水下巖塞爆破在某引水工程中的應用

【摘要】針對某市引水工程中豎井式分層取水塔下部取水口巖塞爆破施工，介紹了巖塞設計要點，通過巖塞體地質條件分析、具體的設計參數選擇等方面詳細介紹了引水工程中水下巖塞爆破的設計。

【關鍵詞】巖塞爆破；地質條件；巖塞體設計

1 、工程概況

某市引水工程是該市政府為解決臺州市水資源短缺、供需矛盾，實現該市整體發展部署要求的重點工程。工程包括取水工程、原水輸水工程、凈水廠工程、清水輸配水工程、南北應急互備工程等。隧洞取水口位于水庫北側，溢洪道北部山體，采用豎井式分層取水塔方式，分上下兩層，取水口高程按“確保水量、兼顧水質，盡可能多取優質水”的原則確定上層取水口底高程為23.00m，采用在預留巖體后期控制爆破方案，下層取水口底高程為13.00m，采用水下巖塞爆破。水下巖塞爆破特點是在施工時在進水口處預留一定厚度的巖石（即巖塞），待工程其它部位施工完成后，再將預留巖塞體一次爆除。因無須修筑施工圍堰，工程施工期不受季節影響，優越性明顯，但是對巖塞體所處地形、地質及巖塞體設計及爆破要求較高。

2、 巖塞設計要點

進行水下巖塞體設計時須充分掌握水下巖塞爆破影響范圍內的地形、地質資料，要有足夠進度的水下地形圖及與進水口洞軸線平行和正交的縱橫斷面圖。巖塞位置應盡量選擇在20°～45°山坡處。當基巖地形坡度變化很大時，應選擇在完整的山坡處。巖塞應盡量選擇在巖體完整、巖性單一、覆蓋層薄、地質構造簡單、順坡節理不發育和透水性較小的地質條件處。

3、下層取水口巖塞設計

3.1地質條件

取水口所在山坡為凸岸，高程50m以下山坡坡度約為50°，高程50m以上山坡坡度約為24°，屬白堊系下統朝川組（K1c）紫紅色塊狀砂礫巖、砂巖、流紋質角礫凝灰巖、凝灰質粉砂巖、粉砂巖等；取水口高程40.0m～27.0m，基巖裸露；高程40.0m以上山坡覆蓋層為第四系全新統殘破堆積層（el-dlQ4）含碎石粉質粘土，厚3.0m；高程27.0m以下分布近代堆積層，以淤泥為主，最大厚度約1.60m。基巖為白堊系下統朝川組（K1c）紫紅色塊狀流紋質角礫凝灰巖，新鮮巖石致密堅硬。水庫回水線附近基巖受重力和水位升落的影響，表層巖石較破裂。巖石全風化帶厚度達1.0m，強風化帶厚約0.4m～1.4m，弱風化帶厚約3.9m～11.3m。

3.2巖塞體設計

3.2.1巖塞底部斷面積計算

式中： —巖塞底部斷面積，m2；—隧洞設計最大流量，m3/s； —閘前段流速，m/s；或巖塞段圍巖的抗沖刷流速，兩者取小值計算。—斷面擴大系數，一般（小斷面巖塞取大值，大斷面巖塞取小值）。

根據臺州引水隧洞設計最大流量等計算結果見表1。

3.2.2巖塞厚度計算

通常巖塞厚度與巖塞底部直徑之比為1：1～1：1.5，巖塞體厚度取為5m。

3.3巖渣處理方式選擇

巖塞爆破后對爆后巖渣處理主要有集渣和泄渣兩種方式。兩種處理方式優缺點及適用條件見表2。

3.4集渣坑容積設計

式中

—集渣坑容積，指集渣坑下游邊與洞身底部交點高程以下的體積，m3；

—巖塞爆破設計爆出的石方體積與預計坍塌石方體積之和（不含覆蓋層體積），m3；

—石渣松散系數，一般取1.5～1.7；

—渣坑容積利用系數，一般取0.65～0.8。

本次設計取K1=1.7、K2=0.65，經計算求得集渣坑容積：。

4、巖塞爆破設計

巖塞爆破有洞室爆破、排孔爆破及洞室排孔組合爆破三種方式。洞室爆破是在開挖洞室用集中藥包將巖塞爆通成型，適用于巖塞直徑大于6m的大中型斷面，適應力強、炸藥用量小但藥室及導洞開挖量和堵塞量大、施工條件差。排孔爆破采用潛孔鉆機在巖塞底部鉆孔，利用中心多孔作為集中藥包揭頂掏槽，適用于巖塞直徑小于6m的中、小型巖塞斷面，無須開挖藥室、施工簡單、速度快但對地形地質要求高，用藥量較大。洞室排孔組合爆破是在巖塞中部用一個集中藥包把巖塞爆通，然后排孔爆破擴大成型，適用于巖塞直徑4～8m的中小型巖塞斷面，藥室及網路布置較簡單，對地形地質有一定的適應性，但施工需兩套鉆孔設備。

綜合比較三種爆破方式的優缺點并結合工程實際情況以及參考同類工程巖塞爆破工程試驗，改引水工程巖塞爆破擬采用排孔爆破掏槽，周邊孔擴大成型，排孔布孔，采用帶中心空孔的柱形掏槽，然后根據要求的爆巖塊度每隔50～100cm布置一圈爆破孔，孔數分布按裝藥結構依次遞增，排孔布置力求均勻，并根據巖塞形狀適當加密或減稀。

5、結論

（1）認真調查研究巖塞體所在的地形地質情況，盡可能的充分掌握水下巖塞爆破影響范圍內的地形、地質資料。

（2）巖塞體底部斷面面積、厚度計算須精確、巖渣處理方式的選取須結合工程實際盡量合理選擇。

（3）水下巖塞爆破須保證一次爆破成功，故巖塞爆破方案選取須慎重，必須具有較好的水力學條件且能保證爆破后洞臉及時支護、滿足水工隧洞長期正常運行要求。

參考文獻：

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