深孔預裂控制松動爆破在圍堰水下拆除施工中的應用

(中國水利水電第五工程局有限公司，成都，610066)

1 工程概況

葉巴灘水電站位于四川省白玉縣與西藏貢覺縣境內的金沙江干流上，左岸隸屬于四川甘孜藏族自治州白玉縣，右岸隸屬于西藏自治區昌都地區貢覺縣。以金沙江為界，電站布置兩條導流洞，分別位于金沙江兩岸。

(1)導流洞進口圍堰采用預留巖埂，上面加混凝土子圍堰形式實現擋水。按照設計要求十年一遇防洪標準結合目前水位和流量關系，確定進口圍堰堰頂高程為2741.0m，子圍堰混凝土標號C20。

(2)混凝土子圍堰頂寬度3.5m，外側為垂直坡面，內側為1∶0.3坡面，堰底預留巖坎高程約為2729m；圍堰防滲設計采用雙排帷幕灌漿，按圍堰中線兩側各50cm布置，帷幕底高程深入引渠底板開挖高程以下3m(2713m)。圍堰軸線距進口洞臉長度約9.7m。

(3)由于受場內施工條件限制，防洪任務重，圍堰施工工期較短，進口混凝土子圍堰在基坑大面開挖至高程2729m時進行了澆筑，此時內側基坑明挖已暫停施工，形成了內側明渠基坑未完成開挖的現狀，以子圍堰+基礎巖坎+內側基坑巖體實現防洪度汛。圍堰基礎巖坎及基坑內部巖體為Ⅲ類石英閃長巖，巖質致密堅硬，風化較弱，淺表部強卸荷。圍堰上游段基礎全部在基巖上部形成，巖坎厚度有限。

(4)2018年訊后，完成了擋水圍堰水上部分2741m～2738m的拆除，準備啟動內側明渠基坑開挖(圍堰內側瘦身減薄，高程2730m～2716m)，完成后進行明渠混凝土結構襯砌和漸變段洞口洞門墻襯砌。

圍堰內側瘦身減薄拆除爆破平面圖及剖面圖見圖1、圖2。

2 爆破方案設計及器材選用

本次爆破環境復雜，工期較緊，要嚴格控制飛石、滾石、爆破振動等有害爆破效應，避免對周邊造成影響，在確保安全爆破的前提下，還要盡量減少震動，保證圍堰堰體結構安全及防滲帷幕線作用，確定采用深孔松動控制爆破施工。圍堰內側結構面進行深孔預裂爆破，減弱主爆區爆破振動對堰體及帷幕線的傷害；主爆區從自由面方向開始逐段起爆，保證爆破巖石松動不飛散。

爆破器材選用如下：

(1)炸藥：選用四川雅化實業集團有限公司生產的乳化炸藥，藥卷直徑φ32mm；φ32mm藥卷長度22cm，200g/卷。

(尺寸單位：m)圖1 圍堰內側瘦身減薄拆除爆破平面圖

(尺寸單位：m)圖2 圍堰內側瘦身減薄拆除爆破剖面圖

(2)非電毫秒延遲導爆管雷管：選用四川宜賓威力化工有限責任公司生產的產品，外殼白色，共計1段、3段、5段、7段、9段、11段、13段、15段8個段別，根據爆破網絡確定具體使用段位，各段別延期時間見表1。

