爆破技術在贊比亞下凱富峽水電站大壩基坑開挖施工中的應用

王述誠

(中國水利水電第十一工程局，河南鄭州450001)

1 概述

下凱富峽水電站位于贊比亞東南部凱富埃河上。目前大壩左右岸壩肩開挖已完成，其中左岸已開挖至EL472.0 m，右岸已開挖至EL464.0 m。左岸EL442.0～EL470.0 m、右岸EL464.0 m～EL442.0 m屬于壩基開挖范圍，開挖總量約20萬m3。壩基建基面開挖時采用預留保護層松動爆破+柔性墊層開挖，邊坡采用光面(預裂)爆破。

2 施工總程序以及施工方法

2.1 施工總程序

壩基開挖遵循自上而下、自外向里的原則。采用從中間拉槽，逐漸向兩側擴挖的方法；邊坡采用光面(預裂)爆破，預留2.0 m～3.0 m保護層；建基面采用水平光爆，預留1.5 m～2.0 m保護層；對于局部存在破碎帶、斷層，利用手風鉆刻槽開挖，壩基建基面采用預留保護層(3.0 m)+柔性墊層(0.5 m)。

2.2 施工方法

2.2.1 邊坡光面爆破

邊坡鉆孔采用D7液壓鉆機，孔徑90 mm，間距由8～12倍孔徑控制；鉆孔準確性由地質羅盤與測量方向點控制。爆破孔布置及爆破網絡圖見圖1、圖2。

圖1 光面爆破平面布置圖

圖2 爆破網絡圖

光爆孔裝藥采用間隔不耦合裝藥，采用Φ32 mm乳化炸藥，藥卷間距70 cm～65 cm，線裝藥密度200 g/m～225 g/m，最大單響≤200 kg。具體爆破裝藥參數見表1。

表1 裝藥參數表

2.2.2 邊坡主爆孔鉆爆

主爆間/排距為3.0 m/2.5 m，緩沖孔間/排距1.5 m/2.0 m緩沖孔單孔裝藥量為主爆孔的70%～80%。裝藥采用連續不耦合裝藥，爆破聯網采用“孔內延時、孔間分段”，封孔長度為2.0 m～2.5 m。爆破孔布置及爆破網絡圖見圖3、圖4。

圖3 壩基靠近邊坡梯段爆破典型平面布孔圖

圖4 梯段爆破典型網絡圖

2.2.3 建基面開挖

1)預留馬道水平光爆

采用D7液壓鉆機鉆孔，孔間距0.8 m～1.0 m，預留1.5 m～2.0 m保護層。線裝藥孔深5 m～7 m，密度220 g/m，單響≤50 kg。

2)壩基底部建基面開挖爆破

壩基面爆鉆孔利用D7液壓鉆機，預留保護層厚度3.0 m，最后一層爆破鉆孔深度3.5 m，鉆孔間距為2.0 m，鉆孔底部采用柔性墊層，采用連續裝藥。對于局部的欠挖，利用手風鉆或者液壓錘進行處理。裝藥線密度≤0.5 kg/m,孔徑90 mm,孔深3 m～4 m,具體裝藥參數見表2。

表2 裝藥參數表

2.2.4 特殊地質條件下的開挖

對于局部存在破碎帶、斷層的部位，利用手風鉆刻槽開挖。當頂寬小于5 m時應采用分層爆破，沿輪廓面按孔深1.2 m、Φ42 mm鉆孔，輪廓面應采用光面爆破，其間采用拉槽輔助爆破，每層進深控制在1 m以內，槽底建基面以上0.2 m人工撬挖。

對基礎開挖范圍較小、深度較深的局部開挖部位，擬采用保護層開挖方法。即第一層：對基礎巖體1.5 m保護層以上部分，采用梯段爆破，裝藥直徑≤32 mm。第二層：對建基面以上1.5 m以內的垂直保護層，采用手風鉆分層鉆爆，孔底設置柔性墊層。裝藥≤32 mm，其最大段起爆量≤50 kg。對于軟弱、破碎巖基，最后一層應留足20 cm的撬挖層，采用機械配合人工清除。

2.3 開挖質量控制

(1)爆破施工應避免基礎巖石面出現爆破裂隙，或使原有構造裂隙和巖體的自然狀態產生不應有的惡化。

(2)鄰近水平建基面，預留巖體保護層，采用水平光面爆破。

(3)基礎開挖后表面因爆破震松(裂)的巖石，表面呈薄片狀和尖角狀突出的巖石，以及裂隙發育或具有水平裂隙的巖石均需采用人工清理。

(4)開挖后的巖石表面應干凈、粗糙。巖石中的斷層、裂隙、軟弱夾層應清除到施工圖紙規定的深度。巖石表面應無積水或流水，所有松散巖石均應予以清除。

(5)建基面上不得有反坡、倒懸坡、陡坎尖角；結構面上的泥土、銹斑、鈣膜、破碎和松動巖塊以及不符合質量要求的巖體等均必須采用人工清除或處理。

(6)基礎不允許欠挖，開挖面應嚴格控制平整度。

(7)岸坡巖面開挖，應使開挖面平順，開挖時優先采用預裂爆破法。在接近建基巖面時，應避免爆破，使用機具或人工挖除，或用小孔徑、淺孔火炮爆破。

3 質量、安全保證措施

3.1 質量保證措施

(1)開挖前，進行原始地形測量剖面的復核檢查；開挖中，定期測量校正開挖平面的尺寸和標高，以及按施工圖紙的要求檢查開挖邊坡的坡度和平整度。

(2)石方邊坡明挖擬采用控制爆破技術。施工前認真做好土石方開挖施工措施和爆破設計，嚴格按照爆破設計和作業指導書的要求相關工序作業。

(3)為使開挖面符合施工圖紙所示的開挖線，采用預裂爆破或光面爆破技術。

(4)開挖保護層時，無論采用何種開挖爆破方法，鉆孔均不得鉆入建基面巖體。

(5)采用預裂爆破技術的相鄰兩炮孔間巖面的不平整度應不大于15 cm，孔壁表層不應產生明顯的爆破裂隙，與預裂面相鄰的松動爆破孔，應嚴格控制其爆破參數，避免對保留巖體造成破壞，或使其間留下不應有的巖體而造成施工困難。

(6)為了控制超挖避免欠挖，從鉆孔放樣的準確性、鉆機操作手的熟練程度，以及裝藥參數合理選用等環節嚴格控制；

3.2 安全保證措施

(1)新上崗人員必須進行安全教育培訓，經考核合格才能上崗。

(2)按“自上而下，分層開挖”的程序進行土石方開挖作業。在多作業面同時進行作業時，應提前做好聯系和溝通工作，并在爆破前通知相關方。

(3)加強對爆破材料的管理，保證運輸、儲存、使用等環節中安全可靠，防止流失。

(4)爆破時，有關施工機械設備及人員必須迅速撤至爆破警戒范圍以外，無法撤離的機械設備采取安全防護措施，同時采取控制爆破。

4 主要危險因素以及預控措施

壩基爆破施工主要的危險因素以及預控措施見表3。

表3 壩基爆破施工主要的危險因素以及預控措施

續表3

5 結語

本次爆破的難點和重點在于爆破安全、超欠挖以及光面爆破效果控制。根據爆破效果，本工程制定的爆破施工方案完全滿足施工要求，爆破震動控制在允許范圍內，未對邊坡和基坑造成擾動和破壞；爆破飛石均控制在合理安全范圍，未發生任何設備及人身傷害事故，經濟指標符合預期要求。