烏東德水電站左岸地下電站主廠房第Ⅰ層擴挖爆破試驗總結

徐傳波

摘 要 現場爆破試驗時，發現初擬爆破雷管段數較多，單耗較大，爆破后石渣較破碎，且爆破飛石飛出約50m以上。應對該爆破參數進行調整，確定最優爆破參數。實際爆破過程中應該減小單響藥量，最大單響藥量控制在20kg～25kg之間，以確保爆破振動速度控制在要求范圍內。最優爆破設計爆破半孔率達95%以上，巖壁較平整，超欠挖在10cm以內，排炮錯臺在15cm以內，爆破后石渣較均勻，爆破質點振動速度和聲波測試均滿足技術要求。

關鍵詞 單耗 爆破質點振動速度 聲波測試

中圖分類號：TD235 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）07-0048-02

1 項目概況

1.1 地質概況

烏東德水電站左岸地下廠房位于峽谷岸坡內，主廠房外側端墻距岸邊距離約90m，上覆巖體厚，埋深250m～550m。主廠房的開挖尺寸為333.00m×30.50m（32.50m）×89.80m。主廠房穿越落雪組（Pt21）地層，巖層走向近EW，傾向SW，傾角70°～85°，為一套淺灰質的碳酸鹽巖，局部可見A類角礫巖和B類角礫巖。主廠房洞軸線與巖層走向夾角約30°～40°。主廠房圍巖類別以Ⅱ類為主，洞室基本穩定，局部存在隨機塊體穩定問題;Ⅲ類圍巖局部穩定性差，圍巖強度不足局部可能產生塑性變形。主廠房圍巖主要為Pt2l3-1的灰巖，主廠房大部分處于地下水位之下，受順層溶蝕影響，施工中儲存于巖溶縫隙和小的溶洞的地下水及山體側向補給的地下水可能進入主廠房中，形成局部脈狀集中式涌水。

1.2 試驗內容

2013年10月16日至2013年11月3日，結合現場實際情況，分別在主廠房下游側樁號Yc=1+276～1+217段進行了4次爆破試驗。具體試驗為左岸主廠房頂拱下游邊墻，巖石類別均為厚層灰巖，樁號分別為Yc=1+276～1+273、Yc=1+273～1+270、Yc=1+226～1+223、Yc=1+220～1+21，監測內容為振動測試、聲波檢測。

2 試驗過程

2.1 初擬爆破設計

按照試驗大綱初擬爆破參數如下：

開挖采用全斷面開挖，主爆孔間距92～150cm，排拒80～120cm。頂拱光爆孔間距50cm，側墻光爆孔間距50cm，底孔間距73cm，崩落孔與周邊孔孔深均為4.0m。

主爆孔和底孔裝φ32mm藥卷，連續耦合裝藥，堵塞長度100cm，頂拱與側墻光爆孔線裝藥密度210g/m，光爆孔均采用φ25cm藥卷，間斷不耦合裝藥，堵塞長度50cm。

現場爆破試驗時，發現上述初擬爆破雷管段數較多，單耗較大，爆破后石渣較破碎，且爆破飛石飛出約50m以上。應對該爆破參數進行調整，確定最優爆破參數。

2.2 最優爆破設計

如圖1所示。

3 爆破振動監測結果及分析

結果分析：平行洞軸向、垂直洞軸向和豎直向峰值振速衰減規律擬合系數均在0.9以上，擬合效果較好。基于以上回歸規律，計算可知在現有爆破設計最大單響藥量32kg下，爆源距10m處的質點峰值振動速度為8.6cm/s，據此可推算，在目前采用的爆破參數和爆破方案下，距離掌子面10m處的控制點爆破振動質點速度可以控制在10cm/s之下，但考慮到烏東德水電站左岸地下廠房的復雜地質條件，距掌子面10m處控制點的爆破振動應盡量控制在7.5cm/s以內，因此后續還應對爆破參數進行優化調整，進一步降低爆破振動對保留巖體的影響[1]。

實際爆破過程中有諸多因素導致爆破振動增大，如雷管誤差引起振動速度疊加，臨空面不合理，爆破邊界條件變化等其他因素也會導致爆破振動速度增大。所以，實際爆破過程中應該盡量減小單響藥量，最大單響藥量最好控制在20kg～25kg之間，以確保爆破振動速度控制在要求范圍內，減小爆破振動對圍巖及其他需要保護對象的影響。

4 聲波測試結果及分析

通過巖體的聲波檢測可以判定巖體的爆破損傷范圍。根據《水工建筑物巖石基礎開挖工程施工技術規范》（DL/T5389-2007），引入縱波波速變化率η來判定爆破損傷范圍或者評價巖體爆破開挖質量的好壞：

式中，VP1為爆破前所測巖體縱波波速，VP2為爆破后所測巖體縱波波速。

規范（DL/T5389-2007）中提出的具體評價標準為：，認為無影響或影響甚微，，認為影響輕微;，認為爆破對巖體開挖有影響或巖體開挖質量差。本次試驗中將以聲波降低率10%為基準，對巖體的損傷程度進行衡量，進而對本次試驗的爆破參數的合理性進行評價和優化。

面（光面爆破面）附近，爆后的聲波速度出現了明顯的下降段，這表明輪廓面附近巖體產生了不同程度的損傷。根據波速變化率10%的損傷閾值，考慮孔斜修正后可以得到不同孔位的損傷深度A孔0.42、B孔0.31、C孔0.45、AB孔0.41、AC孔0.43、BC孔0.43。

單孔的爆破損傷范圍在0.31～0.45m之間;跨孔的爆破損傷范圍在0.41～0.43m之間，跨孔與單孔損傷分布規律總體吻合得較好，爆破損傷范圍在0.45m以內。

第三層即將進入巖錨梁開挖，要求的圍巖松弛深度應控制在20cm（技術要求）以內，目前圍巖損傷范圍小于0.45m，基本可以滿足第Ⅰ、Ⅱ層開挖，但進入第Ⅲ層開挖后，應對爆破參數進一步優化，確保圍巖損傷控制在20cm以內。

5 試驗總結

1.最優爆破設計爆破半孔率達95%以上，巖壁較平整，超欠挖在10cm以內，排炮錯臺在15cm以內，爆破后石渣較均勻。

2.最優爆破設計的爆破質點振動速度和聲波測試均滿足技術要求（技術要求中要求質點振動速度不大于10cm/s，爆破影響深度小于50cm）。

3.上述最優爆破參數可在地下電站類似地質條件和結構形式下進行應用。

參考文獻：

[1] 臧紅.工業廠房消防給水施工方法探討[J].消防界（電子版），2015（04）：70-71.