峽江水利樞紐柘塘防護(hù)工程爆破方案設(shè)計(jì)

陳 林 江志烽

（江西省水利水電建設(shè)有限公司 江西 南昌 330025）

1 引言

峽江水利樞紐柘塘防護(hù)工程爆破開挖屬于近距離爆破作業(yè)，進(jìn)、出洞口爆破點(diǎn)離周邊建筑物均較近，爆破開挖難度增加，對(duì)合理選擇爆破設(shè)計(jì)參數(shù)的要求必然更高。設(shè)計(jì)主要針對(duì)水利樞紐復(fù)雜環(huán)境下進(jìn)行的基坑工程爆破，根據(jù)基坑安全要求，結(jié)合爆破安全規(guī)范所確定的相鄰環(huán)境安全控制目標(biāo)，進(jìn)行了爆破方案的選定及其孔網(wǎng)參數(shù)的設(shè)計(jì)。

2 工程概況

柘塘防護(hù)工程位于贛江左岸，距壩址上游30km，屬吉水縣金灘鎮(zhèn)管轄，為水庫(kù)常水位淹沒(méi)區(qū)。主要工程項(xiàng)目為南堤、北堤、凌頭水、柘塘水、南、北導(dǎo)托渠、柘口、南園電排站、10座機(jī)耕橋、l座公路橋、6座灌溉閘、抬田（591畝）及其田間工程（道路、溝渠、農(nóng)門、涵管、橋梁等）和相關(guān)的臨建工程等。柘塘防護(hù)工程設(shè)計(jì)有柘塘水、凌頭水、北導(dǎo)托渠和南導(dǎo)托渠四條渠道，其中北導(dǎo)托渠和南導(dǎo)托渠均為土方開挖，無(wú)石方開挖。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和地質(zhì)資料顯示，柘塘水樁號(hào)1+450～3+700和凌頭水樁號(hào)2+050～2+740區(qū)間渠道底部為石方開挖，基巖為下第三系泥質(zhì)粉砂巖。泥質(zhì)粉砂巖開挖工程量為柘塘水渠道37.8萬(wàn)m3，凌頭水渠道3.3萬(wàn)m3，開挖總量為41.1萬(wàn)m3，最大開挖高度14m。

3 爆破方案設(shè)計(jì)

3.1 爆破環(huán)境

渠道開挖部位離周圍村莊較近，且渠段內(nèi)有鄉(xiāng)村道路通過(guò)，時(shí)常有車輛和行人通過(guò)。爆破沖擊波震動(dòng)會(huì)對(duì)環(huán)境及建筑物造成危害，個(gè)別飛石可能落進(jìn)對(duì)農(nóng)民的莊稼、農(nóng)田等造成損害，施爆環(huán)境相對(duì)較差，要求在爆破過(guò)程中，采取切實(shí)可行的措施，盡量減少這種危害，需按照《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2011）中一般民用建筑物的爆破振動(dòng)安全允許距離控制單響最大藥量。

3.2 爆破方式

采取分層分段淺孔松動(dòng)控制爆破，渠道底部預(yù)留50cm厚保護(hù)層采用松土器挖掘機(jī)進(jìn)行開挖。邊坡采用預(yù)裂爆破的方式進(jìn)行爆破開挖施工，以保護(hù)邊坡的穩(wěn)定和完整，最后再用松土器挖掘機(jī)對(duì)坡面進(jìn)行整修，主爆孔與預(yù)裂孔之間增加一個(gè)輔助孔，以保證邊坡預(yù)裂效果。起爆方式采用微差毫秒電雷管串并聯(lián)聯(lián)結(jié)起爆，選用每一段延差為25ms的電雷管，預(yù)裂孔以第一序位起爆，預(yù)裂孔與主爆孔之間的延時(shí)間隔為100ms，每排主爆孔也采用延時(shí)依序起爆。對(duì)部分塊徑過(guò)大的爆渣，采用氣腿式手風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔小藥量解小的方式以滿足抬田基礎(chǔ)料填筑的粒徑要求。

圖1 渠道爆破開挖炮孔斷面布置圖

圖2 渠道爆破開挖炮孔平面布置圖

3.3 淺孔松動(dòng)控制爆破

爆破參數(shù)設(shè)計(jì)如下：

3.3.1 炮孔深度

結(jié)合斷面設(shè)計(jì)參數(shù)，選取開挖分層高度H=4.5m，本工程巖石為松軟巖石，根據(jù)炮孔深度 L=（0.85～0.95）H，選取炮孔深度L=4.0m。

