唐河水電站壩基開挖爆破方案與施工

李 薇

（山西水務(wù)投資集團有限公司，山西 太原 030002）

1 工程概況

唐河水電站大壩形式為混凝土重力壩，壩長69m，壩頂寬6m，最大壩高30.4m，對地基穩(wěn)定性提出了較高要求。經(jīng)地質(zhì)勘查得知，壩址地層巖性為變質(zhì)巖及第四系松散堆積物，覆層厚度約0～9.5m，壩址基巖埋深約4.0～9.45m，其中強風化層厚度2.0～3.0m，弱風化層厚度8.0～10.0m。為保證壩體穩(wěn)定性，設(shè)計對覆層及風化層進行全部挖除，開挖總量約為7.9萬m3。

2 開挖總體方案設(shè)計

項目核心工程為石方開挖，包括壩基基坑石方開挖和岸坡石方開挖，分別屬于槽型開挖和邊坡開挖[1]。這兩部分的石方開挖長度、寬度、深度均較大，且岸坡坡度較小，因此設(shè)計總體開挖方案如下：石方開挖采用“深孔梯段和淺孔微差控制爆破，周邊光爆、預裂爆破以及保護層一次性開挖相結(jié)合形式”，具體如下:

為了保證開挖尺寸、邊坡穩(wěn)定性及開挖質(zhì)量，深孔梯段爆破的周邊孔應采用預裂爆破，淺孔和保護層開挖時其周邊孔采用光面爆破。

淺孔爆破鉆孔（＜5.0m）主要用于淺孔爆破及光面爆破，采用手風鉆施工；深孔（≥5.0m）主要用于深孔梯段爆破，采用潛孔鉆施工。為保證基底完整性，在將要達到基底面前采用保護層開挖，孔底加柔性層。

3 爆破方案

3.1 爆破材料選取

炸藥。為保證起爆正常，瞎炮率小，采用巖石粉狀乳化炸藥和2號巖石乳化炸藥。當鉆孔內(nèi)部為干燥、潮濕或存在少量積水情況下使用巖石粉狀乳化炸藥；當孔內(nèi)積水較多時可使用2號巖石乳化炸藥，可確保在短時間內(nèi)爆炸[2]。技術(shù)專家對這兩種型號炸藥進行了現(xiàn)場試驗，起爆率達到100%，效果良好。

雷管。雷管選用8號煤礦許用瞬發(fā)電雷管，從通電到爆炸不超過10ms，性能可靠，使用安全，不必考慮粉塵及瓦斯的影響。

導爆管。選用毫秒導爆管，具有較強的抗干擾性，而且該類導爆管聯(lián)接形式多樣，可滿足爆破網(wǎng)絡(luò)和爆破順序的要求[3]。導爆管選取時應考慮使用安全、價格便宜、性能良好等的產(chǎn)品，導爆管按長度分為3m、5m、7m、10m四個標段。導爆索類型為6mm塑料導爆索，可用于光面爆破及預裂爆破，經(jīng)試驗效果良好。

3.2 爆破鉆孔方案

3.2.1 岸坡開挖鉆孔設(shè)計

主要涉及梯段深孔爆破和周邊孔預裂爆破，兩種形式炮孔具體參數(shù)詳見下表1和表2所示。

表1 梯段深孔爆破主炮孔參數(shù)

表2 周邊孔預裂爆破鉆孔參數(shù)

梯段深孔孔距a，2.5m；排距b，2.0m；鉆孔深度h，7～11m；周邊孔孔距a，1.2m；采用間隔裝藥形式（在竹竿上按一定距離綁扎炸藥卷）。

3.2.2 壩基開挖鉆孔設(shè)計

淺層及保護層開挖，屬于淺孔爆破，周邊孔采用光面爆破，均采用YT-28手風鉆打孔，孔徑D為42mm。淺孔爆破鉆孔孔距a，1.2m；排距b，1.0m；鉆孔深度，1.0～4.0m；注意預留2.0m作為保護層單獨開挖；周邊孔光面爆破孔距a，1.2m，同樣采用間隔裝藥形式。炮孔的具體參數(shù)見下表3所示。

