摘要：岩塞爆破是一种水下控制爆破，为修建隧洞的取水口，避免在深水中建造围堰，采用岩塞爆破是一种经济而有效的方法，但岩塞爆破施工难度较大，且岩塞爆破施工与明挖和洞挖爆破施工有着很大差别，岩塞临水面水下地形难以精确测定，临水界面的地层风化深度和透水性对施工影响较大，虽然施工难度大，但岩塞爆破必须做到“爆通、成型、安全”。
关键词：岩塞；水下爆破；预灌浆；气垫；钻孔
1 概述
长甸电站改造工程引水系统工程位于辽宁省丹东市宽甸县中朝边界的鸭绿江右岸，改造工程为引水式水电站。工程进水口位于水丰大坝右岸上游约650m处，进水口底高程为60m，岩塞体在水库设计死水位以下35m，进水口由岩塞爆破形成。
岩塞进水口由岩塞体、连接段和集渣坑组成。岩塞体厚度为12.5m，呈上游端大、下游端小的圆台形，下游端直径为10m、向上游扩散角为10º。连接段在岩塞体下游，长10.0m，开挖为为半径5.6m的圆形断面，混凝土衬砌厚度为60cm。集渣坑底板长68.0m、宽为10.0m，上游段高度为26.71m、下游端高11.2米，顶拱与水平面成10º角，混凝土衬砌厚度为60cm。
2 施工程序
岩塞进水口系统岩塞体施工的主要施工程序如下：库岸岩塞水下地表预处理→集渣坑施工→连接段施工→引水洞封堵→岩塞进水口爆破前水下测量→排孔施工→装药→充水/补气→爆破→爆破后的施工。
3 施工方法
（1）库岸岩塞水下地表预处理：
进口岩塞在集渣坑开挖之前，就需安排库岸岩塞水下地表预处理，包括进水口顶部边坡的土石方明挖和边坡支护、预灌浆施工。
（2）集渣坑的施工：
集渣坑的施工包括集渣坑的开挖、支护、混凝凝土衬砌、灌浆等内容。其中集渣坑的开挖分三层进行，上层开挖沿集渣坑顶拱轴线方向钻孔、光面爆破，二、三层利用风动潜孔钻钻竖直孔、预裂爆破。
（3）连接段施工：
集渣坑的施工完成后，便进行岩塞体连接段的施工。连接段的施工包括连接段的开挖、支护、混凝土衬砌和灌浆施工。岩塞体连接段的开挖采用钢管从集渣坑底板搭设脚手架作为工作平台，用手风钻钻孔，爆破参数参照集渣坑顶拱的开挖参数并进行不断调整，严格按照设计变现进行开挖。为防止爆破震动对岩塞体产生破坏，连接段爆破开挖的循环进尺控制在0.5m以内。
（4）引水隧洞的封堵、及气泡帷幕施工：
岩塞体连接段混凝土衬砌完成后，开始对闸室下游的引水隧洞进行临时封堵，以保证岩塞体爆破时达到要求的强度。引水洞的临时封堵按照设计图纸要求的位置用混凝土进行封堵。封堵混凝土浇筑完成后，在封堵混凝土的上游面（即迎水面）气泡帷幕的管道安装，具体方法是：在封堵混凝土上游面每40cm间距水平、通长固定一根Φ48mm钢管，钢管上每50mm钻一个5mm的孔，每根钢管都与和主供风管路连接、两端封闭，主供风管路从闸门井通气孔经闸室交通洞与空压机相联接。在封堵混凝土上游侧引水隧洞冲水后、进口岩塞体爆破前，启动空压机向封堵混凝土上的Φ48mm钢管供高压风，在封堵混凝土表面形成气泡帷幕，以缓冲爆破冲击波、防止冲击波对封堵混凝土形成过大的冲击。临时封堵混凝土在岩塞体爆破后进行拆除。
（5）岩塞体迎水面地形的测量及地质情况的观察。岩塞体爆破孔孔底到岩塞体迎水面表面的距离以及岩塞体地质情况是岩塞体爆破成功与否的关键。采用先进的测厚仪对厚度进行测量并绘制地形图，同时采用红外探水仪对岩塞体的断层情况、裂隙分布情况、含水层及渗水情况进行探测。
（6）岩塞体爆破导洞的开挖：岩塞体迎水面的地形地质情况了解清楚后，根据这些资料确定导洞的开挖长度。爆破导洞的断面为直径2.0m的圆形断面，中心和轴线与岩塞体和连接段的中心和轴线重合。开挖钻孔仍采用手风钻，爆破采用光面爆破技术，爆破材料仍采用普通的乳化防水炸药和非电毫秒导爆管，每排炮钻孔深度控制在50cm以内。
（7）岩塞体开挖的钻孔：导洞开挖完成后，进行岩塞体的爆破钻孔。钻孔前，先根据岩塞背水面（即下游端）的实际开挖断面绘制炮孔布置图，对每一炮孔进行编号，再根据炮孔布置图和所了解到的岩塞迎水面的地质情况和地形图计算出每一个炮孔的钻孔深度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆岩塞体的钻孔，同样用钢管在连接段内搭设脚手架作为施工平台。岩塞体的钻孔分两部分进行，一部分是导洞前部岩塞体的钻孔，该部分钻孔除中心空孔及其周围4个掏槽孔用YG-30液压钻机钻孔外，其它仍采用手风钻钻孔，孔深均为3.0m，液压钻机钻头采用Φ89mm直径钻头，手风钻钻头使用Φ50mm直径钻头。开始钻孔时，首先用YG-30液压钻机在圆形导洞中心位置钻一个空孔，空孔方向与导洞轴线重合，再用YG-30液压钻机在该炮孔上、下、左、右各20cm处各钻一个与第一个炮孔平行的掏槽孔，再用手风钻钻其它主爆孔，主爆孔间排距为40cm、梅花形布置直到分布至导洞周边，方向与导洞中心成10°夹角向外扩散。另一部分是导洞以外岩塞体的钻孔，这部分钻孔采用YG-30液压钻机钻孔，钻头采用Φ89mm钻头，炮孔以圆形断面的圆心为中心呈同心圆布置，最后一排光爆孔孔距为70cm，其它每排主爆孔的间距由里向外依次分别为70cm、90cm、80cm。
