藏木水電站基坑開(kāi)挖梯段爆破試驗(yàn)

張微微

(中國(guó)水利水電第八工程局有限公司，湖南 長(zhǎng)沙410004)

西藏高原地區(qū)海拔高、空氣稀薄、氣候干燥，在此特殊氣候條件下進(jìn)行水電工程開(kāi)挖施工，選用最優(yōu)爆破參數(shù)既能保證開(kāi)挖質(zhì)量，同時(shí)良好的爆破塊度也可以提高機(jī)械開(kāi)挖效率，加快施工進(jìn)度。確定同類(lèi)巖體特性在高海拔、空氣稀薄、氣候干燥等特殊氣候條件下的K值與α值，在開(kāi)挖過(guò)程中進(jìn)行控制爆破，降低爆破振動(dòng)效應(yīng)，對(duì)保證相鄰建筑物安全穩(wěn)定具有重要指導(dǎo)意義。

1概述

藏木水電站位于西藏自治區(qū)山南地區(qū)加查縣境內(nèi)，為二等大(2)型工程，開(kāi)發(fā)任務(wù)為發(fā)電，無(wú)航運(yùn)、漂木、防洪、灌溉等綜合利用要求。壩后式廠房?jī)?nèi)安裝6臺(tái)85 MW發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量510 MW。藏木水電站工程規(guī)模大，地處海拔高、空氣稀薄、氣候干燥，施工環(huán)境惡劣。壩址兩岸山體雄厚，地形較完整，河谷深切呈“V”字型，谷坡陡峻，兩岸大多基巖裸露，河邊分布少量漫灘，下游坡腳及局部斜坡地帶分布少量崩坡積塊碎石土，階地不發(fā)育。壩址區(qū)巖性單一，出露的基巖為燕山晚期～喜山期花崗巖(γ5-63)，巖石類(lèi)型為二長(zhǎng)花崗巖，塊狀～次塊狀結(jié)構(gòu)。據(jù)巖石磨片鑒定：巖石組分中石英含量25%，鉀長(zhǎng)石含量>40%，斜長(zhǎng)石含量>30%，黑云母含量2%，含少許細(xì)粒磁鐵礦，與蝕變黑云母共生。

2試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

1)確定藏木水電站基坑開(kāi)挖巖體的合理爆破參數(shù)，保證開(kāi)挖施工質(zhì)量；

2)確定藏木水電站基坑開(kāi)挖巖體的爆破振動(dòng)效應(yīng)參數(shù)(K，α值)，合理控制最大爆破單響藥量，以避免對(duì)保留巖體的破壞及相鄰永久建筑物的影響；

3爆破試驗(yàn)地點(diǎn)及參數(shù)選定

3.1試驗(yàn)地點(diǎn)選擇

為確保爆破試驗(yàn)所得成果能夠滿(mǎn)足施工需要，試驗(yàn)選擇在與施工部位地質(zhì)情況大致相同且具有代表性的部位進(jìn)行，結(jié)合二期基坑開(kāi)挖施工實(shí)際情況，爆破試驗(yàn)地點(diǎn)分別選擇在消力池開(kāi)挖區(qū)EL3233.00～EL3222.00；左岸壩基左側(cè)7號(hào)開(kāi)挖區(qū)31號(hào)塊EL3234.00～EL3222.00；消力池開(kāi)挖區(qū)EL3238.00～EL3226.00，壩軸0+101、0+138.6，上下游0+94.7、0+139；消力池開(kāi)挖區(qū)EL3238.00～EL3226.00，壩軸0+99.3、0+128.2，上下游0+66.3、0+102.1四處進(jìn)行。這些部位巖體除表層部分破碎外，內(nèi)部巖體均為弱卸荷、弱風(fēng)化及新鮮～微風(fēng)化二長(zhǎng)花崗巖，巖質(zhì)堅(jiān)硬，巖體較完整，強(qiáng)度較高，均一性較好，滿(mǎn)足爆破試驗(yàn)所需條件要求。

3.2爆破器材

梯段爆破炸藥為φ90乳化炸藥，鉆孔直徑φ115 ，雷管為2段、5段、15段非電毫秒雷管及8號(hào)電雷管。

3.3爆破參數(shù)擬定

基坑梯段爆破試驗(yàn)共進(jìn)行4組，各組試驗(yàn)初擬爆破參數(shù)見(jiàn)表1。

表1各次爆破試驗(yàn)爆破參數(shù)表

4爆破振動(dòng)數(shù)據(jù)檢測(cè)

