淺談孤山航電樞紐工程一期基坑控制爆破開挖施工技術

王秀紅 程選勤

摘? 要：孤山航電樞紐壩址區基巖為淺變質巖，其巖性主要為片巖類和大理巖類。F109斷層從右岸壩肩到機組段縱向穿過，裂隙發育完全，富裂隙水和淺層承壓水。在結構復雜、預裂爆破范圍廣，建基面平整度要求高等諸多不利因素的影響下，通過邊坡預裂爆破、掏槽開挖爆破、預留保護層開挖及預留緩沖孔等控制爆破有效地保證開挖質量。

關鍵詞：控制爆破? 開挖? 施工技術? 研究

中圖分類號：TM73 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）04（c）-0021-03

Discussion on the Construction Technology of Controlled BlastingExcavation for the First Stage Foundation Pit

of Gushan Navigation Power Junction Project

WANG Xiuhong? CHENG Xuanqin

（Sinohydro Bureau 3 Co.，Ltd.， Xi'an，Shaanxi Province， 710000? China）

Abstract： The bedrock in the dam site area of Gushan navigation power junction is composed of shallow metamorphic rock， and its lithology is mainly schist and marble. Fault F109 passes through the dam abutment on the right bank longitudinally from the dam abutment to the location of the unit. The fractures are fully developed and are rich in fracture water and shallow confined water. Under the influence of many unfavorable factors， such as complex structure， wide range of presplitting blasting and high requirement of smoothness of foundation surface. Through slope presplitting blasting， cutting excavation blasting， reserved protective layer excavation and reserved buffer hole control blasting， the excavation quality can be effectively guaranteed.

Key Words： Controlled blasting; Excavation; Construction technology; Research

孤山航電樞紐位于漢江干流白河（夾河）電站～丹江口水庫回水末端河段內，工程以發電、航運為主。水庫正常蓄水位177.23m，正常蓄水位以下庫容1.09億m3，水庫總庫容2.12億m3，電站裝機容量為180MW，多年平均發電量5.90億kW·h，規劃航道等級為Ⅳ級。一期主體基坑開挖主要包括右左岸非溢流壩、安裝場、電站廠房、泄洪閘、船閘等建筑物組成。

1? 工程地質條件和技術難點

壩址區基巖為淺變質巖，其巖性主要為片巖類和大理巖類。其中片巖類主要分布在壩址左岸及江心洲上下段大理巖類主要出露于江心洲及右岸壩肩岸坡上。廠房段地面高程154.0～158.0m。河床砂礫卵石層下伏基巖為∈2y3厚層狀云母大理巖，地基無強風化巖體分布，弱風化巖體厚度0～4m，弱風化巖體底板高程大于139.5m，以下為微新巖體。施工時因巖石裂隙發育，導致基坑滲漏水大，且有富裂隙水和承壓水的綜合作用。F109斷層從右岸壩肩到機組段縱向穿過，破碎帶及影響帶構造復雜影響爆破效果[1]。

2? 主要控制爆破施工方法及質量控制要點

2.1 邊坡預裂爆破

為減少對左右岸邊坡開挖邊線外側保留邊坡及馬道的破壞和擾動，取得較為平整的開挖斷面。對廠房基坑邊坡開挖采用預裂爆破和臺階法松動爆破相結合的方法施工[2-3]。

2.1.1 鉆孔前測量放點

為保證預裂邊線準確無誤，在鉆孔前根據爆破設計對預裂孔進行放樣，同時在預裂孔點位前方4～6m的處測出與之相對應的方向點。施工時測量人員給現場施工員提交一份記錄有“序號、樁號、高程、孔深、傾角”的記錄表并做好交底工作，雙方逐點確認。經檢查無誤后由現場施工員依據鉆爆設計及測量記錄表負責指揮鉆孔作業。

2.1.2 鉆孔

依據交底資料現場施工員通過三腳架垂球線和地質羅盤檢測鉆桿方向和角度，施工時指揮鉆機操作手調整鉆桿方向及角度，經過反復觀測調整，直到確保調好后才開始鉆孔。通常剛開始鉆孔時，可能受風壓及鉆臂擺動等因素導致預裂孔方向或角度的偏移，施工時重點控制首根鉆桿精度。孔口時需在鉆桿的0.5m、1m、2m處分別校核一次，后續每增加一根鉆桿重復校核一次直至成孔，成孔后用測繩測量孔深，當深度達到設計要求[4]。