3.3.2 抵抗線長(zhǎng)度

根據(jù)抵抗線長(zhǎng)度 Wp=（0.60～0.80）H，選取抵抗線長(zhǎng)度Wp=3.0m。

3.3.3 炮孔間距

根據(jù)炮孔間距 a=（1.2～2.0）Wp，選取炮孔間距a=4.0m。

3.3.4 炮孔排距

根據(jù)炮孔排距 b=（0.8～1.2）Wp，選取炮孔排距b=3.0m。

3.3.5 布孔方式與炮孔直徑

前后排炮孔交錯(cuò)布置成梅花形，并依序爆破。采用YQZ-70型履帶式潛孔鉆鉆孔，炮孔直徑為70mm。

主爆孔和輔助孔為垂直鉆孔，預(yù)裂孔根據(jù)渠道邊坡1∶1鉆孔角度為45°。采用YQZ-70型履帶式潛孔鉆鉆孔，鉆孔孔徑70mm，利用潛孔鉆機(jī)履帶自身移動(dòng)就位，利用鉆臂機(jī)架調(diào)整鉆孔方向，控制主爆孔鉆孔孔位偏差小于孔距、排距的5%，預(yù)裂孔偏差小于孔距的5%。控制鉆孔傾角與方向偏差為孔深的±2.5%，預(yù)裂孔偏差為孔深的±1.5%。終孔高程根據(jù)各炮孔的孔口地面高程和計(jì)劃鉆孔深度，通過(guò)鉆臂機(jī)架上的鉆進(jìn)刻度進(jìn)行控制，終孔高程偏差主爆孔控制在0cm～20cm，預(yù)裂孔控制在±5cm。

3.3.6 裝藥結(jié)構(gòu)

采用2#巖石硝銨炸藥（若遇有地下水時(shí)，采用2#巖石乳化炸藥，藥量進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整），連續(xù)藕合裝藥結(jié)構(gòu)。裝藥長(zhǎng)度2m～3m，使用巖屑進(jìn)行填塞，孔口段用炮泥進(jìn)行堵塞，堵塞長(zhǎng)度不小于1.0m。

3.3.7 單孔裝藥量

第一排：Q=q×Wp×a×H

式中：Q——單孔裝藥量，kg；

q——單位炸藥消耗量，kg/m3。根據(jù)本工程的泥質(zhì)粉砂巖巖石性質(zhì)，f＜2，暫取q=0.20 kg/m3，經(jīng)試爆后根據(jù)爆破效果和爆渣塊徑（根據(jù)抬田施工技術(shù)要求，基礎(chǔ)填筑料的最大塊徑不超過(guò)50cm）作適當(dāng)調(diào)整；

Wp——底盤抵抗線，m；

a——炮孔間距，m；

H——臺(tái)階高度，m。將數(shù)值代入公式Q=q×Wp×a×H=0.20×3.0×4.0×4.5=10.80kg。

第二排后單孔裝藥量：Q=K×q×a×b× H，式中取K=0.85，將數(shù)值代入公式得：Q=0.85×0.20×4.0×3.0×4.5=9.18kg。

輔助孔單孔裝藥量按主爆孔的1/3計(jì)，為3.1kg。

3.3.8 單響最大藥量控制

渠道開挖部位離周圍村莊較近，且渠段內(nèi)有鄉(xiāng)村道路通過(guò),時(shí)常有車輛和行人通過(guò)。爆破沖擊波震動(dòng)會(huì)對(duì)環(huán)境及建筑物造成危害，須對(duì)單響最大藥量進(jìn)行控制。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，柘塘水樁號(hào)2+150處有一座寺廟，距離爆破開挖區(qū)僅有50m，按照《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2011）中的一般民用建筑物的爆破振動(dòng)安全允許距離計(jì)算公式控制單響最大藥量：

式中：R——爆破振動(dòng)安全允許距離，m，取R=50m；

Q——炸藥量，齊發(fā)爆破為總藥量，延時(shí)爆破為最大單段藥量，kg；

V——保護(hù)對(duì)象所在地安全允許質(zhì)點(diǎn)振速，cm/s，根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2011）的數(shù)據(jù)，取V=3.0cm/s；

K,α——與爆破點(diǎn)至保護(hù)對(duì)象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，參考《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2011），選取 K=250，α=2.0，將相關(guān)數(shù)值代入上式，計(jì)算得單響最大藥量Q=164.3kg，即單響最大炮孔數(shù)為15個(gè)（15×10.8＜164.3kg）。

柘塘水最高開挖斷面高度為14m，根據(jù)坡比和二坡臺(tái)寬度計(jì)算此時(shí)最上口渠道寬度為66m，按照炮孔孔距4m每排需布置14個(gè)主爆孔和2個(gè)輔助孔，單排炮孔的總裝藥量為14×10.8＋2×3.1=157.4kg，小于按爆破振動(dòng)安全允許距離控制的單響最大藥量，即每一排炮孔同序起爆能保證施爆區(qū)周圍環(huán)境建筑物的安全。

