摘要：结合某扩容改造水电站调压井石方开挖时因场地空间限制及地质情况复杂等施工难度，采取先施工竖井连通下部引水隧洞作为出渣孔、采用“Y”型掏槽爆破方式分层分部位进行爆破等技术措施，成功完成调压井石方开挖任务，保证了施工安全，同时取得了较好的经济效益，为该方法在类似工程中的应用提供了成功范例。
关键词：水电站；调压井；爆破
1 工程概况
1.1 工程简介
图1-1 调压井平面布置图 图1-2 调压井纵剖面图
某水电站扩容改造是在原有基础上，新增一台装机容量50MW机组。水电站扩容改造建筑由新建引水系统、厂房系统等组成。引水系统由引水隧洞、调压井等组成。其中调压井为开敞圆筒型阻抗式。井筒断面为圆形，大井内径19.0m，井顶高程75.0m，底板高程45.0m。调压井下隧洞中心线高程为17.10m。调压井下面为一个方形洞，后接14m长渐变段，由7.5m×7.5m方形断面渐变为洞径D=7.50m的圆形断面。调压井平面布置图和纵剖面图见图1-1和图1-2。
1.2 工程地质
调压井所处位置地面高程75 m～115m，山坡坡度45°～50°，较陡，从上向下为4m左右坡积层，4.7m左右全风化带和25.3m左右强风化带，以下为弱风化带，强风化带夹有较多全风化及弱风化岩，陡倾角裂隙发育，岩石破碎，工程地质条件较差。调压井围岩分类从上向下为：高程▽75m～▽58m为Ⅴ类围岩；高程▽58m～▽22.85m为Ⅳ类围岩。
2 爆破方案的选定
2.1中深孔爆破方案
调压井开挖直经为20.6m，断面面积为333.12m2，属特大断面洞室。根据实际情况，在爆破施工方法上采用“中深孔分层，掏槽形成临时空面，分块进行爆破”施工的全断面开挖方案进行钻孔，钻孔分层高度为5.2m，钻孔数量及单段药量经过参数计算确定。
2.2 浅孔爆破方案
浅孔爆破方案，即使用φ38～φ40手风钻，分层高度为2.0～2.5m，采用中心和斜孔掏槽方案，分两步进行：第一步先用斜孔掏槽方法形成临空面；第二步，利用临空面进行爆破施工，完成分层爆破的循环施工。其特点为分层次数较多，循环周期长。
2.3 爆破方案的比较和选择
根据中深孔、浅孔爆破方案的比较分析得知：调压井爆破施工宜选用φ76潜孔钻实施中深孔分层掏槽，分块实施弱松动的爆破施工方案。
3 爆破施工参数设计
3.1 Y型掏槽孔爆破参数
图3-1 Y型掏槽孔布置示意图
调压井因设计上其上、下部开挖直径不同，根据实际施工要求及考虑操作上的可行性，在进行调压井爆破开挖设计时，采用垂直钻孔形式，钻孔孔径为φ76潜孔钻，钻孔分层高度为5.2m。
因其上部开挖直径较大，在实施竖向爆破施工时，必须考虑开创竖向临空面的形式。根据调压井的结构设计现状和型式，为了方便施工并确保建筑结构的安全，在掏槽方式上选择“Y”型掏槽方案，掏槽的开挖高度为5.2m，直径调压井为20.6m；掏槽形成后实施分块爆破作业方案，分块块数和爆破次数应根据水工结构物的抗振要求及地质结构情况综合进行考虑。爆破钻孔布置和参数设计如下图3-1和表3-1所示。
3.2扇形墩台爆破参数设计
Y型掏槽孔形成后，可根据周边实际情况进行墩台爆破。扇形墩台钻孔爆破可使用宽孔距，小排的爆破施工方法，分2～3次，进行弱松动控制爆破施工，在靠近井壁处采用光面爆破法作业，爆破参数详见表3-2：
3.3 装药与堵塞
炮眼采用反向装药起爆，连续装药结构，底眼非起爆药包用炮棍压胀填满炮孔。为了控制最大段起爆药量及避免爆破地震的叠加采用微差爆破时差25ms～50ms的段别。炮孔内按设计段别电雷管引爆炸药。结合钻孔Φ42mm和便于装药和防水，选用Φ32mm药卷乳化炸药。装药结构示意图3-2所示。
图3-2 装药结构示意图 图3-3 电雷管起爆非电网路示意图
隧洞、竖井爆破时，为了避免杂散电流的影响，采用电雷管起爆非电网路。爆破网路设计的基本原则是，既要安全、可靠，又要最大限度地控制单段起爆药量，降低爆破地震波对建筑物的影响。在爆破孔数较少，雷管自身段别满足施工需求时，采用50 ms间隔的孔内雷管延期，孔外簇联起爆网络，单发电雷管起爆的导爆管数不宜超过20根，并且导爆管应均匀分布在雷管周围，绑扎紧，而且雷管的聚能穴方向与导爆管传爆方向相反。示意图如3-3所示。
3.4 起爆方式
起爆方式采用微差爆破，先起爆掏槽孔，接着起爆辅助孔和周边孔。
3.5 爆破飞石防护
在进行爆破时，要对爆破飞石进行控制，并做一定的防护，控制炸药单耗，保证堵塞长度，控制爆破飞石，具体防护体系如图3-4所示。
图3-4 竖井防护体系示意图
4 施工方法说明
4.1 技术交底
应对钻孔工人进行技术交底，将布孔原则，钻孔允许偏差等技术要求传达给所有施工人员。要通过技术交底使每个作业人员都清楚爆破的范围，钻孔的方向、孔距、排距和深度等钻爆参数，边缘部分炮孔药包的最小抗线，钻孔中注意的问题等内容，确保爆破质量和效果。
