高生水電站大壩高邊坡薄層開挖爆破控制技術淺析

楊槐

（貴州中水能源股份有限公司遵義分公司，貴州 遵義 563000）

一、工程概況

貴州省務川縣高生水電站工程大壩所處河谷地形為略對稱的“U”型谷，兩岸坡頂高程為520m，自然邊坡高181m，河谷寬高比4.4:1，壩址兩岸地形較陡，地形坡角為73～80°。枯水期河水位339m 左右，寬21～32m，水深3～6m，正常蓄水位420m 高程時，河谷寬87～94m。壩址區為斜向坡，右岸為逆向坡。由上至下分布有兩層陡崖，設計邊坡坡度1:0.5，開挖總高度210m 左右，開挖厚度在5m-18m。壩址兩側高邊坡主要以泥頁巖、粉砂巖及灰巖為主，中間存在有斷層、裂隙及泥質夾層等地質構造。石方開挖總量為約40 萬m3。

二、開挖總體方案及控制標準

（一）開挖總體方案

大壩壩址邊坡石方開挖屬于高邊坡開挖，由于其開挖長度、深度和工程量均較大，開挖厚度相對較薄、坡度較陡，為加快施工進度，石方開挖采用深孔梯段微差控制爆破、預裂爆破等開挖方法，自上而下、分層開挖。壩肩EL.427.20m 以上開挖分層根據馬道間高差控制在5m，壩肩EL.427.2m～EL.320m 開挖分層根據馬道間高差控制在10～15m。

為保證開挖尺寸、邊坡穩定及開挖質量，保證建基面巖層的完整性，深孔梯段周邊孔按照設計邊坡1:0.5 坡比深度進行鉆孔，采用預裂爆破。本工程鉆孔預裂孔采用YQ-100B 型鉆機鉆孔、主爆破孔采用ROC D7 型鉆機進行鉆孔，鉆孔直徑90mm。預留馬道部位采用預留保護層進行開挖，保護層，保護層采用YT-28 型鉆機鉆孔，鉆孔直徑42mm，水平預裂爆破。

（二）控制標準

在開挖爆破施工，由于爆破周邊存在有村莊及新澆筑混凝土、噴混凝土，確保村莊最近房屋及混凝土的安全尤為重要。

按照GB6722-2011《爆破安全規程》及《水利水電工程爆破施工技術規范》（DL/T5135—2016）等規范規定，并參照國內有關控制爆破工程的實踐經驗，確定鄰近建筑物爆破質點振動速度安全控制標準為：良好設計的磚混結構：2.5cm/s；新澆筑混凝土5-7cm/s。

三、開挖爆破控制技術

爆破施工前先提出爆破試驗方案，批準后進行爆破試驗。爆破試驗基本達到預期效果，爆破參數均滿足設計要求，局部根據邊坡及巖層情況在實際操作中進行調整。

（一）爆破器材選擇

炸藥采用2 號巖石乳化炸藥，具有防水防潮性能，保證了正常起爆，有效防止瞎炮；起爆雷管選用8 號瞬發電雷管，性能安全可靠，質量得到保證；孔內采用非電毫秒導爆雷管，具有抗水性，不受雜散電流及感應電流影響，爆破網絡連接形式多樣及實現炮孔兼微差起爆方法靈活等優點，本工程使用MS2、MS3、MS5 及MS14 等段次的非電毫秒雷管。導爆索選用6mm 塑料導爆管，用來進行預裂爆破，取得了良好的效果。

（二）爆破參數的確定

大壩左右壩肩開挖采用深孔梯段爆破，周邊采用預裂爆破。根據爆破試驗參數及經驗選定孔距a=3.0m-3.5m、排距b=2.0m-2.5m 作為布孔參數，孔深10m-15m，預留2m 采用YT-28 型手風鉆進行保護層開挖。周邊孔采用預裂爆破，孔距0.8m-1.0m，在竹片上綁扎炸藥，分段間隔裝藥。主爆破孔及預裂孔均采用MS2、MS3、MS5 及MS14 等段次的非電毫秒雷管分段起爆。采用電雷管引爆。

1.深孔梯段主爆破孔參數

巖石分層深孔梯段開挖，采用從上而下的施工方法。每爆塊先用挖機清挖覆蓋層，為爆破塊創造良好的臨空面，并在前緣布置加密孔，以彌補巖石自然坡厚度不均所造成的前排抵抗線不均的缺陷。開挖鉆孔設備以金科590-B 型孔鉆機為主，YT-28 手風鉆輔助。開挖采用拋擲爆破，盡量將爆破石渣拋至底部集渣平臺。深孔梯段爆破參數詳見表1。

