙聚能預裂爆破與深孔梯段預裂爆破效果進行對比分析，共選擇了六處具有代表性的巖石地段，每處分段布置雙聚能預裂孔和普通預裂孔，裝藥爆破，并對爆破效果進行對比分析。

2.2 試驗效果及結果分析

根據爆破試驗結果，普通預裂爆破效果較理想，平整度殘孔率均滿足要求；雙聚能預裂爆破后預裂面巖石破碎，平整度及殘孔率均不滿足要求。通過專家及技術人員分析，雙聚能預裂爆破不適用兩河口水電站的邊坡開挖，主要原因如下：①兩河口水電站邊坡巖性以板巖為主，巖石層間裂縫多，雙聚能爆破后易“漏氣”，起不到聚能效果；②雙聚能預裂孔孔距大，為1.2～1.5m，沒有聚能效果，爆破后平整度不滿足規范要求，相反普通預裂爆破由于孔距為0.7～0.8m，能夠取得較好的效果。

2.3 爆破方案選擇

結合爆破試驗及工程地質條件，兩河口水電站邊坡開挖爆破擬采用深孔梯段預裂爆破。

3 施工工藝操作要點

3.1 測量放點

為保證開挖質量，預裂孔實行逐孔放點，逐孔放出預裂孔孔位、方位點，用紅油漆標識，進行點位編號，點位偏差±1cm，方位點距孔位點不小于2.5m。緩沖、爆破孔分別在每一排兩端、中間部位放3個控制點。放點結束后，采用編織袋壓蓋保護，防止點位丟失及人為破壞，鉆孔前嚴格執行建基面開口線放樣復核程序，由測量出具預裂孔測量放樣單，現場對點位進行復核。

3.2 基礎面清理平整

在進行樣架搭設前，需對搭設樣架部位的基礎面進行清理平整，保證樣架搭設穩定。清理平整由人工配合破碎機進行，局部可采用手風鉆小炮進行修整。

3.3 樣架搭設

樣架采用普通腳手架鋼管，按平臺和設計坡比進行搭設，高度約1.7～2.3m，水平方向立桿間距為1.5m，沿平面或坡面布置，立桿采用手風鉆鉆孔，立桿入巖不小于50cm，插入鋼管進行固定，水平小橫桿和沿坡面的斜桿采用扣件和立桿固定。

樣架完成后，安裝YQ-100B潛孔鉆，利用坡度尺、量角器及吊線錘進行質量檢查，并對垂直度進行校核，發現問題及時調整。

3.4 爆破設計

爆破參數初擬如下，現場應根據地質情況進行優化調整。

（1）預裂孔爆破參數：①鉆孔孔徑：D=90mm；②孔距a：70～80cm；③孔深L：梯段按10m控制，孔深為12.93m，個別梯段可根據現場稍作調整，孔深控制在10～15m之內；④堵塞長度L2：1.0～1.5m；⑤不藕合系數：鉆孔孔徑/藥卷直徑≥2.8；⑥裝藥結構。

線裝藥密度：標準段為170～450g/m（除去底部加強和孔口減弱段），堵塞長度1.5m，采用黃土堵塞，堵塞段底部與藥卷頂端用編織帶間隔，編織帶距藥卷頂端5cm。

圖1 預裂孔典型裝藥結構

裝藥結構：標準藥卷按設計藥量連續或間隔用膠布綁扎于竹片上，底部1.0m范圍藥量加強，孔口2m藥量減弱，堵塞長度1.5m，采用φ32藥卷間隔裝藥。典型裝藥結構見圖1。

（2）緩沖孔爆破參數

緩沖孔孔徑采用90mm，設計原則：距預裂孔排距1.5~2.0m、間距2.0m，距前排主爆破孔排距2.5m，堵塞長度為2.5m。

（3）主爆孔孔采用T35高風液壓鉆機造孔或CM351中風液壓鉆機，孔徑為90mm。間距a為3.0～3.5m，排距b為2.5～3.0m，堵塞長度取2.5～3.0m；采用Φ70藥卷連續裝藥。