(3)導爆索：選用四川雅化實業集團有限公司生產的產品，外殼為紅色。

(4)磁電雷管：選用云南燃一有限責任公司生產的產品。

表1非電毫秒延遲導爆管雷管段別及延期時間

3 爆破設計

(1)鉆孔設備選型及鉆孔孔徑

鑒于現場地形限制，鉆孔設備采用100B潛孔鉆鉆孔，鉆孔孔徑均為φ90mm，均為垂直孔。

(2)臺階高度

2731m～2717m，超深1m，鉆孔深度15m。

(3)預裂孔間距

a=(7-12)D

本次a取值為0.65m。

(4)預裂孔線裝藥密度

Q線=0.36×[R壓]0.63×a0.67

式中：Q線——線裝藥密度，g/m(扣除底部增加的裝藥量)；

[R壓]——巖體極限抗壓強度，MPa。本次Ⅲ類石英閃長巖取值1.4；

a——鉆孔間距，m。

根據上式：Q線=333g/m，按照350g/m計算(含底部加強裝藥)。

采用導爆索將φ32mm藥卷綁扎成串狀的間隔裝藥結構。

(5)抵抗線W

W=(20～40)D

本次W取值1.8m。

(6)主爆孔間距a

a=(0.6～1.4)W

本次a取值1.5m。

(7)主爆孔排距b

b=0.8a

本次b值取1.2m。

(8)堵塞長度L

預裂孔堵塞長度L=(16-32)D，本次L取值1.8m。

主爆孔堵塞長度L=(30-35)D，本次L取值3.0m。

(9)爆破單耗q

本次為深孔松動爆破，根據現場地質條件和周邊環境參考以往經驗取值q=0.3kg/m3-0.5kg/m3，本次取值按0.40kg/m3計算，考慮裝渣塊徑大小。

(10)單孔裝藥量Q

第一排主爆孔單孔裝藥量采用下式計算：

Q=K·q·a·W底·H

式中：Q——單孔裝藥量，kg；

a——主爆孔間距，m；

b——主爆孔排距，m；

H——臺階高度，m；

K——巖石阻力系數，第一排取值1.0、第二排取值1.2、第三排孔取值1.4，每排孔裝藥量自臨空面向內側依次增加。

由上式：第一排單孔藥量Q=16.2kg；第二排單孔藥量Q=19.44kg，取值19.2kg；第三排單孔藥量Q=22.68kg，取值22.2kg。

(11)裝藥結構

預裂孔：底部5節φ32mm藥卷連續加強裝藥，剩余孔段按照間隔40cm綁扎1節φ32mm藥卷，采用竹片綁扎固定，雙根導爆索引爆，孔口填堵1.8m深細砂。

主爆孔：采用3節φ32mm藥卷并綁，孔內分割裝藥，雙發非電導爆管+1根導爆索引爆。藥包分割部分采用細砂回填密實。

第一排主爆孔：底部5×3節φ32mm藥卷連續裝藥，剩余孔段間隔28cm回填細砂均勻裝藥。

第二排主爆孔：底部6×3節φ32mm藥卷連續裝藥，剩余孔段間隔18cm回填細砂均勻裝藥。

第三排主爆孔：底部6×3節φ32mm藥卷連續裝藥，剩余孔段間隔15cm回填細砂均勻裝藥。

(12)起爆網絡設計

本次圍堰內側瘦身減薄開挖區域形狀不規則，平均長度15m，寬度6m，爆區面積不大，鉆孔不多，但爆破區距圍堰防滲線較近，為降低爆破振動效應，需采用排間、孔間分段毫秒延時爆破技術。

本次爆破預裂孔與主爆孔布置在同一網絡，預裂孔共計17孔，采用雙發Ms3段(50ms)隔開，4孔1響，串聯雙發Ms15段(880ms)延時。

主爆孔共計16孔，孔內裝雙發Ms15(880ms)段，孔間雙發Ms5(110ms)，排間雙發Ms3(50ms)，主爆孔單孔單響，最大單響藥量22.2kg。

整個網絡采用雙發磁電雷管起爆。

(13)爆破防護

爆破區為松動爆破，主要采取主動防護，爆破作業面采用單層鋼絲網覆蓋，每個爆破孔均采用砂袋壓孔。

(14)爆破效果

本次采用深孔預裂控制松動爆破進行圍堰內側瘦身減薄施工，結果顯示：圍堰堰體防滲線未造成大的影響，圍堰滲水量無明顯增大；爆破的塊體較均勻，塊徑50cm～70cm比例占85%，破碎度較好；爆破飛石較少，對周邊建筑物無破壞；結構面預裂孔殘孔率達95%，孔壁無明顯爆破裂隙，均勻分布在開挖輪廓面上；結構面共計檢查橫向不平整度18個點，其中不平整度最大值10.6cm，最小值3.5cm，平均不平整度7.3cm。此次爆破達到了預想的效果。

4 結語

在環境復雜的建筑物附近進行深孔爆破，需精心進行爆破方法的研究，反復推敲爆破設計參數和起爆網絡。在目前情況下，采用深孔預裂控制松動爆破，通過控制最大單響藥量，孔位分段、孔內間隔裝藥，能很好地滿足臨近建筑物的深孔控制爆破的要求。同時，爆破網絡設計完成后，對于爆破距離大于10m的爆破參數需根據《爆破安全規程》(GB 6722-2014)給出的質點振動速度值進行核算，確保工程安全。