爆破技術在許家崖水庫溢洪道中的應用

卞偉明，王猛猛，王春蕾

（山東臨沂水利工程總公司，山東 臨沂 276000）

費縣許家崖水庫位于費縣城南13 km費城街道辦事處許家崖村，淮河流域沂河水系祊河支流溫涼河上，是一座防洪抗旱、調水供水、旅游發電、養護灌溉、生態建設為主的大（2）型水庫，水庫控制流域面積580 km2，總庫容2.929億m3。溢洪道位于大壩右岸，為有閘控制正槽溢洪道，由進水渠、控制段、泄槽、消能防沖設施和出水渠5部分組成，原溢洪道寬70 m，加寬10～15 m，加深1～20 m不等，爆破工程量約25萬m3，工期緊，開挖方量大。

1 地質情況及爆區周邊環境

1.1 地質構造

溢洪道揭露地層主要為第四系坡殘積壤土（QS）和寒武系鈣質頁巖夾砂、泥灰巖、泥晶灰巖。

1）進水渠（中泓樁號 0-103～0-024）：渠底為弱風化的鈣質頁巖夾砂巖，巖石節理裂隙稍發育，右岸上段其上為強風化鈣質頁巖夾砂巖，巖石節理裂隙較發育，巖石較破碎，其下為弱風化帶，巖石較完整。2）控制段（中泓樁號0-024～0+000）：以鈣質頁巖為主，巖石節理裂隙稍發育，巖體質量級別為Ⅴ類。3）泄槽段（中泓樁號0+000～0+482）：表層出露的巖石為鈣質頁巖夾砂巖，表層風化較嚴重，其下為弱風化鈣質頁巖夾砂巖，巖石較為完整。4）消力池段（中泓樁號0+482～0+577）：出露巖石為鈣質頁巖夾砂巖，裂隙發育，其下為弱風化鈣質頁巖夾砂巖，巖石較為完整。5）出水渠（中泓樁號0+577～1+110）：地形起伏較大，有3個斷層通過，破壞了巖層的完整性，斷層破碎帶均被水沖刷成深坑。6）兩岸邊坡：以鈣質頁巖夾砂巖為主，其下均為弱風化帶，巖石節理裂隙一般發育，巖石較完整。

1.2 爆區周邊環境

爆區南北走向，南高北低，東面緊鄰沂蒙公路，自樁號0+000至0+137處距爆區100 m以內有民房70間、養豬場3處、養牛場1處，多為10～30 m，爆區西面0+000處與水庫大壩相鄰50 m處為臨建設施，北為河道1+000處距大橋300 m距許家崖村最近300 m。爆區南面距高壓線30 m，距建筑物最近處32 m。

2 爆破施工方案選擇

由于爆破區域周圍環境復雜，爆破區域距離保護目標較近，項目部采用了3種爆破方式相結合的方法進行施工作業，0+000～0+150段為保護層爆破開挖，使用40 mm小孔徑鉆孔，密集布孔小藥量，孔底裝10～15 cm柔性墊層（鋸末）一次爆除的新爆破法，孔內裝Ms12段導爆管，為保護周圍建筑物和人員的安全，防護采用炮孔正上方壓2層沙袋，并在沙袋上面覆蓋2層防飛石橡膠墊。0+150～0+675處，使用90 mm大孔徑鉆機鉆孔，因爆區東30～50 m處有70多間民房，邊坡較陡立，為最大限度減小爆破時爆破震動對人員建筑物和邊坡穩定的影響，決定在溢洪道右側坡實施預裂爆破，有效地阻擋爆破地震波的傳播。其余石方爆破采用5 m臺階與10 m臺階相結合的爆破開挖方案，臺階為5 m的使用直徑90 mm的小臺階松動爆破方案，臺階高度大于5 m的區域使用直徑100 mm的深孔臺階松動爆破方案。裝藥采用耦合連續裝藥結構，孔內高段位Ms13段非電毫秒延期雷管，孔外低段位Ms2非電毫秒延期雷管，使用導爆管連接孔外非電延期雷管，最后使用電雷管引爆導爆管。

