禹門口一級(jí)泵站擴(kuò)建工程水下石方爆破方案設(shè)計(jì)

張瑞

（山西省水利工程質(zhì)量與安全監(jiān)督站，山西 太原 030002）

禹門口一級(jí)泵站擴(kuò)建工程水下石方爆破方案設(shè)計(jì)

張瑞

（山西省水利工程質(zhì)量與安全監(jiān)督站，山西 太原 030002）

禹門口黃河提水工程一級(jí)泵站擴(kuò)建工程，主要對水下圍堰及進(jìn)水口巖坎進(jìn)行爆破，其中水下石方開挖量為0.35萬m3。針對水下圍堰及巖坎爆破實(shí)施方案從爆破參數(shù)、施工工藝及爆破安全等參數(shù)進(jìn)行研究分析，以滿足安全和最終開挖成型的要求。

圍堰巖坎；爆破；爆破參數(shù)；爆破安全；施工工藝

1 工程概況

禹門口黃河提水工程設(shè)計(jì)提水規(guī)模26 m3/s，年取水量4億m3，受益范圍包括河津、稷山和新絳3縣（市），設(shè)計(jì)灌溉面積3.32萬hm2，屬大（一）型水利工程。禹門口泵站更新改造工程包括禹門口黃河提水工程一、二級(jí)泵站更新改造和一級(jí)泵站擴(kuò)建工程兩部分。

禹門口一級(jí)泵站擴(kuò)建工程主要包括主廠房、副廠房、進(jìn)水閘、110 kV開關(guān)站、壓力隧洞等項(xiàng)目，主要工程量約4.52萬m3，本方案主要確定水下圍堰及進(jìn)水口巖坎的爆破方案，其中水下石方開挖0.35萬m3。

2 水下石方爆破施工方法

水下圍堰及進(jìn)水口巖坎擬采用一次性爆破方案，保留邊坡，輪廓線處采用預(yù)裂爆破的方法。施工工序包括定位、鉆孔、驗(yàn)孔、裝藥、聯(lián)網(wǎng)、移船、起爆。

3 爆破器材選擇

采用非電毫秒延期導(dǎo)爆管雷管，乳化防水炸藥，防水性導(dǎo)爆索，當(dāng)鉆孔較深時(shí)，應(yīng)沿炸藥柱安設(shè)導(dǎo)爆索，保證炸藥柱能全部起爆，另外在周邊預(yù)裂孔中需使用導(dǎo)爆索。為保證水下圍堰及巖坎爆破安全、順利實(shí)施，需對爆破器材進(jìn)行參數(shù)檢測，確保所選擇爆破器材性能滿足設(shè)計(jì)要求。

4 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

4.1 主孔爆破參數(shù)

鉆孔方式及孔徑：炮孔采用垂直鉆孔方式，由于本工程巖層較薄，鉆孔時(shí)采用較小孔徑潛孔鉆機(jī)，根據(jù)鉆機(jī)特性和現(xiàn)場情況，確定孔徑為90 mm。

炮孔布置方式：本工程施工采用梅花形布孔方式。

單位巖體炸藥耗量：根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，水下爆破的炸藥單耗一般取0.5～0.8 kg/m3。本工程暫按0.6 kg/m3考慮。根據(jù)爆破試驗(yàn)情況，對炸藥單耗進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以獲得最佳效果。

孔距與排距：根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)及本項(xiàng)目實(shí)際情況，盡量降低爆破振動(dòng)效應(yīng)，減少大塊率，達(dá)到理想的破碎效果，設(shè)計(jì)炮孔間距為2.5 m，炮孔排距為2.0 m。

底盤抵抗線：確定底盤抵抗線為2.0 m。

超深孔深：為消除巖石底部的夾制作用，保證爆破能一次達(dá)到設(shè)計(jì)巖坎底高程，鉆孔時(shí)考慮部分超轉(zhuǎn)孔深，選取超鉆孔深為0.5～0.9 m。

堵塞長度：水下鉆孔堵塞長度不小于0.5 m，露天鉆孔堵塞應(yīng)為孔徑的20～40，堵塞長度不小于2.0m。

藥量計(jì)算采用公式：第一排炮孔單孔裝藥量Q= qaW1H；第二排炮孔及以后各排孔單孔裝藥量Q= qabH，其中Q為單孔裝藥量；W1為底板抵抗線；q為單位巖體炸藥耗量；a為孔距；b為排距；H為臺(tái)階高度（本項(xiàng)目中H為炮孔孔口到孔底的垂直距離）。

4.2 周邊預(yù)裂孔鉆爆參數(shù)

鉆孔孔徑為90 mm；鉆孔傾角、鉆孔深度符合設(shè)計(jì)邊坡要求；預(yù)裂孔孔距根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)選取0.7～1.0 m；預(yù)裂爆破的線裝藥密度，根據(jù)巖石的堅(jiān)硬程度和地質(zhì)情況，一般取200~300 g/m，需通過爆破試驗(yàn)確定；起爆時(shí)間間隔，預(yù)裂爆破要先于主爆孔起爆，一般提前主爆孔的時(shí)間間隔為50~100 ms。

4.3 裝藥結(jié)構(gòu)

各鉆孔內(nèi)采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，由于本工程巖層厚度較小，每孔按照實(shí)際情況裝置起爆體?？拷卓谖恢昧?.5 m距離不裝藥用以堵孔，堵孔材料為粗砂。

4.4 爆破網(wǎng)路

本工程的水下爆破鉆孔約為3~5排，爆破網(wǎng)路設(shè)計(jì)時(shí)，為盡量減少爆破振動(dòng)，減少巖坎爆破時(shí)對保留巖體及進(jìn)水口造成破壞，爆破網(wǎng)路采用“V”起爆形式，實(shí)現(xiàn)排間微差爆破控制技術(shù)。

