王新建 【1】 张 宁【2】
【1】中国水利水电第十一工程局天池抽水蓄能电站工程项目部 河南南阳473000
【2】 河南省社旗县财政局投资评审中心 河南社旗473300
摘 要：面板堆石料爆破开采的主要作用在科学合理分配填筑石料，满足面板堆石坝的填筑技术参数，同时节约施工资源，减少施工成本投入，便于面板堆石坝快速集成，对未来抽水蓄能电站面板堆石坝填筑，具有较远的前景和极大推广价值。
关键词：面板堆石料，施工应用
1 工程概况
1.1 工程简介
天池抽水蓄能电站位于河南省南阳市南召县马市坪乡境内。上水库和下水库大坝均为钢筋混凝土面板堆石坝，坝体填筑材料分成垫层区、特殊垫层区、过渡区、主堆石区、次堆石区、排水棱体、坝体坡面防护砂浆、坝体上游坡面两油两砂碾层及大坝上游辅助防渗区。上水库混凝土面板堆石坝最大坝高118.40m，坝顶长416m，坝顶宽10m，坝顶高程1068.40m，填筑工程量约311万m3；下水库混凝土面板堆石坝最大坝高100.60m，坝顶高程540.6m，轴线长度288.6m，坝填筑量约155万m3。
坝体填筑料中的过渡料(3A)、上游堆石料(3B)、下游堆石料(3C)可直接利用开挖料，总量约为423万m3，其中上库大坝287万m3，下库大坝136万m3。其工程量见下表。
可直接利用开挖料的坝体填筑工程量表
1.2 堆石料主要技术参数
根据《河南天池抽水蓄能电站大坝填筑料碾压试验技术要求》中相关条款要求，对堆石料的技术参数要求如下：
堆石料分为上游堆石料(3B)和下游堆石料(3C)。其中，上游堆石区采用开挖的微风化～新鲜或弱风化花岗岩石料，最大粒径800mm，粒径小于5mm的含量不宜超过20%，粒径小于0.075mm的含量不宜超过5%。曲率系数为1～3，不均匀系数宜大于10。
主堆石料级配曲线(横坐标为粒径(mm),纵坐标为小于某粒径之质量百分数(%)
下游堆石采用开挖的弱风化及强风化下部花岗岩石料，最大粒径800mm，粒径小于5mm的含量不宜超过20%，粒径小于0.075mm的含量不宜超过5%。曲率系数为1～3，不均匀系数宜大于10。
次堆石料级配曲线(横坐标为粒径(mm),纵坐标为小于某粒径之质量百分数(%)
1.3 试验目的
由于面板堆石大坝填筑料全部来自主体工程的开挖料，因此，在主体工程开挖区内进行生产性爆破试验，达到以下目的：检验起爆网络的可靠性与适用性；确定安全、经济、合理堆石料开采颗粒级配的基本爆破参数；指导堆石料开挖爆破施工。
2 爆破试验
2.1 设计爆破参数
爆破试验开始前，根据现场实际围岩地质条件，结合《堆石料爆破试验大纲方案》，设计采用的爆破参数与实际实施的爆破参数如下：
设计爆破参数与实施爆破参数对照表
2.2 爆破器材及起爆网络
堆石料开采爆破试验采用“电力+导爆管起爆法”、“孔内+孔外”微差法实现分段微差起爆。具体为第一排、第二排、第三排、第四排孔内分别装Ms1、Ms3、Ms5、Ms7，孔外并联Ms1、Ms3、 Ms5段毫秒延期导爆管雷管，形成爆破网络，起爆时再并联瞬发电雷管，实现微差起爆，由施工员进行装药及网络连接全程监控。
根据起爆网络设计，结合现场对单孔装药量的统计，本次爆破总装药为1959kg，共分为12段，其中最大一段起爆药量(即最大单响药量)为300kg。实际爆破试验时所选用的炮孔布置及起爆网络如下图所示。
生产性爆破试验炮孔布置及起爆网络示意图
2.3 爆堆分布
本次生产性爆破试验位于左岸坝肩EL540.10m平台以上部分上游侧，爆破自由面位于爆区上游侧，为施工准备期沿原始地形修筑的施工出渣便道，平均宽度约为15m，施工平出渣便道下方为导流洞进口边坡原始地面，爆破自由面良好。爆破后，爆堆基本集中在原爆区及爆区上游侧施工出渣便道上。
2.4超径率
爆破后，经现场察看爆破粒径大于800mm的岩块，主要集中在爆破区面层，即炮孔堵塞段；同时，受岩层节理、裂隙与爆破振动影响，在紧临爆破区轮廓线的临时边坡顶面等部位，也产生了部分超径岩块。经现场初步统计与估算，最大爆破粒约为(长×宽×高)2.0m×1.5m×1.2m，方量为3.6m3，平均超径块石方量约为2.0m3，约有50块，超径总方量约为100m3，占本次爆破总方量的3.3%。
2.5 爆破振动监测
本次爆破作业时，在爆区靠山体侧、距离爆破区域中心水平距离为68m处，布设一爆破振动监测点，采用成都中科测控有限公司生产的TC-4850型爆破测振仪进行爆破振动监测。监测结果显示，距离爆破区域中心水平距离为68m处，最大质点位移速度为12.08cm/s，对应的半波主振频率为9.259Hz。具体详见附件：《20170825下库堆石料开采生产性爆破试验振动监测报告》。