表3 壩基開挖鉆孔參數(shù)設(shè)計

4 爆破施工

4.1 測量放線和鉆孔

開挖順序為“由高到低，先岸坡后壩基”，利用挖掘機將山體表層土和風化巖石挖除。然后由測繪技術(shù)人員對開挖范圍、控制點位置等進行測量放線，監(jiān)理工程師應對提交的測量資料進行嚴格審查。

工程采用兩臺24m3空壓機作為鉆機動力，為保證風壓穩(wěn)定，增加數(shù)個小型風包作為緩沖。鉆機包括5臺潛孔鉆機和8臺YT-28手風鉆。鉆孔位置、孔徑、深度和角度是技術(shù)人員的監(jiān)督重點，需要嚴格把控。

4.2 裝藥和堵孔

在岸坡開挖時，鉆孔內(nèi)無積水，所以采用巖石粉狀乳化炸藥，而壩基開挖部分地段有地下水出露，因此需使用2號巖石乳化炸藥[4]。岸坡開挖的主炮孔和預裂孔采用7m或10m導爆管分段起爆；壩基開挖的主炮孔和周邊孔采用3m或5m導爆管分段起爆，兩者均由導爆索聯(lián)網(wǎng)，采用電雷管引爆。裝藥結(jié)束后利用砂或巖粉（最好是鉆孔巖粉）進行堵塞鉆孔，應保證頂部振搗密實。

4.3 聯(lián)線和爆破

聯(lián)線方式和起爆順序是爆破工程效果的關(guān)鍵所在，起爆網(wǎng)絡(luò)不僅應能保證全部炸藥順利爆炸，而且還要確保爆破效果符合設(shè)計要求，超挖和欠挖量控制在一定范圍。項目采用瞬發(fā)電雷管和毫秒導爆管，可很好地保證爆炸率和控制起爆順序，具體爆破網(wǎng)絡(luò)聯(lián)線見下圖1所示。

利用經(jīng)驗公式（1）估算出飛石距離R[5]，確定其值為400m，為保證絕對安全，本項目將警戒范圍增至800m。

式中：n——計算藥包作用指數(shù)，取值1.5；

W——最大藥包的最小抵抗線，取值2.2；

K——安全系數(shù)，取值2.0。

圖1 起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計圖

5 結(jié)語

石方開挖是水電站大壩建設(shè)的基礎(chǔ)，根據(jù)工程設(shè)計了深孔梯段和淺孔微差控制爆破、光面爆坡、預裂爆破等多種形式，最大限度地保證了爆破效果。唐河水電站壩基開挖取得了預期效果，超挖和欠挖率均不超過3%，超過60%的破碎巖石可直接應用于壩基填筑工程，取得了較好的經(jīng)濟效益，其成功經(jīng)驗值得借鑒和推廣。

［參 考 文 獻］

［1］姚寶永，田政.豐滿水電站重建工程壩基開挖爆破振動控制技術(shù)［J］.水利水電技術(shù)，2016，47（6）:37-40.

［2］洪維元.深孔梯段孔間微差爆破技術(shù)的試驗研究［J］.人民長江，2012，（7）:22-29.

［3］田會禮，田運生，于亞倫.露天采場孔間微差爆破技術(shù)的試驗研究［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2005，25（6）:67-68.

［4］蔣建林，張耀威.高碾壓混凝土雙曲薄拱壩壩基開挖預裂爆破技術(shù)［J］.水利水電技術(shù)，2007，38，（7）:66-68.

［5］祝文化，李建雄.臨近城鎮(zhèn)的水電站壩基開挖爆破震動效應控制［J］.西部探礦工程，2007，19（12）:14-16.