钻孔时，严格按照炮孔布置图中每个炮孔的位置、计算深度和角度进行钻孔。为保证钻孔精度，无论是手风钻还是潜孔钻，钻孔时，用钢管在掌子面搭设支架，并根据每个炮孔的位置和方向调整支架、钻机的位置和方向，确保炮孔的位置、孔深、角度与炮孔布置图一致。另外，为避免塌孔，钻孔完成后立即在孔内插入PVC管，以保证之后装药的顺利进行。
（8）岩塞爆破开挖的装药：岩塞体爆破孔钻孔完成后，及时进行装药。装药前，按照每个炮孔的编号和孔深计算每个炮孔的装药量，装药时，严格按照炮孔布置图中每个炮孔的编号、计算的装药量、炸药规格、非电毫秒管的段位或导爆索进行装药。岩塞体爆破材料选用特制防水型Φ75mm、Φ60mm和Φ32mm炸药（用封闭的PVC管包装）、非电毫秒雷管和导爆索，特制防水型Φ75mm、Φ60mm炸药单卷长为46cm，单卷重量为2kg、1.4kg，特制防水型Φ32mm炸药单卷长度为25cm，单卷重量为 187g。参照其它岩塞爆破的有关资料，此次试验炸药单耗选用K=1.8kg/m3，YG-30液压钻机钻的主爆孔采用Φ75mm、Φ60mm防水型炸药、连续装药结构，手风钻钻的主爆孔采用Φ32mm特制防水炸药、连续装药结构，光爆孔全采用Φ75mm特制防水炸药、间隔装药结构。
（9）堵塞：岩塞体爆破的每个炮孔装药完成并确定炸药的数量、规格、非电毫秒管的段位或导爆索确定无误后，对炮孔进行堵塞。为了保证堵塞质量，选择袋装沙或黄泥作为堵塞材料，并在堵孔前做好成长20cm直径80mm的土卷，按设计长度分段堵塞并捣实。
（10）联网：岩塞体开挖爆破采用导洞前方的掏槽孔先响、然后每排主爆孔（包括潜孔钻和手风钻钻的所有主爆孔）由岩塞体断面中心向断面周边依次起爆，最后周边光爆孔起爆。岩塞爆破单响药量不大于640kg。
（11）岩塞爆破的冲水、下闸、补气：由于采用敞开气垫式爆破方案，在爆破前按照相关单位的指令对集渣坑进行冲水和补气。集渣坑的冲水方法是：在鸭绿江边安装3台200S63型水泵，铺设3根Φ200钢管经闸室交通洞、闸门井、引水隧洞到集渣坑向集渣坑冲水。补气采用预留一根4寸施工供风钢管在集渣坑内，并将风管端部固定在集渣坑最顶端，然后风管经闸室竖井引出与空压机相连。岩塞体爆破装药及联网完成并检查无误后，将起爆线引至闸室，所有人员撤至闸室以外后，对集渣坑进行冲水。水通过闸室和竖井接管冲水达到设计方量后，再通过风管测量集渣坑内的气压，若气压未达到要求压力时，启动空压机进行补气，直至达到要求压力。
（12）安全警戒及爆破：爆破起爆位置设在闸室交通洞内。洞内冲水和补气达到要求后，进行爆破区的安全警戒。一切准备工作完成后便实施爆破。
（13）爆破后的施工：爆破完成后，进行爆破后的施工。爆破后的主要施工内容为岩塞进水口及集渣坑水下检查、水下测量、岩塞进水口水下清理及封堵堵头拆除等。水下清理工作主要是清理闸门室下部的少量浮渣以及清理岩塞进水口周边的浮渣。
4 施工技术要求
（1）连接段和导洞开挖施工时，必须严格按监理审批的施工图纸所标明的设计开挖线进行放线，不允许任何形式的欠挖，且超挖不大于10cm；
（2）连接段及导洞开挖施工时必须采用短进尺，多循环，多钻孔，少装药的方法，必要时还可采用人工撬挖的施工方法；
（3）岩塞爆破孔钻孔精度应严格控制，开孔孔位与设计位置偏差不得大于2cm，孔深偏差不得大于5cm，孔斜应控制在1%以内；
（4）岩塞体爆破的炸药、雷管以及爆破网络的节点连接方式均应采用经试验验证并经监理人批准的防水封闭方式，每孔装药量应严格控制；
（5）缓冲气垫在集渣坑充水后形成，因此应严格按设计要求进行充水，补气工作并达到一定压力，以保证爆破前，岩塞有足够的气垫体，缓冲爆破冲击波；
（6）临时封堵堵头最大爆破冲击波压力1.3Mpa。
参考文献：
[1]刘殿中.《工程爆破实用手册》2003-06-01
[2]庙延钢、张智宇、栾龙发、杨溢.《特种爆破技术》2004
论文作者:刘峰春
论文发表刊物:《基层建设》2016年23期
论文发表时间:2016/12/7
标签：钻孔论文; 风钻论文; 水口论文; 炸药论文; 混凝土论文; 水下论文; 风管论文; 《基层建设》2016年23期论文;