龍羊峽水電站虎山坡梯段開挖爆破施工技術

王順

(中國水利水電第四工程局，云南 昆明 650225)

1 工程概述

龍羊峽水電站虎山坡工程不穩定巖體的處理工程分為上部不穩定巖體挖除，中部坡面防護，下部防沖墻巖石開挖與墻體混凝土澆筑三大部分，工程艱巨，特別是深度為40m的防沖墻的施工難度最大。

虎山坡不穩定巖體底滑面為F306結構面，走向為NE15°SW，傾向為NW（傾河床偏上游），傾角30°左右，出露最低高程為犖2520m～2530m，上游以南大山水溝F7斷層為界，沿河流向延伸至銀線崖觀測亭上游約30m處（古滑體下游測）止，長約380m，分布高程犖2530m～犖2666m，不穩定巖體主要由印支期花崗閃長巖和下迭系變質砂巖夾板巖構成，另外，表部有少量砂卵礫石，砂巖的產狀為NW2720 SW∠420。花崗巖的堅固系數取f=12，砂巖的堅固系數f=8。根據技術資料和已滑情況分析，不穩定巖體由古滑坡堆積體、Ⅰ#塌滑體和Ⅱ#不穩定巖體三部分組成。為了虎山坡的穩定和卸荷，虎山坡不穩定巖體采用爆破開挖的方法處理。

2 爆破設計原則

采用松動爆破。根據資料分析，虎山坡不穩定巖體下滑的主要內在因素是底滑面F306斷層的存在，因此，在開挖爆破過程中，F306斷層面上的震動速度必須控制。以公式V=K（Q1/3/R）α控制，其中K=20，α=1.92。

大壩和廠房距離爆破區只有250～630米，因而廠房建筑物的安全應在控制之內。

爆破時，防止特大塊石的出現，應減小間排距。

靠河側預留巖坎，避免石塊滾入黃河，防止對尾水河道的影響。

分層出渣，保持一定的道路寬度，方便施工，加快進度。

3 鉆孔施工方法

石方開挖采用自上而下分層分塊梯段爆破開挖方法，為保證梯段爆破不破壞馬道或建基面，采用預裂爆破。

鉆孔前先進行測量施工，即由測量放出開挖永久邊坡邊線、高程、測點編號、出具放樣單，以便布置炮孔和鉆孔過程控制。

依據地形布置鉆孔，以彌補巖石自然坡厚度不均所造成的前排抵抗線不均的缺陷，并嚴格控制最小抵抗線不得朝向固定設備、臨建設施等嚴禁飛石的部位，鉆孔設備以KQG150型高風壓潛孔鉆機為主，邊坡深孔預裂采用QZJ100B潛孔鉆機鉆孔，在設計邊坡面10m以外的開挖采用大面積梯段爆破，靠近永久邊坡梯段按2×3m間排距進行爆破開挖，爆塊大小根據現場爆破爆破效果適當調整爆破參數。對局部邊坡開挖、馬道保護層范圍內巖石開挖采用YT28手風鉆鉆孔。

4 深孔爆破參數的確定

爆破所用炸藥為2#巖石硝銨炸藥，其松動爆破單位耗藥量q必須嚴格控制，花崗巖q≤0.5kg/m3，砂巖 q≤0.45kg/m3，起爆采用毫秒微差非電雷管，由火雷管引爆。

初擬爆破參數如下：爆破孔鉆孔孔徑D＝120mm，梯段高度 8～10m，孔距3～3.5m，排距2.5m，采用2#巖石硝銨散裝炸藥連續裝藥，毫秒微差非電雷管起爆網絡起爆。

預裂爆破鉆孔孔徑D＝90mm，梯段長度隨邊坡馬道設置高差，孔距0.8～1.0m，線裝藥量400～450kg/m，采用φ32mm2#巖石硝銨炸藥間隔不偶合裝藥，導爆索引爆。

表中藥量計算按2#巖石硝銨炸藥,藥卷(一節)直徑32mm,每卷長度20cm,重0.15kg為依據。

爆破巖石為砂巖時,該類巖石標準松動力爆破單方耗藥量為:q松=(0.3～0.5)kg/m3范圍內。本工程采用（0.4～0.5）kg/m3內。

該表一淺孔松動爆破參數表,可作為該工程爆破操作中的依據,若有下列情況可對表中參數進行適當調整。

① 在實施過程中,若遇到表中表示的參數,可采用插入法或中值法選定依據,情況特殊在無把握時可在現場請示工程技術人員計算加經驗進行確定。

② 在施爆過程中，應隨時根據巖體、巖性、地形位置等情況變化，由技術人員和有經驗的鉆爆工通過對爆破質量和效果作出評定，根據評定結果可對參數進行調整。

5 爆破安全距離的確定

5.1 個別飛石飛散距離

按公式Rf=20N2WKf

式中Rf-個別飛石飛散距離（m）

N-最大一個藥包的爆破作用指數

W-最大一個藥包的最小抵抗線（m）

Kf-安全系數，取值1.0～1.5

取Kf=1.5，W=2.5，N=0.5，代入上式

Rf=20×1.5×10×0.52=75 m

按照爆破操作規程要求，采用深孔爆破時的安全距離最小為200m，鑒于環境情況，為保證周邊建（構）筑物和行人、車輛安全，在控制鉆爆操作和加強覆蓋的情況下，根據經驗公式和實際情況，確定安全距離范圍為200m，不同環境的現場及同一現場的不同部位還應進行調整，以保證安全為準。