5 爆破安全

5.1 爆破振動(dòng)安全

本項(xiàng)目爆破振動(dòng)安全主要考慮爆破振動(dòng)對周圍建（構(gòu)）筑物及保留邊坡的影響。

爆破振動(dòng)安全允許距離，按公式（1）計(jì)算：

爆破安全振速，可按公式（2）計(jì)算：

式中：R——爆破振動(dòng)安全允許距離，m；

Q——炸藥量，延時(shí)爆破為單孔藥量，kg；

V——保護(hù)對象所在地質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)安全允許速度，cm/s；

K，α——與爆破點(diǎn)至計(jì)算保護(hù)對象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)。

爆破震動(dòng)速度按鋼筋混凝土框架房屋允許振動(dòng)速度5 cm/s考慮，K暫取250，α?xí)喝?.8，由此計(jì)算出最大一段起爆藥量應(yīng)距預(yù)保護(hù)物之間的距離為15 m。

爆破施工區(qū)域距離廠房最短直線距離15.3 m，滿足設(shè)計(jì)要求。

5.2 水中沖擊波安全距離

由于設(shè)計(jì)的爆破單段起爆藥量小于50 kg，因此，水下鉆孔爆破水中沖擊波的安全距離分別為：游泳者500 m，潛水者600 m，木船100 m，鐵船70 m。

5.3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)析及控制方案

5.3.1 水下爆破地震波

風(fēng)險(xiǎn)分析：在實(shí)施水下爆破時(shí)可能產(chǎn)生地震波危害效應(yīng)，主要來自三個(gè)方面：一是爆破直接作用形成的地震波；二是水中爆破沖擊波沖擊水底邊界所產(chǎn)生的沖擊地震波；三是爆炸氣體中脹縮上浮運(yùn)動(dòng)形成的脈動(dòng)水壓力也會(huì)引起地震效應(yīng)。可能因震動(dòng)造成建筑物掉落碎塊、產(chǎn)生裂紋或增大裂隙率、移位乃至塌毀。

預(yù)防和防護(hù)措施：一是準(zhǔn)確掌握爆破區(qū)域地質(zhì)條件，熟悉爆破對象的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)特點(diǎn)，為爆破設(shè)計(jì)做好資料準(zhǔn)備和提供可靠依據(jù)。二是認(rèn)真進(jìn)行地質(zhì)勘察和工程測量，了解和掌握爆破地震波的特征、傳播規(guī)律及對周圍構(gòu)筑物的影響，進(jìn)一步修改爆破參數(shù)和優(yōu)化爆破施工方案，取得更好的爆破效果。三是重視現(xiàn)場組織實(shí)施和爆破監(jiān)測，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況調(diào)整合理的爆破參數(shù)，修正施工方案。在保證爆破效果的前提下，盡量減小單耗。四是盡量減小孔徑和孔排拒，降低單孔起爆藥量。五是精心設(shè)計(jì)起爆網(wǎng)絡(luò)，保證裝藥和聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)安全藥量控制最大單響藥量。

5.3.2 水中爆破沖擊波

風(fēng)險(xiǎn)分析：炸藥在水中爆炸時(shí)，具有高溫高壓的爆轟波急劇壓縮和沖擊周圍水介質(zhì)，形成強(qiáng)烈的水中沖擊波，向周圍轉(zhuǎn)播，由于水是幾乎不可壓縮的介質(zhì)，沖擊波的能量衰減較慢，可以傳播較遠(yuǎn)?？赡墚a(chǎn)生船艇損傷、人員傷害。

預(yù)防防護(hù)措施：按照施工設(shè)計(jì)方案嚴(yán)格控制一次起爆藥量；爆前劃定安全區(qū)，嚴(yán)格安全警戒程序，在實(shí)施爆破前，必須保證相關(guān)船艇、人員處于安全區(qū)；在條件允許的情況下，進(jìn)行水中沖擊波試驗(yàn)，通過試驗(yàn)確定水中沖擊波的安全藥量和安全距離。

5.3.3 爆破飛散物

在爆破施工中，爆破飛散物造成的安全事故最多，出現(xiàn)的飛散物主要有兩種：一種是炸藥爆炸破碎巖石時(shí)，被爆炸氣體和沖擊波能量拋擲出來的碎塊；另一種是建（構(gòu)）筑物構(gòu)件爆破傾倒解體過程中產(chǎn)生的碎塊。本工程只考慮前一種情況。

按照規(guī)范，水深達(dá)到6 m以上的情況時(shí)不考慮飛散物對地面或水面以上人員的影響。水深在1.5～6 m的情況下，根據(jù)設(shè)計(jì)確定。本工程爆破區(qū)域水深大于6 m，故可不考慮飛散物影響。

6 結(jié)語

水下圍堰及巖坎爆破施工技術(shù)在我國多個(gè)水利樞紐工程（如三峽二期圍堰水下爆破等）中應(yīng)用取得了滿意效果，本項(xiàng)目水下圍堰及巖坎爆破實(shí)施方案從爆破參數(shù)、施工工藝及爆破安全方面做了全面分析，滿足安全和最終開挖成型要求，可以在禹門口一級(jí)泵站擴(kuò)建工程中實(shí)施應(yīng)用。

TV542+.5

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1004-7042（2017）01-0049-02

張瑞（1987-），女，2014年畢業(yè)于太原理工大學(xué)水利工程專業(yè)

2016-11-17；

2016-12-24