3.5 鉆孔施工

鉆孔前，由測量人員對樣架進行校核，并對每個預裂孔及緩沖孔孔點開口進行放樣。

預裂孔及緩沖孔采用YQ-100B潛孔鉆進行鉆孔，主爆孔采用T35液壓鉆機鉆孔。鉆機就位后，從臺階邊緣開始，先鉆邊緣孔，后鉆中部孔。在鉆孔過程中要隨時對樣架及鉆機進行校對，確保鉆孔方向、角度及深度符合設計要求。

鉆孔結束后，及時將巖粉吹除干凈，并對孔深進行檢查，孔深不夠的需加深，鉆孔超深時，用巖粉對孔底進行補填若；鉆孔時，隨時將孔口巖碴清除干凈并整平，防止掉入孔內；鉆孔結束后要封好孔口，防止雨水將巖粉沖入孔內。

3.6 裝藥及聯網爆破

預裂孔及緩沖孔按設計藥量連續或間隔用膠布綁扎于竹片上進行裝藥，主爆孔采用直接連續裝藥。

主爆孔采用孔內5段非電毫秒雷管聯網，孔外1段非電毫秒雷管聯網；預裂孔與緩沖孔孔內采用導爆索聯網，孔外采用1段和7段非電毫秒雷管延期聯網，孔間不延時；最后通過電雷管和起爆器相連。起爆網絡為一字型排間起爆，起爆順序為預裂孔起爆后間隔50ms后依次起爆主爆孔，最后是緩沖孔。

3.7 爆后分析

實行一炮一分析的原則，在每次爆破完成后，組織相關人員對爆破后巖石地質條件、坡面平整度、殘孔率等進行分析，確定爆破參數合理性，優化爆破設計。

4 質量控制要點

預裂爆破質量控制要點主要包括鉆孔質量控制、裝藥質量控制等方面進行控制。

4.1 鉆孔質量控制

（1）鉆孔前質量控制。①預裂孔造孔前，必須制作樣架，樣架準確性由測量人員復核并經驗收合格方可開鉆；②搭設樣架的鋼管采用符合國家規范要求的標準鋼管，不得采用不合格鋼管，保證樣架的剛度和整體穩定性。

（2）鉆孔過程質量控制。①鉆孔中，隨時對樣架進行檢查校核，確保鉆孔的精準，防止飄孔；②YQ-100B潛孔鉆自帶的限位器距離孔位點在1.0m以上，鉆機開孔時沖擊器易偏離孔位點。為減小開孔偏差，在潛孔鉆底部加焊了自制導向定位器，保證開孔時鉆頭無偏移，可以有效防止“飄鉆”現象的發生，導向定位器結構見圖2。

圖2 導向定位器結構

（3）造孔完成后，質檢人員必須逐孔進行孔深檢查，其中預裂孔孔深要求偏差控制在±5cm以內，主爆孔控制在±20cm以內；預裂孔鉆孔的終孔偏差離設計預裂面小于±10cm，相鄰兩孔終孔偏差≤15cm。

4.2 裝藥質量控制

裝藥量的控制對爆破質量也起到至關重要的作用，裝藥量要嚴格按照爆破設計的裝藥量進行控制。

裝藥量的設計不僅要根據圍巖類別，還要根據巖石的硬度等巖性條件適時的進行調整。在右壩基開挖至2760高程后，采用邊坡預裂爆破后，出現炮孔爆破不完全的現象，個別部位完整巖石甚至未炸裂。根據設計地質工程師的鑒定，該高程范圍仍屬于Ⅴ類圍巖，且巖石裂隙較發育，破碎帶較多，后經項目部工程技術人員研究后，該處隨屬于Ⅴ類圍巖，個別完整的巖石硬度極高，原設計的預裂孔280g/m的線裝藥密度不足以將其炸裂，經與業主監理溝通后，將預裂孔線裝藥密度調整為430g/m，取得了較好的爆破效果，平整度及殘孔率均符合設計要求。

5 結語

雖然雙聚能預裂爆破施工技術較為先進，可以大量減少預裂孔鉆孔作業量，但由于其限制，并不是適合所有的高邊坡開挖。兩河口高邊坡開挖中，通過使用深孔梯段預裂爆破技術，不僅保證邊坡開挖質量，避免了超欠挖的處理，同時在開工時間晚半年的前提下按合同工期完工，取得較好的經濟和社會效益，可以為類似兩河口的砂板巖高邊坡開挖提供參考和借鑒的依據。