5.2 爆破震動安全距離：

根據公式：Q=R3（V/K）3/α

式中：Q-一次起爆藥量（Kg）

V-質點垂直振速，取10m/s

R-爆破幾何中心到計算點的距離（m）

K-與爆破地形，地質等條件有關的系數和衰減指數，K=200

α-經驗系數，α=1.4

根據上述可得不同距離一次起爆藥量關系如下表。

?

?

6 質量、安全保證措施

6.1 質量保證措施

針對邊坡開挖高差較大，預裂面面積大，同時為了保證開挖邊坡的平整度和預裂爆破質量，特制定以下措施保證預裂鉆孔精度及預裂面的平整度：

加強職工的質量意識，對各工種定期進行培訓，并做到質檢人員和特殊工種人員持證上崗。

質檢人員在現場倒班盯面，監督工程施工質量的全過程，并對施工質量進行統計分析，找出質量缺陷原因，及時提出整改措施。

邊坡預裂鉆孔，在鉆孔前先用羅盤和線錘將鉆機、鉆桿角度、方位、方向定位準確，確定無誤后開鉆，開鉆后復核。

在鉆孔過程中，每鉆進3m復核一次鉆孔角度、方位，發現問題及時處理、糾正；

隨著鉆進深度的增加，根據孔內巖石地質（巖粉）情況及時調整鉆進速度，防止因圍巖結構發生變化面產生飄鉆現象，必要時減緩鉆進速度，保證鉆孔角度及方向。

雨季施工前制定相應施工技術措施以保證施工質量。

采用預裂爆破技術，對預裂孔逐孔進行檢查，不合格重打，保證鉆孔質量。

按初擬的爆破參數，做好原始記錄，針對不同巖性均做生產性試驗，不斷優化鉆爆參數。

及時對開挖邊坡面進行超欠挖檢查，防止偏離設計開挖線。

所進原材料必須要有出廠合格證，并按規定要求進行抽驗，禁止使用不合格材料。

6.2 安全保證措施

當上部開挖面翻渣或臨近邊沿挖裝石渣或清坡時，根據實際情況安裝被動防護網，并設專人設卡封閉下部各條交通道路，禁止非工作人員及車輛進入；

支護施工用腳手架外側用安全網封閉，頂部及底部用鉛絲網封閉，一方面防止上部落石對支護施工人員造成傷害，另一方面也防止支護施工落物傷人；

上下層作業時要設安全監護，設安全員帶高倍望遠鏡，巡查邊坡危石等情況；對山坡上所有危石及不穩定巖體均進行處理；風、水、電管、線布設整齊，場地盡可能清潔，做到文明施工。

設安全通道，隨工作面開挖下臥、安全走梯要及時跟進，最下一層也需設置臨時安全走梯；制定各工種安全規程并組織學習，不合格不準上崗。

加強與相鄰單位協調聯系，及時了解對方施工可能對我方施工及交通造成的影響，以便及時調整施工安排。

嚴格遵守爆破操作規程，統一警報、警戒信號，統一標志標牌；劃定專門避炮區域，以上報經監理工程師批準的回復為準，布置警戒，專人負責攔截人員、車輛；警戒半徑≥200m；現場劃定警戒范圍，專人負責重點區域、交通主干道等場所；特殊地段的現場施工重型機械至少應撤離起爆正方向200m，并予以防護。嚴格控制裝藥量、單響藥量。

爆前上報監理爆破部位、區、層、一次爆破量、時間、避炮區域，批準后按回執意見執行；同時通知相鄰有關單位做好避炮工作。

經常檢查邊坡穩定情況，如邊坡出現裂縫和滑動跡象時，立即暫停施工，撤離機械和人員。

對于高壓線附近的爆破列為防護重點。即：炮孔上面全部用鋼筋網（Ф=6間排距為5cm，大小為2m×1m）覆蓋，所有網片用8#鉛絲連接結實，并在上面壓上裝有黃土的草袋（每孔三個）壓實。小面積爆破區離高壓線較遠的地方用10#鉛絲網覆蓋連接結實，用加黃土草袋壓實。

7 結束語

根據開挖特點及地形地質情況，采用有針對性的施工方法和爆破參數進行施工，爆破效果較為明顯，有效的提高了施工質量。爆后觀測，半孔率達85%以上，爆破震動對巖石影響甚小，滿足規范要求。

[1]樊永勝.石方控制爆破施工淺談[J].山西交通科技，2006-08-30.