表1 梯段爆破主鉆孔參數表

2.邊坡預裂爆破參數

邊坡采YQ100B 型潛孔鉆造預裂孔，孔深可為10～17m，YQ100B 潛孔鉆機造預裂孔，并需搭設鉆架配合鉆機鉆孔，預裂高度以馬道（平臺）高差為準，水平馬道采用手風鉆造水平預裂孔。起爆時，預裂孔超前第二排（即緩沖孔）100ms～300ms 起爆，預裂或光面爆破前排的緩沖孔與預裂線的排距一般為1.5m，裝藥量較前排梯段爆破孔減少1/2～1/3。堵塞長度一般為2.0m，選用預裂爆破鉆爆參數見表2。

表2 預裂爆破鉆爆參數表

（三）爆破方法及程序

1.鉆孔

根據測量提供數據，按照爆破設計鉆孔參數，由專門技術人員進行布孔。

2.裝藥及堵塞

本工程主要采用人工進行裝藥。裝藥前必須認真進行技術交底，分組進行，專人負責。裝藥后采用砂或鉆孔巖粉，以減少石料雜質含量，堵塞時應將頂部搗實。預裂孔采用間隔裝藥結構，2 直徑25mm 藥卷間隔綁扎在竹片，底部加強藥量，堵塞長度1.0m。緩沖孔采用連續裝藥，裝直徑60mm 藥卷，孔內裝2 發MS14 非電毫秒雷管。主爆破孔采用用連續裝藥，裝直徑70mm 藥卷，孔內裝2 發MS14 非電毫秒雷管（兩雷管聚能穴相對）。緩沖孔比主爆孔裝藥減少1/3～1/2。具體詳見圖1、2、3。

3.聯網及起爆

孔梯段爆破采用孔間微差順序爆破網絡，這種塑料導爆管毫秒雷管接力起爆網絡，能有效地將多孔齊爆變為多孔分段或單孔接力起爆，且前爆孔為后爆孔提供新的臨空面，能充分利用爆破能量，爆破時增加巖石相互之間碰撞次數，爆破巖塊的塊度小，單段起爆藥量少，極大減小了爆破振動對保留巖體的影響。爆破網絡采用導爆索--導爆管起爆網絡,網絡連接均采用雙發雷管。預裂孔采用MS2 分段起爆；緩沖孔及主爆孔空間采用MS3 段次雷管空間微差；各排孔之間采用MS5 段次雷管排間微差。具體詳見圖4。

四、開挖爆破監測成果

（一）質點震動速度計算與最大單響取值

對本工程的開挖采用預裂爆破減少爆破轟波對開挖邊坡的影響、梯段爆破控制單響藥量等控制爆破措施，還需對新澆混凝土、新噴混凝土、村莊房屋鄰近開挖施工進行控制爆破，根據質點安全振動速度嚴格控制單響藥量，通過控制單響藥量將爆破震動控制在設計允許的安全范圍內。

根據《水利水電工程爆破施工技術規范》（DL/T5135—2016）附錄B、附錄B1，質點振動速度傳播規律的經驗公式如下：

式中：V—質點振動速度，由附錄B 查得砼齡期7～28 天，V 為5～7cm/s，取V=6cm/s。

Q—爆破時藥量分布的幾何中心至控制點的距離，m。

K，a—與場地地質條件、巖體特性有關的系數，對于壩基硬巖暫定為K=150，a=1.7。

根據以上條件，可計算出新（噴）砼安全距離允許的最大單響藥量見下表4。

表4 安全距離與最大單響藥量關系表

（二）爆破監測成果

1.測點位置

①附近最近民房，為1#測點。

②已噴（澆筑）混凝土，為2#測點。

③攬機基礎，為3#測點。

均監測水平切向、鉛垂向以及水平徑向質點振動速度。

2.檢測成果

爆破振動監測成果見表5。

表5 爆破監測成果表

五、結束語

高生水電站大壩左右壩肩在開挖過程中采用控制爆破技術，經過檢測，新澆混凝土、新噴混凝土、村莊房屋及邊坡本身安全震動速度全部滿足設計要求，爆破后對周邊新澆筑混凝土沒有產生影響，確保邊坡安全穩定。另外，開挖過程中嚴格控制開挖質量，開挖爆破孔殘留率95%，表面局部不平整度小于8cm，最大起伏差不超過10cm，斷面測量成果表明無局部欠挖，平均超挖5cm，最大超挖10cm。開挖總時間大大縮減，提前完成開挖任務，為后期其他項目施工爭取寶貴時間。