2.6 爆破效果分析
堆石料开采生产性爆破试验于2017年08月25日18时成功爆破。爆破后，沿上游爆破自由面方面抛掷，爆堆基本集中在原爆区及爆区上游侧施工出渣便道上，施工区域及外围人员、设备未受到爆破有害效应影响，均处于安全状态。爆破时，在爆破区域中心水平距离为68m处的一组爆破振动监测点，监测到的数据为：最大质点位移速度为12.08cm/s，对应的半波主振频率为9.259Hz。爆破后现场未发现盲炮，雷管起爆率达100%；爆破粒径基本上控制在800mm以内，超径率约为3.3%。
2.7 爆破粒径检测
爆破后，在料源区采用1.6m³液压挖掘机装车，由15～20t自卸汽车运输至黄鸭河大桥上游中转料场。装料时指派专人指挥，严格控制超径料的装车，严禁粗料或细料集中装放。运输过程中，所有车辆均挂设标志牌，以避免混料。在现场监理工程师的见证下，采用“先量后筛”法对爆破粒径进行检测分析，现场按0.075、1、2、5、10、20、40、60、80、100、200、300、500、600、800mm等15量级进行分筛分或量测，筛分结果满足《河南天池抽水蓄能电站大坝填筑料碾压试验技术要求》中针对主堆石区坝料、次堆石区坝料的级配技术参数要求，其筛分检测数据及级配曲线如下图表所示。
爆破料颗粒级配现场工艺性试验
备 注《河南天池抽水蓄能电站大坝填筑料碾压试验技术要求》 日期：2017.08.25
下库主堆石料开采生产性爆破试验爆破粒径级配曲线图
下库次堆石料开采生产性爆破试验爆破粒径级配曲线图
2.8碾压后粒径检测
堆石料开采爆破试验结束后，将料源区的堆石料运输至黄鸭河大桥上游中转料场指定地点。在黄鸭河大桥上游中转料场分别进行了主堆石区、次堆石区的级配料碾压试验。主、次堆石料均采用进占法铺料，便于推土机跟进平整和运料车辆行驶，铺筑层厚度采用标杆划线进行层厚控制，人工辅助找平，以保证填筑层厚度和平整度满足要求。首先静压2遍后，测量松铺厚度。振动碾压时，在碾压试验区范围2m外起振，由专人指挥进行碾压，采用进、退全振动、错距法“W”型碾压。碾压时行车速度控制在2.0～3.0km/h。主、次堆石区坝料碾压试验时，干密度试验采用挖坑灌水法检测，含水率检测采用烘干法，级配分析采用筛网人工筛分法，现场渗透试验采用双环法试验。
主、次堆石料碾压试验均分为8个区域单元，碾压完成后，对碾压后的粒径进行检测，结果满足堆石料填筑碾压技术参数要求。主、次堆石料碾压试验有代表性的筛分检测级配曲线如下所示。
3 结论
综上所述，本次生产性爆破试验总体爆破效果较好，达到了预期目的；满足河南天池抽水蓄能电站大坝填筑料碾压试验技术要求，用于指导后期面板堆石料开采实施，节约施工资源，减少施工成本投入，便于面板堆石坝快速集成，对未来抽水蓄能电站面板堆石坝填筑，具有较远的前景和极大推广价值。堆石料开采的主要爆破参数如下：
说明：1、本爆破参数选用的炸药为散装、岩石膨化硝铵炸药，选用其他炸药时应进行换算；
2、施工时，应根据实际围岩地质条件、爆破自由面等情况对爆破参数进行相应的调整。
注：参考文献
（1）《爆破安全规程》GB 6722-2014
（2）《水电水利工程爆破施工技术规范》DL/T 5135-2013
（3）《水电水利工程爆破安全监测规程》DL/T 5333-2005
（4）《水电水利工程天然建筑材料勘察规程》DL/T 5388-2007
（5）《建筑边坡工程技术规范》GB 50330-2013
（6）《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》DL/T 5389-2007
（7）《水工建筑物地下工程开挖施工技术规范》DL/T 5099-2011
（8）《水电水利工程施工地质规程》NB/T 35007-2013
（9）《水电水利工程施工测量规范》DL/T 5173-2012
（10）《水电水利工程土建施工安全技术规程》DL/T 5371-2007
（11）《混凝土面板堆石坝施工规范》DL/T 5128-2009
（12）《碾压式土石坝施工规范》DL/T 5129-2013
论文作者:王新建,张宁
论文发表刊物:《中国住宅设施》2018年3月上
论文发表时间:2018/11/19
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