4.2 炮孔定位
设计及有关人员事先将炮孔中心位置按设计图用锄头挖小孔或红油漆准确标在爆区内。按照钻孔的深度准备钻杆，垂直（或接近垂直）的炮孔钻凿时一般采用换杆的方式，作业前要根据钻孔要求准备好各种不同长度的一组钻杆，最短者不宜超过0.5m，每相邻两根钻杆的长度差不大于0.5m，最长的钻杆应满足钻孔深度的要求。每个炮孔开钻前要保证开口位置合理，与相邻四周炮孔的距离应保证孔距和排距的要求，避免炮孔的距离过大或过小，发现位置不合理时及时纠正；有时炮孔在倾斜面上，为方便开口，应使钻杆和岩石表面垂直或采用其他的方法，确保孔口在预定位置。
4.3 钻孔施工
钻孔作业时应注意以下几点：
（1）靠近边坡施工时应先清理边坡上的浮石，保证作业中的安全；
（2）清理炮位，开钻前应先将炮孔附近的浮石、碎石碴等清理干净，直至方便开钻的硬底，避免开口不便或卡钻、堵孔等情况发生；
（3）爆区边缘部分的炮孔开钻前应估计最小抵抗线的大小，当发现抵抗线与设计相差在10%以上时，应调整钻孔的位置、方向和深度；
（4）开口深度1cm后及时调整钻机和人员的位置，保证钻孔角度符合设计要求。并防止在孔口位置形成不利于装药的弯曲段；
（5）每个炮孔钻完后，应立即采用强力吹风的方式将炮孔中残存的碎屑吹出，保证钻孔的深度和装药作业的顺利；
（6）取出炮孔内的钻杆后，立即用纸板、草或编织物将孔口堵塞，防止碎碴等物落入孔内而堵住炮孔。
4.4 炮孔验收
炮孔钻好，由技术人员验收，验收的主要内容一般有检查炮孔深度和孔网参数、复核前排各炮孔的抵抗线、查看孔中的含水情况。偏差不大于20cm为合格，抵抗线不符合技术交底的孔应废弃，验收合格后方可装药施工。
4.5 炮孔装药
浅孔爆破装药前的准备工作应按以下步骤进行：
（1）先用炮棍插入孔内，检查孔内积水情况及炮孔深度；
（2）检查孔距、排距和前排孔的抵抗线（底盘抵抗线和最小抵抗线），为最后调整核实装药量提供依据；
（3）清理炮孔内钻屑和排水，可用掏勺掏出孔内留有的钻屑，或用压气管通入孔底，利用压缩空气将孔内的钻屑和水吹出。
装药时应注意以下事项：
（1）装药时要防止药包与雷管脱离而引起拒爆。
（2）孔内装入起爆药包后严禁用力捣压起爆药包，防止早爆或将雷管脚线拉断造成拒爆。
（3）装药时要保证炸药的连续性，以免影响爆轰波的传递。
（4）装药密度要适中，一定的炸药密度可增加爆破威力；密度过大会影响炸药的起爆感度，甚至会出现拒爆。
（5）装药由专业技术人员指导，由熟练的爆破员持证上岗作业。
（6）装药前用压风吹孔，将炮孔泥砂吹净，由专业爆破作业人员将炸药送到相应的孔位，放好雷管；药卷要装到底，药卷间不留空隙、泥砂，然后堵塞。
4.6 堵塞与联线
堵塞用木质炮棍堵粘土，严禁使用铁器冲击炮孔内药包、雷管，即将粘土送入炮孔，用木质炮棍适当加压捣实，直至孔口，即进行全填塞。
以上工作全部完工后，由专业爆破的、有经验的操作人员联网，经反复检查无误后开始警戒。
4.7 安全警戒
（1）安全警戒方案
为了保证爆破施工的安全，在爆破作业前在本工地、周边道路主要位置张贴爆破告示，并正式发出爆破施工通知书，告知对方本工程爆破时间段。在爆破施工作业时，所有人员撤离出爆破施工的区域，相关人员到警戒点负责警戒，。统一爆破警戒信号和起爆信号，在确保在场人员撤离至地面安全警戒范围后方可进行爆破。爆破作业有关人员，爆破员要鸣笛示警两次，每次最少应吹三次长音哨子，确认安全后，方可下达起爆命令。爆前应进行现场清人，警戒范围为爆区周围200米。
（2）起爆命令
一旦全部警戒工作完成，由爆破班长再次联络各警戒点，确认无误后，下达起爆命令。
（3）爆后检查
爆破后5分钟，由专业的、有经验的爆破员到现场进行检查，查看是否有盲炮，如发现盲炮要及时处理。
（4）解除警戒
爆破完毕，经技术人员检查现场无误后，由爆破班长下达解除警戒命令。
5 结束语
本项目调压井石方开挖施工时，因场地空间限制及地质情况复杂等施工难度，采取先施工竖井连通下部引水隧洞作为出渣孔、采用“Y”型掏槽的爆破方式分层分区进行爆破等技术措施，在项目实施过程中无发生安全责任事故，加快了施工进度，节约了施工成本，得到了业主的一致好评，同时为同类型项目石方爆破施工提供了较好示范作用
参考文献
[1]GB 6722-2014 《爆破安全规程》
[2]DL/T 5135-2013 《水电水利工程爆破施工技术规范》
[3]中国工程爆破协会，汪旭光 《爆破设计与施工》，治金工业出版社
论文作者:钟东丽
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第11期
论文发表时间:2018/9/4
标签：钻孔论文; 雷管论文; 作业论文; 警戒论文; 钻杆论文; 药包论文; 高程论文; 《建筑学研究前沿》2018年第11期论文;