預裂爆破在水庫導流洞引渠與尾水渠中的應用

葛鴻飛

1 工程概述

和順縣戀思水庫位于清漳河東源主流張翼河上游，壩址距和順縣義興鎮戀思村下游約900 m;導流泄洪洞位于戀思水庫樞紐右側的山體內，從上游到下游依次為引渠段、進口段、閘室段、洞身段、出口段、陡槽段、挑流段及尾水渠段，引渠與尾水渠岸坡需采用預裂爆破。

2 工程地質

導流泄洪洞進、出口處均為基巖岸坡，坡度較緩。引渠與尾水渠渠基及兩側的基巖地層為三迭系下統劉家溝組T/11-5巖組淺紫紅色中厚層狀粉細砂巖夾礫巖，局部夾泥巖，巖層產狀N30°～40°E.NW∠13°～15°，強風化層厚度一般為 3 m ～5 m，弱風化層厚度為10 m左右。軸線方向與巖層走向成小角度相交，其主要存在邊坡穩定問題，巖石堅固系數等級f=3級～4級。

3 施工方案

引渠與尾水渠開挖采用深孔爆破、預裂爆破相互結合的微差毫秒延時控制爆破，根據設計圖紙開挖深度均在10 m～14 m左右，邊坡為1∶0.5，左右岸坡采用預裂爆破。在開挖中為創造良好的臨空面，結合渠道開挖寬度分左右兩塊進行施工，一塊以上下游自然巖體為臨空面，另一塊以爆破后的巖面為臨空面。根據工期要求，為加快施工進度主炮孔采用液壓潛孔鉆機鉆垂直孔，周邊預裂孔采用液壓潛孔鉆機按設計坡度進行鉆孔。

4 爆破參數

爆破參數主要包括臺階高度、孔距、排距及單位裝藥量、裝藥結構、網路形式等，采取經驗與實際相結合，根據現場試驗來確定合理的孔距、排距、裝藥結構等的施工爆破參數，以滿足引渠與尾水渠邊坡開挖設計要求。結合工程地質情況擬定爆破參數如下:

1)預裂爆破參數。

為保證左右邊坡巖體不受破壞，保證設計開挖尺寸及邊坡的穩定，左右邊坡孔采用預裂爆破，并增設緩沖孔。緩沖孔是為了減少主爆炮孔爆破后對邊坡的影響，其規模比主爆孔爆破規模要小，設 1排緩沖爆破孔，孔距為 1.5 m ～2.0 m、排距 1.2 m ～1.5 m，其他均與梯段爆破參數相同。

a.炮孔深度。

根據設計圖紙開挖層垂直高差為10 m～14 m，設計坡比為1∶0.5，炮孔深度為:

b.炮孔直徑d。

鉆孔設備采用液壓潛孔鉆機，炮孔直徑d=115 mm。

c.炮孔間距 a。

預裂孔的孔距，根據鉆孔機械的性能和施工經驗，可根據下式計算:

其中，d為成孔的孔徑。

d.不耦合系數。

預裂爆破采用不耦合裝藥結構。即在孔壁和藥卷之間存在著環狀間隙，炮孔直徑和藥卷直徑之比，稱為不耦合系數(一般采用2～4)，按如下公式進行計算:

其中，de為預裂孔裝藥直徑，炮孔直徑d=115 mm，預裂孔裝藥采用φ32 mm卷狀巖石炸藥，所以其不耦合系數為m=3.59。

e.線裝藥密度。

線裝藥密度是指預裂孔的每米裝藥量，堵塞長度除外，其公式為:

其中，Qx為計算線裝藥密度，g/m;[σ壓］為巖石抗壓強度，kg/cm3;a為孔距，cm。

f.底部加強藥長度。

為保證預裂縫貫穿效果，在底部1 m～2 m范圍內增加3倍～5倍的線裝藥密度，設加強藥量為750 g/m。

g.堵塞長度。

根據工程經驗取L2=1.5 m。

2)深孔梯段爆破參數選定。

a.孔徑的確定。

根據液壓潛孔鉆機配置情況，孔徑d=115 mm。

b.臺階高度的確定。

根據設計情況開挖深度擬定按10 m～14 m。

c.底盤抵抗線w的確定。

底盤抵抗線是緊鄰臨空面第一排爆孔根部到臨空面的距離，取 w1=2.5 m。

d.孔距a、排距b的選定。

根據地質資料石方開挖初步擬定a=3.5 m，b=2.5 m。

e.單位耗藥量q的確定。

巖石的爆破性能與巖石物理力學性質和結構特征有關，巖石越硬，越完整，風化程度越弱，單耗越高;使用的炸藥威力越小，單耗越高。根據地質資料，巖石的堅硬度系數為f=3～4，選取q=0.42 kg/m3。

f.超鉆孔深h的選定。

g.堵塞長度L2取20倍的孔徑，即L2=2.3 m。

h.單孔裝藥量Q的計算:

5 爆破施工

施工工序:施工準備→鉆孔→裝藥→封堵→爆破→超大粒徑二次破碎→挖運。

1)施工準備。包括風、水、電、路的布置以及施工前的測量放線等。

2)鉆孔。主炮孔與預裂孔采用液壓潛孔鉆機進行鉆孔;鉆孔達到設計深度后，要吹凈孔內殘渣。

圖1 間隔不耦合裝藥結構示意圖

圖2 耦合裝藥結構示意圖

3)裝藥、堵塞。周邊預裂孔裝藥采取不耦合間隔裝藥，以保護保留巖體不受破壞;主破孔采用耦合裝藥。裝藥結構見圖1，圖2。裝藥時，按照爆破設計進行裝藥，采用鉆孔巖粉進行封堵。

4)爆破網路。起爆網路是爆破成敗的關鍵，必須保證按設計順序進行起爆，不發生重段、錯段現象。起爆網路采用非電毫秒微差起爆網路，起爆用電雷管，主炮孔孔內用非電毫秒微差雷管引爆，預裂孔用導爆索引爆，孔外用導爆索連接，孔外搭接傳爆采用MS3非電導爆管雷管，形成孔外接力、孔內微差起爆。采用V形起爆網路，創造較好的臨空面，預裂孔先于主炮孔100 ms～150 ms起爆。

6 安全距離

預裂爆破與主爆區的深孔爆破進行一次性爆破，其爆破安全距離按照深孔爆破設計計算，計算過程在此不贅述，根據爆破安全規程，露天巖土爆破飛石安全距離取300 m。

7 結語

預裂爆破是保證邊坡穩定，邊坡平整、美觀的重要技術措施，在戀思水庫導流洞引渠與尾水渠左右岸坡開挖中效果顯著，同時取得了良好的經濟效益，可在水利、公路等石方邊坡施工中廣泛應用。

[1]王海正，張 峰.觀音塘水庫新建隧洞的鉆爆法開挖設計[J］.山西建筑，2010，36(35):357-358.