過渡料直采技術在柏葉口水庫的應用

王海龍

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

柏葉口水庫位于山西省呂梁市交城縣會立鄉柏葉口村上游約500m的文峪河干流上，總庫容9712萬m3，壩頂寬10 m，壩頂長310.0 m，壩頂高程1 138.30 m，最大壩高88.3 m，壩型為混凝土面板堆石壩，是目前山西省在建的最高面板堆石壩，壩體填筑級配料主要是主堆料和過渡料。

1 過渡料直采技術的優越性

針對工程工期緊、任務重，尤其是壩體各種級配料用量大的實際，若采用傳統機械破碎、篩分等施工工藝，開采成本高，且開采強度遠達不到填筑要求。在這種情況下，利用對臺階深孔爆破破碎巖體技術熟練應用的優勢，結合工程設計要求及現場實際情況，在過渡料生產中采用了爆破直采法施工技術。主要特點是：理論結合實際試驗，采用爆破法直接大量生產，省去傳統機械破碎，在堆料過程中利用自然篩分，所生產過渡料滿足設計要求，可直接上壩填筑。適用于過渡料以外的其他不同粒徑的石料開采。在壩體對不同粒徑材料要求下，可將粒徑控制在5 mm～800 mm范圍內，同時滿足其他各項指標。過渡料的開采主要運用深孔臺階爆破技術，充分考慮各項爆破參數對不同粒徑級配料的控制作用。

通過研究過渡料級配參數與設計網絡的相互關系，結合理論計算及現場爆破試驗，確定出合理爆破參數，進而取得合格過渡料。

2 施工工藝及操作要點

第一，料場選址、規劃。過渡料開采前，首先對過渡料場進行選址，料場選擇時應注意以下幾點：一是為避免后期所采石料混徑，所選過渡料場要相對獨立，巖體石質要均勻，節理、裂隙的發育要利于爆破塊度的控制。二是所選料場覆蓋層較薄，山體較陡，具有天然臨空面，便于實施深孔臺階爆破。三是為滿足大壩過渡料填筑進度要求，要配有天然充足儲料場，山體上部所爆過渡料，儲料過程中經過自然篩分，裝運時利用挖掘機挑出超徑料。儲料場場地應平整，道路順暢，便于機械大規模拉運。料場選定后，需對表層分化、土層等利用機械進行清理，以便后續布孔等工作的進行。

第二，爆破參數設計。在前期主堆石料成功開采的基礎上，初步選定孔距、排距及單位炸藥消耗量的取值范圍。通過對過渡料設計進行分析，運用理論公式反復演算，得出過渡料開采比較理想的設計爆破參數分別為：孔距2.5 m、最小抵抗線或排距2.0 m，單孔控制面積5.0 m2，炸藥單耗1.0 kg/m3，臺階高度10 m，裝藥結構采用間隔裝藥，鉆孔角度90°，炮孔直徑120 mm。

第三，鉆孔。爆破參數確定后開始鉆孔工作。鉆孔前，依照爆破設計精密布孔，確定孔距、排距及孔深。為取得良好的級配料，炮孔間距不宜太大，參數范圍內所選間排距不允許同時取小值，每孔控制面積約為5 m2。孔深的確定一般根據挖裝設備和現場條件選定在10 m。利用全自動液壓鉆機進行鉆孔，孔徑105～120 mm。鉆孔過程中，要控制鉆孔精度，所鉆炮孔全部為垂直孔。

第四，裝藥。堆石壩級配料開采中由于細料含量不夠，可采用耦合裝藥來提高炸藥的猛度和威力，增大壓縮破裂圈的范圍，從而提高細粒徑料的取量。

第五，封堵。過渡料開采的炮孔間排距相對主堆料較小，耦合連續裝藥會使裝藥量加大，且主要集中于鉆孔下部，容易使上部大塊率多。采取間隔封堵，可使必需的藥量分布更加合理，有效控制上部封堵部位的大塊率，一定程度上調整級配料中不同粒徑的含量。封堵的關鍵是堵塞長度和堵塞質量。合理的堵塞長度能降低爆炸能量損失，間隔堵塞長度以1 m左右為宜。良好的堵塞質量可增加爆炸氣體在孔內的作用時間和減少空氣沖擊波、噪聲和飛石的危害。

第六，聯網起爆。起爆網路采取毫秒微差起爆方式，結合現場實際地形，采用“V”字形起爆，從而有效控制大塊率。

第七，安全檢查。爆破后進行必要的現場安全檢查，杜絕“盲炮”的發生。同時要觀察對周邊村莊房屋振動影響及飛石的距離，以供下次爆破參考。

第八，爆破效果分析。實施爆破后，對所爆過渡料進行篩分等檢測，依照篩分結果，結合理論公式逐步試驗，在施工工藝上采取相應措施進行控制，最終保證所生產過渡料在設計范圍內。

第九，儲料。為保證爆破開采的連續性，需及時清空作業面。爆破完畢后，所爆過渡料利用挖掘機、推土機等推至山體下的儲料場。下落過程中，過渡料經過自然篩分，個別超徑石會滾落出料堆。

3 質量控制

爆破工程施工前，所用爆破器材都要做爆破試驗，預測爆破器材的準爆性。裝藥時，對出庫原材現場檢測，看炸藥是否結塊、過期，導爆索是否斷節。控制鉆機鉆孔的精度，嚴格按照爆破設計進行布孔。爆破完畢后，現場取樣做篩分試驗。填筑上壩并碾壓完畢后，檢測其干密度、孔隙率是否達到設計要求。

4 安全措施

堅持“安全第一，預防為主”的安全方針，嚴格遵守《爆破安全規程》，根據《中華人民共和國民用爆炸物品管理條例》，針對爆破工程項目的特殊性采取相應的安全措施。

項目部應組建安全組織管理機構，防范重點為：機械作業安全、爆炸物品管理、爆破安全禁戒范圍和爆破完畢安全檢查等。

5 環保措施

為保護周邊地區的生活環境和生態環境，防治污染和其他公害，保障人體健康在爆破過程中，應遵守國家有關環境保護的法律、法規和規章，按照招標文件的有關規定，做好施工區的環境保護工作。同時加強對施工現場的噪聲、粉塵、廢水、廢氣的控制和治理工作，采用先進設備和技術，降低爆破噪聲、粉塵、有毒氣體及爆破振動、飛石對周邊建筑物和人的破壞。

6 效益分析

在堆石壩級配料填筑施工中，通過現場對堆石壩過渡料的生產工藝進行調整，應用爆破法直接取料，量化生產，大大節約了時間、降低了成本。同時在施工技術上總結了臺階深孔爆破巖石破碎的基本規律，為今后同類工程各種級配堆石料的開采與研究積累了豐富的施工經驗。

7 結語

柏葉口水庫面板堆石壩壩體填筑級配料主要是主堆料和過渡料，共計150萬m3。其中過渡料填筑12萬m3，均利用爆破法直接生產，滿足上壩質量要求，提前40 d壩體封頂。在水利建設史上，一是創下了88.3 m的最高面板堆石壩記錄；二是創下了單月填筑38萬m3、單日填筑1.7萬m3的最高填筑記錄；三是在高壩建設史上創下了當年截流、當年開挖、當年填筑、當年封頂的施工記錄，保證了大壩施工的順利進行，創造了山西水利建設的“柏葉口高度”。通過施工，大壩填筑單元工程合格率100%，優良率91.5%，達到優良工程。