3 安全參數及起爆裝填藥量

3.1 單孔最大裝藥量計算

式中：R為爆區中心到最近建筑物的直線距離，R=32 m；v根據《爆破安全規程》規定最近房屋允許震速，為2.3 cm/s；k為地質地理系數，取150；α為衰減系數，取1.5。

經計算：Q孔=7.7 kg。

堵塞長度L2≥30D=1.2 m。

飛石安全距離R=36 m

3.2 臺階爆破參數計算

1）5 m臺階爆破參數。

底盤抵抗線W1≤Hcosα+B

式中：α為臺階坡面角，取800；H為臺階高度，5 m；B為炮孔中心至坡頂線的安全距離，取2.0 m。

底盤抵抗線W1≤2.88 m

炮孔單孔裝藥量Q1=qaWH

式中：單位炸藥消耗量q取0.35 kg/m3（粉狀乳化炸藥）；炮孔間距a為3 m。

炮孔單孔裝藥量Q1=15.12 kg

堵塞長度L2≥30D=2.7 m，且不小于1.2倍的最小抵抗線3.46 m，堵塞長度取3.46 m。

2）10m臺階爆破參數。底盤抵抗線W1≤Hcosα+B=3.74 m。炮孔單孔裝藥量Q1=qaWH=52.36 kg。堵塞長度L2≥30D=3.0 m，且不小于1.2倍的最小抵抗線4.49 m，堵塞長度取4.49 m。

4 爆破器材和起爆網絡

4.1 爆破器材

炸藥采用粉狀乳化炸藥，起爆藥包采用直徑為32 mm管狀乳化炸藥，雷管采用非電毫秒延期雷管，連接線采用非電導爆管，起爆采用電雷管起爆器。

4.2 起爆網絡

由于施工現場存在雜散電流，起爆網路采用非電起爆網路。孔內采用Ms13段非電毫秒延期雷管，孔外采用Ms2段非電毫秒延期雷管連接孔內雷管，排間采用Ms5段非電毫秒延期雷管連接，使用導爆管通過四通連接第一排孔內雷管、第一排孔外連接非電雷管及排間非電5段毫秒導爆雷管，最后使用電雷管引爆。由于爆區環境復雜，建筑物較多，距離炮區較近等實際情況，起爆網路按照三排炮孔，每排10個炮孔設計起爆，最大限度地減少和降低爆破對周邊建筑設施的影響。

5 飛石和震動控制措施

由于施工區域狹窄，距離建筑物較近，主要問題就是控制飛石和震動對周邊建筑設施造成的危害。1）飛石安全距離計算結果是36 m，是未采取任何安全技術防護措施飛石可能飛散的距離；在施工時對炮孔孔口采用沙袋封蓋，頂部使用橡膠炮被進行覆蓋防護，加大堵塞長度（為最小抵抗線的1.2倍），能夠保證飛石控制在20 m范圍內，保證了距離最近爆區的右側32 m的水庫家屬院建筑設施的安全。2）震動控制，距離爆區最近建筑物距離為32 m，計算得出單孔最大裝藥量，然后根據距離不同，計算出相應的單孔最大裝藥量，并嚴格按照三排炮孔，每排10個炮孔設計起爆，以降低和減少爆破震動對建筑設施造成的破壞。

6 結語

許家崖水庫溢洪道石方爆破開挖，由于受地質條件的約束，施工區域狹小，周邊建設設施距離較近，并且工期緊，石方爆破工程量大等不利因素的制約，根據現場實際情況，經過精心制定和設計確實可行的爆破組合方案，既節約了建設成本，縮短了爆破工期，又有效地保護了周邊建筑設施的安全，為以后的類似溢洪道石方爆破開挖提供了施工經驗。