3.3.9 聯(lián)網(wǎng)起爆

每一炮孔內(nèi)放置一個(gè)電雷管，同排炮孔為同一序起爆。利用串并聯(lián)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)將所有電雷管聯(lián)接，再通過(guò)兩根主線聯(lián)接至起爆器起爆。

3.4 邊坡孔預(yù)裂爆破

3.4.1 炮孔直徑

采用YQZ-70型履帶式潛孔鉆鉆孔，選取炮孔直徑D=70mm。

3.4.2 炮孔深度與炮孔間距

為了保證預(yù)裂縫能延伸渠底，又不超過(guò)渠底面，選取炮孔底距渠底30cm，則預(yù)裂孔炮孔深度為1=H/sinα=4.5/sin45°-0.30=6.06m，取6.0m。

根據(jù)炮孔間距 a=（7～12）D，選取炮孔間距a=0.80m。

3.4.3 不藕合系數(shù)

指鉆孔裝藥的不藕合程度，即炮孔直徑與藥卷直徑的比值，用m=D/d表示，一般m=（2～4），選用藥卷直徑為32mm，不藕合系數(shù)為2.2。

圖3 預(yù)裂孔裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

采用不藕合間隔裝藥結(jié)構(gòu)，藥卷直徑32mm，導(dǎo)爆索連接。根據(jù)線裝藥密度計(jì)算的用量，將藥卷按相應(yīng)間距和導(dǎo)爆索用膠帶固定在雙竹片上，竹片朝預(yù)裂面放置，盡量使藥卷處于孔中心。預(yù)裂孔裝藥結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖3。

3.4.4 線裝藥密度

根據(jù)三峽工程船閘爆破總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)公式：q線=3×（D×a）0.5×（σ壓）1/3

式中：q——線為線裝藥密度，g/m；

σ壓——為巖石的極限抗壓強(qiáng)度，MPa，根據(jù)凌頭水渠道開挖出露的巖石情況，取σ壓=5.0MPa；

a——炮孔間距，cm，a=80cm；

D——炮孔直徑，cm，D=7cm；

將上述數(shù)值代入公式可計(jì)算得線裝藥密度q線=121g/m，取q線=120g/m，經(jīng)試爆后根據(jù)開挖面爆破效果作適當(dāng)調(diào)整。

3.4.5 裝藥結(jié)構(gòu)

采用不藕合間隔裝藥，孔內(nèi)用導(dǎo)爆索聯(lián)結(jié)各間隔藥卷，用竹片固定使藥卷處于炮孔中心位置，竹片朝預(yù)裂面放置，各間隔藥卷中心距離不大于50cm。孔口堵塞段長(zhǎng)1.0m，使用炮泥進(jìn)行堵塞，孔底1m內(nèi)以2倍q線加強(qiáng)裝藥孔中以q線進(jìn)行裝藥。

3.4.6 聯(lián)網(wǎng)起爆

單孔內(nèi)用一根導(dǎo)爆索引出孔外，再通過(guò)一根主導(dǎo)爆索與各單孔引出的導(dǎo)爆索聯(lián)接，用第一序位的電雷管與主爆孔同一網(wǎng)絡(luò)起爆。

4 結(jié)語(yǔ)

工程爆破的精確度非常關(guān)鍵，是工程爆破方案設(shè)計(jì)所追求的目標(biāo)，要想達(dá)到這個(gè)目標(biāo)必須要對(duì)爆破環(huán)境進(jìn)行徹底了解、選擇最為合適的爆破方式、合理設(shè)計(jì)爆破參數(shù)等等。在具體的爆破工程中，常常會(huì)出現(xiàn)各類突發(fā)現(xiàn)象因此必須對(duì)工程爆破的具體情況作細(xì)致的分析研究，從而采取適當(dāng)?shù)膶?duì)策。同時(shí)，雖然爆破技術(shù)在不斷進(jìn)步，但是必須在操作過(guò)程中注意每個(gè)工序，按照安全規(guī)程認(rèn)真作業(yè)。只要嚴(yán)格遵守安全規(guī)程、正確地采取安全技術(shù)措施和防護(hù)措施，任何規(guī)模、任何種類的爆破都是可以確保安全的。陜西水利

[1]陳海遠(yuǎn).復(fù)雜環(huán)境下工程爆破方案設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代礦業(yè).2012,（7）:146-148.

[2]舒輝，厲建華，張恩山，等.近距離爆破防護(hù)方案探討[J].西部探礦工程.2009,（1）:89-90.