懸吊藥包爆破工藝在豎井開挖中的應用

向盈庭，王元福，楊有權

(中國葛洲壩集團股份有限公司，湖北宜昌 443002)

1 概述

青龍水電站調壓室位于九寨溝縣雙河鄉(xiāng)下游16.5 km、青龍橋上游約300 m 左岸山體內(nèi)，采用埋藏式布置，底板高程1232.1 m，拱頂高程為1313.391 m，凈高81.291 m。調壓室斷面為圓形，垂直隧洞軸線布置，開挖半徑R=10.5 m。

該段圍巖為黑河組下段第二亞層(P1h12)中厚～厚層灰?guī)r和薄層～薄板狀灰?guī)r，局部夾千枚巖，巖層總體產(chǎn)狀為N40°～45°W/SW ∠65°～70°。巖體中除層面裂隙發(fā)育外，優(yōu)勢節(jié)理有三組:①N35°～50°E/ SE(NW)∠75°～85°，跡長3～5 m，部分＞5 m，間距0.5～1 m;②N40°～60°E/NW∠45°～50°，跡長一般為3～5 m，間距40°～60 cm;③N40°～60°E/NW∠15°～20°，跡長2～5 m，間距40～70 cm。同一地段多出露兩組裂隙且相互切割，另外中厚～厚層灰?guī)r體中短小及隱裂隙較發(fā)育。

調壓室長軸方向為N65°E，與層面呈大角度相交，頂拱垂直埋深156.3 m。井筒底部以上巖性為薄層～薄板狀灰?guī)r，微新巖體，巖體完整性差，呈薄層狀結構，圍巖穩(wěn)定性差，以Ⅲ、Ⅳ類圍巖為主。通過對結構面進行組合分析認為，層面與裂隙組合在頂拱和井壁可產(chǎn)生不穩(wěn)定塊體。

2 施工方法比較

2.1 方法選擇

鑒于青龍水電站為引水式發(fā)電，裝機容量較小，豎井開挖工程量相對較小，故在考慮成本的基礎上，盡量不選擇使用反井鉆機進行豎井導井施工，同時反井鉆機需多次擴孔且擴孔直徑有限，無法滿足本工程施工需要;而采用懸吊藥包法施工的導井可以根據(jù)實際情況進行調整，相對而言施工較靈活。但在考慮成本的同時，必須要保證豎井施工工期，因此根據(jù)現(xiàn)場實際情況，選用了懸吊藥包法進行導井的爆破開挖施工。

2.2 懸吊藥包法的特點

(1)懸吊藥包法采用CM351鉆機鉆孔。結合青龍水電站調壓井豎井深度相對較淺(約70 m)的實際，該方法能快速完成豎井導井鉆爆施工;

(2)采用懸吊藥包法施工，可以根據(jù)現(xiàn)場爆破試驗結果，合理調整豎井導井的開挖直徑且不受專業(yè)設備的約束;

(3)豎井導井形成后，可以采用循環(huán)連續(xù)的爆破方法施工，進而加快導井形成的施工速度。

3 施工工藝流程

懸吊藥包法爆破施工工藝流程見圖1。

圖1 懸吊藥包法爆破施工工藝流程圖

4 施工方法

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，施工采用中導井方案，選用CM351液壓鉆機從調壓室穹頂造孔，自下而上、分段爆破的組合施工工藝形成了直徑約2.4 m 的中導井。

4.1 測量放樣

(1)采用Leica TCR1102全站儀進行施工測量。

(2)測量作業(yè)由專業(yè)人員實施，按照導井爆破設計圖確定每個孔的具體位置，并在實施過程中進行復測，確保了測量控制工序質量。

4.2 鉆孔

在鉆進過程中，若鉆孔偏斜值過大，將造成井筒底部孔位偏差過大而報廢，進而延誤施工進度，造成不必要的浪費。為了保證鉆孔精度，在鉆機架上設一垂球控制鉆機開孔的垂直度，當鉆進到一定深度后，及時檢查偏斜度，并在鉆桿上加設特制的鉆孔防偏斜套筒裝置，以克服鉆桿在回轉鉆進過程中容易出現(xiàn)的偏斜，確保將鉆孔偏斜率控制在1%以內(nèi)。

4.3 裝藥爆破

按照爆破設計圖(圖2)，將所有造孔全部完成后，再自下而上逐一進行爆破施工。

導井采用人工裝藥。將藥卷綁扎在竹片上，同時利用細鋼絞線將藥卷串聯(lián)在一起。爆破參數(shù)為:裝藥長度150 cm，周邊孔順次增加裝藥深度10～20 cm，下部堵塞長度最短為50 cm，即每次爆破長度為200 cm，爆方9.048 m3/次。將藥卷自上而下從孔內(nèi)慢慢放置在爆破位置，待藥卷放置到位，最后按照爆破設計方案聯(lián)線、爆破。

我部原采用細鐵絲懸吊炸藥藥包進行爆破施工，后來發(fā)現(xiàn)在爆破完成后，由于爆破沖力將細鐵絲炸成鐵絲卷堵塞在導井爆破孔中而難以清除，遂根據(jù)現(xiàn)場實際情況選用了細鋼絞線進行懸吊藥包的吊裝，及時解決了上述問題。

4.4 通風排煙

導井爆破完成后，因導井有64.1 m 的高差，故通風排煙采用自然排放，將排放時間控制在1～2 h。

4.5 安全處理

通風排煙完成后，在導井底部進行適當?shù)陌踩幚硎┕?，保證施工導井的安全。

4.6 井底出渣

導井第一次爆破完成后，接著進行第二次爆破，待連續(xù)進行至下部隧洞接近堆滿時出渣一次，采用ZL50裝載機配合15 t 自卸汽車出渣。依次連續(xù)循環(huán)進行，直至導井爆破到頂。

導井開挖按照裝藥爆破→通風排煙→安全處理→井底出渣的施工程序，自下而上逐一爆破開挖至調壓室平臺(高程1304 m)，導井開挖完成。

圖2 豎井導井爆破設計圖

5 結語

該豎井導井開挖施工方法的運用及取得的效果證實，該施工方法完全能滿足豎井的開挖施工，并能節(jié)省大量的施工設備資源投入，進而節(jié)省了費用支出。只要合理使用，具有廣泛的推廣前景。