广东水电二局股份有限公司中南粤水电建设公司 广东增城 511340
摘要：本文结合雷家河水库工程实例，介绍了大坝高边坡齿槽开挖预裂爆破施工的爆破工艺，并对各项爆破参数进行了精密的计算，从而确保高边坡齿槽开挖预裂爆破施工的的有效性，同时对其安全距离的控制及质量控制进行了详细的介绍。
关键词：水库；高边坡；齿槽；预裂爆破
0 引言
随着我国社会经济的快速发展，我国对水利工程建设也越来越重视，水利工程的施工日益增加。在水利工程建设中，水库是重要的组成部分，具有蓄水灌溉、供水发电、防洪排涝等重要作用，其工程施工常常需要进行高边坡的开挖。而在高边坡开挖中，为缓冲、反射开挖爆破的振动波，控制对岩体的破坏影响，通常会采用预裂爆破施工。
1 工程概况
雷家河水库水库枢纽工程由拦河大坝、溢洪隧洞、取水隧洞和放空（导流）隧洞等建筑物组成，拦河大坝为粘土心墙石渣坝。本工程左右岸边坡齿槽开挖施工，开挖方量约为20万m3，开挖高度为105.06m（30m高设一级马道），开挖面积约1.1万m2，开挖坡比一般为1：0.75，属于中型高边坡开挖工程。
本工程地质条件为：左岸坝肩段，地面高程 542.5～647.56m，地形为斜坡，上下部较缓，地面坡角 8～12°，中部较陡，地面坡角35～37°。地表基岩裸露，岩性为侏罗系上统莲花口组下段 J3l1-X-③砾岩夹泥质粉砂岩或砂岩。其中砾岩、砂岩属中硬岩，泥质粉砂岩属较软岩，粉砂质泥岩属软岩。岩层产状为N55°W/SW∠7°，为反向坡，边坡整体稳定。据雷 ZK1 钻探揭示，强风化带垂直 1.8～2.2m，弱风化带垂直厚 7.0～10.0m。
右岸斜坡坝基段地形以斜坡为主，坡角 40～54°，局部有基岩陡坎。地表地表基岩裸露，岩性为侏罗系上统莲花口组下段（J3l1），按岩性总体特征，由老至新工区将其分为三层，J3l1-X-①为泥质粉砂岩及粉砂质泥岩夹砂岩；J3l1-X-②为紫砾岩与泥质粉砂岩或砂岩互层；J3l1-X-③为砾岩夹泥质粉砂岩或砂岩。其中砾岩、砂岩属中硬岩，泥质粉砂岩属较软岩，粉砂质泥岩属软岩。
2 爆破工艺
2.1 开挖程序
采用自上而下分层开挖，先边坡、后岸坡的开挖方法，保持稳定。
2.2 机械选型
钻孔机械选用高风压钻为主（钻孔直径为115mm），局部受条件限制的地段采用KSZ－100A钻机并配用移动空压机。保护层开挖选用YT－28手风钻，钻孔直径42mm。爆碴采用挖掘机配20t自卸车挖运至指定地点。
2.3 爆破选用2#岩石乳化炸药
根据各类爆破方法加工直径不同的药包，即主爆破孔选φ90mm药包，缓冲孔选用φ70mm药包，手风钻孔选用φ32mm药包。雷管选多段非电导爆雷管，并适当配用部分电雷管。
2.4 钻孔深度由实测高程确定
机具钻孔需要工作场地平整，现场难以满足，而工期紧张，没有时间去平整场地，故每个钻孔的孔深均由实测高程来定。但所有钻孔的孔底高程必须在同一平面上，为下一步钻孔创造条件。
3 爆破参数确定
3.1 石方开挖计算
石方开挖采取深孔梯段微差爆破。根据设计要求，每30m设计一个马道，因此梯段高度设计为7m～9m，分四层开挖。采用高风压CM351钻机造孔，钻孔直径为φ115mm，采用乳化炸药，其设计参数计算如下：
3.1.1 最小抵抗计算
根据经验公式：W=（25～35）d
d为药卷直径（药卷直径φ90mm）。W=33d=3×90mm=297cm，取W=3.0m
3.1.2 孔距计算
b=（1.0～1.5）W
W为最小抵抗线（m）。b=1.3W=1.3×3=3.9m，取b=4.0m
3.1.3 超深计算
根据经验公式：△h=（0.15～0.35）W
取△h=0.2×W=0.2×3=0.4m
3.1.4 堵孔长度计算
L=（0.7～1.0）W
取L=0.8W=0.8×3=2.4m
3.1.5 炸药单耗
根据目前的施工环境和施工地质条件，对于强风化岩炸药单耗暂定为0.25kg/m3，孔网参数为4.0m×4.0m；对于弱风化岩炸药单耗暂定为0.30kg/m3～0.35kg/m3，孔网参数为4.0m×3.5m；对于硬质花岗岩，炸药单耗为0.40kg/m3～0.45kg/m3，孔网参数为4.0m×3.0m。
3.1.6 炮孔装药量计算
根据经验计算Q=Habq
针对岩石条件差的情况，单耗量取0.25kg/m3，装药量计算如下：