2.1.3 裝藥結構

在裝藥之前需要對已經造好的孔進行質量檢查，主要包括孔的開口位置、深度等參數，合格后方可進行裝藥。為保證不偶合結構及炸藥分布的均勻性，預裂孔采用φ32mm乳化炸藥，按照爆破設計要求線裝藥密度用膠布導爆索和炸藥藥卷均勻的綁扎到竹片上。為確保預留基巖的完整性，保證藥卷放在預裂孔中間，竹片寬度不小于3cm，且比較平順[5]。爆破是達到緩沖、反射開挖爆破的振動波，使之獲得較平整的開挖輪廓。

當藥串裝好后，立即采用柔性材料進行孔口堵塞封孔。正確做法是用炮棍壓入孔口下約1.5m位置，然后再填入黃土或細炮灰，以避免孔口堵塞時黃土或炮灰掉入孔內底部。其目的是填塞段以下形成有效的空氣層，確保預裂爆破的不偶合系數達到設計要求，保證預裂爆破的效果。

2.1.4 起爆網絡聯接及爆破

為控制單響藥量不超過20kg，將導爆索干線切斷，中間接MS2（或MS3）段非電雷管進行毫秒延時。為保證預裂爆破的效果，預裂孔比相鄰臺階法松動爆破早75～100ms起爆，在臺階法松動爆破之前，沿設計輪廓線先爆出一條具有一定寬度的貫穿裂縫。起爆網路聯接在爆破安全員的監護下嚴格按照爆破設計施工，聯網完畢經檢查確認無誤后，在規定爆破時間內對總網絡進行起爆。

2.2 緩沖孔設置

根據地質資料及開挖施工爆破設計，為避免主爆孔臺階松動爆破對預留邊坡的破壞，在預裂孔與鄰近的一排梯段主爆破孔之間設置緩沖孔。根據開挖施工實驗確定，緩沖孔距鄰近梯段孔距離w=b，緩沖孔距預裂面的距離s=（2/3）b，孔距L=（1/2）a（其中，a為梯段爆破孔間距，b為梯段爆破孔排距）[6]。

2.3 溝槽開挖

溝槽開挖爆破應首先沿槽壁進行預裂爆破，形成預裂面。然后采用小藥卷+毫秒雷管進行分層爆破。溝槽兩側的預裂不得同時起爆，若要求兩側的預裂爆破同時起爆，則其中一側應至少滯后另一側60～100ms。寬度小于4m的溝槽，采用手風鉆機造孔，炮孔直徑為Φ42mm，炮孔深度不大于1.5m。對于寬度在4m以上溝槽，采用Φ32～70mm藥卷進行爆破，并應盡量采用淺孔梯段爆破[7]。

2.4 預留保護層開挖

為保護建基面巖體的完整性，施工時臨近建基面巖石開挖采用預留1m厚保護層，保護層采用TY-28手風鉆鉆采用底部水平孔光面爆破和液壓破碎錘修整結合的開挖方法。手風鉆鉆孔孔徑為42mm，藥卷直徑32mm。對較為破碎的部位預留20～30cm的撬挖層，進行人工撬除至建基面。

3? 主要鉆爆設計

3.1 基坑大面積石方開挖采用梯段爆破

自上而下分層開挖，施工時先開先鋒槽創造臨空面，以大孔距、小排距的布孔方法，提高爆破效率;梯段爆破以排間微差為主，單響藥量≤300kg，臨近建基面主爆孔終孔位置距下部水平預裂孔，應滿足當孔徑為90mm時為0.7m，孔徑為20mm時不小于0.3m要求;并滿足質點振動速度的要求。主要鉆爆參數見表1。

3.2 邊坡預裂（光面）爆破

主爆孔與預裂（光爆）孔之間布1～2排，緩沖孔設置原則為其孔距、排距及裝藥量較主爆孔減少1/2～1/3，預裂（光爆）爆破分段藥量控制在20kg以內，主要預裂（光面）鉆爆參數見表2。

3.3 保護層爆破

保護層開挖采用TY-28手風鉆鉆水平孔毫秒微差起爆一次爆除開挖。主要鉆爆參數見表3。

4? 結語

優化空間布局，合理的劃分施工區域。采用“一炮一設計”原則，合理安排鉆孔和開挖運輸設備，確保施工進度。工程地處居民區，爆破風險等級高，爆破安全管理難度大。為確保周邊居民區安全，采取合理布置爆破質點振動速度檢測，及時調整單孔裝藥量，爆破網絡等措施。孤山航電樞紐一期基坑開挖通過科學的規劃，精心的施工組織施工，通過邊坡預裂爆破、掏槽開挖爆破、預留保護層開挖及預留緩沖孔等施工工藝，施工取得了良好的效果，對類似工程有一定的借鑒意義。

參考文獻

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