（1）7m深孔装药量：Q=Habq=7×4×4×0.25=28kg
（2）9m深孔装药量：Q=Habq=9×4×4×0.25=36kg
其他地质条件根据该经验公式分别计算炮孔药量。
3.1.7 缓冲孔设计
缓冲孔设计为二排，孔距暂定为2.0m～3.0m，距预裂边坡距离为1.5m～2.0m，缓冲孔单耗控制值为0.25kg/m3。缓冲孔单孔药量约为爆破孔药量的1/3。
3.1.8 最大单响药量控制
边坡预裂爆破最大单响药量不得超过50kg；一般爆破最大单响药量不大于300kg；保护层上部一层梯段爆破最大单响药量不大于50kg，邻近建基面和设计边坡不大于100kg。
3.1.9 预裂爆破钻爆设计参数
根据一般经验公式孔距a=（8～12）d，d为孔径（m），故孔距应为0.8m～1.2m。
3.1.10 线装药密度（Q）计算
根据该处地质情况，参照长办长科院经验公式：
Q=0.042Rb0.5a0.67
式中，Q——线装药密度（kg/m）；
Rb——岩石单轴抗压强度约为80MPa～100MPa；
a——孔距（m）。
由此可知Q=0.295kg/m～0.425kg/m
预裂孔施工采用QZJ－100B快速钻钻孔，孔径φ105mm，预裂孔间距为0.8m～1.0m，钻孔深度为15m～16m。预裂孔选用φ32mm的乳化炸药，采用不耦合空气间隔装药结构，线装药密度根据爆破试验确定。预裂爆破起爆网络采用非电导爆系统，导爆索传爆，起爆方式同梯段爆破见图1。
3.2 布孔方式及起爆网络
梅花型布孔，采用微差排间起爆网络或方形布孔V型起爆网络或梯型起爆网络。旱季采用1～15段毫秒电雷管联网，电力起爆；雨季采用1～15段非电毫秒雷管联网电雷管点火。
3.3 确定爆破参数
根据现场实际情况在边坡进行多次试验，并总结出最终爆破参数（见表1）。
4 安全距离计算及质量控制
4.1 安全距离计算
本工程安全距离计算主要考虑质点振动速
度，根据质点振动速度计算公式计算。
V=k[Q1/3/R]a
换算得出R=Q1/3[k/v]1/a
式中，V——允许质点振动速度，通过爆破施工试验取1.5cm/s；
Q——爆破作业时最大一段装药量，根据试验取200kg；
R——建筑物距爆破区的距离（m）；
k、a——与地质条件有关的系数，通过试验分别取250、1.5。
将上述数值代入公式得出：R=368.4m。
4.2 质量控制
4.2.1 爆破作业严格执行“一炮一设计”制度；预裂孔、缓冲孔孔位和方向点采取测量逐孔放样，放样资料报请监理工程师复核无误后方可用于现场指导钻孔；100B钻机实行严格的验收制度，现场采用《单孔准钻证》制度。
4.2.2 在钻孔爆破控制方面，严格执行开挖爆破施工“三证”管理（即准钻孔证、准装药证、准爆证）和“三定”制度（定人、定机、定孔作业），并严格执行前三根钻杆的“三次较钻”制度。
4.2.3 在钻孔过程中，对预裂孔、缓冲孔钻孔的方位角、倾角的质量控制严格实行“三级质检”制，三检人员对每一个预裂孔都要进行完整的钻孔记录（如记录岩灰异常、卡钻、掉钻等情况），造孔记录也作为预裂孔线药量调整的基础依据。
4.2.4 根据施工经验，前三根杆钻进速度控制在40min/m，后续钻杆钻进速度为20min/m。
4.2.5 每个梯段开挖完成后，测量、质检人员现场对超欠挖、平整度、半孔率、爆破裂隙等情况进行检测、统计，并及时依据以上质量指标及爆破振动安全监测数据、声波衰减值分析现场造孔质量控制。
5 结语
综上所述，预裂爆破技术在水利工程高边坡开挖中应用十分广泛，能够使高边坡开挖获得较为平整的开挖轮廓。在水库高边坡开挖预裂爆破施工中，为确保施工的安全和质量，必须要结合工程的实际情况，选择合理的爆破工艺及爆破参数，并做好安全及质量控制措施，从而确保施工的安全、顺利进行。
参考文献：
[1]预裂爆破在水库边坡开挖中的应用——以广西平南县东平水库为例[J].罗理高.技术与市场.2011（07）
[2]西大洋水库高边坡开挖预裂爆破技术研究与应用[J].焦秀丽.水利建设与管理.2011（S1）
论文作者:谢玲玲
论文发表刊物:《基层建设》2017年6期
论文发表时间:2017/6/26
标签：钻孔论文; 药量论文; 砂岩论文; 裂孔论文; 砾岩论文; 雷管论文; 炸药论文; 《基层建设》2017年6期论文;