4.1測(cè)點(diǎn)布置

本次爆破試驗(yàn)共計(jì)18個(gè)測(cè)點(diǎn)，每點(diǎn)測(cè)三向(垂向，徑向，切相)。由于爆破測(cè)點(diǎn)位置基本上處于同一平面，相對(duì)間高差1～3 m，具有一定的高差，但是不會(huì)具備高的高差效應(yīng)，所以從宏觀角度將其視為同一水平面之上。此報(bào)告中所有爆破區(qū)均處于基坑中，測(cè)點(diǎn)則按照距離不規(guī)則方式分布于基坑和基坑邊沿。

爆破振動(dòng)記錄儀為24位A/D高精度的爆破測(cè)振儀，可以完全保證測(cè)量數(shù)據(jù)的精度。儀器中的智能模式能為測(cè)試過(guò)程自動(dòng)選配儀器量程、觸發(fā)門(mén)檻值以及足夠的采集時(shí)間，可以完整記錄整個(gè)爆破過(guò)程所產(chǎn)生的地震波波形。

表2爆破振動(dòng)測(cè)點(diǎn)位置表

注：①地表情況中的坡積為半坡上的半巖石半積土，積土為全是泥土；②表中“距離”為測(cè)點(diǎn)到測(cè)點(diǎn)之間的距離，相對(duì)位置為測(cè)點(diǎn)到爆破區(qū)域中心的位置；③表中高差為0，表示測(cè)點(diǎn)與爆區(qū)中心無(wú)高差。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)條件和爆破監(jiān)測(cè)的要求，每一個(gè)測(cè)點(diǎn)上放置一臺(tái)M20型智能爆破測(cè)振儀和一只三軸向速度傳感器(傳感器頂面的X方向箭頭對(duì)準(zhǔn)爆破中心)。傳感器托盤(pán)采用石膏粉(石膏粉加水?dāng)嚢?，十分鐘后凝?固定于預(yù)先筑好的平臺(tái)上。使用水平尺將傳感器安裝在水平位置。為了得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和保護(hù)設(shè)備的安全，相對(duì)較近測(cè)點(diǎn)上的設(shè)備全部用兩個(gè)油桶鋼罩蓋住[1]。

4.2測(cè)點(diǎn)處理

爆破振動(dòng)測(cè)試點(diǎn)的測(cè)點(diǎn)三軸向速度傳感器盡量安裝在巖石上，若巖石上不平整，則需要先在巖石上做好水泥平臺(tái)；如果條件不允許在巖石上安裝，則必須將傳感器在安裝之前安裝點(diǎn)上挖深40 cm，并作40 cm厚的水泥砂漿處理，使傳感器能接收到真實(shí)的振動(dòng)信號(hào)[2]；等待水泥平臺(tái)完全干燥并確定平臺(tái)與巖石或者沙土完全一體(無(wú)明顯大裂縫，無(wú)大塊水泥塊掉落，用力敲打無(wú)松動(dòng))，最后將傳感器底面用石膏粘在平臺(tái)上。若石膏調(diào)和太干，需加水重新調(diào)和；若調(diào)和太稀，則需粘好后用干石膏粉灑在裸出部分，使其快速嗆水，利于石膏干燥。

在傳感器安裝位置上有多個(gè)面，如地面和側(cè)面，則可以再用石膏粘住側(cè)面部分，保證了傳感器以最好的方式接受振動(dòng)波形[3-5]。所有測(cè)點(diǎn)的平臺(tái)處理于爆破時(shí)間前3～10 h處理，保證了與地基部分的連接穩(wěn)固和平臺(tái)的干燥。所有傳感器用石膏固定在平臺(tái)、墻體上或者其他堅(jiān)固物體上。

傳感器帶有用空氣泡的水平尺安裝在平臺(tái)上后，每個(gè)測(cè)點(diǎn)用不銹鋼罩將傳感器和采集器罩住以免被飛石砸壞。因?yàn)闇y(cè)點(diǎn)1和測(cè)點(diǎn)2距離爆破區(qū)域較近，還特地采用半個(gè)油桶做2次覆蓋，其他各點(diǎn)使用不銹鋼盆蓋住，最大限度的保護(hù)設(shè)備，保護(hù)數(shù)據(jù)。

5檢測(cè)結(jié)果分析

本次爆破測(cè)試中，4條測(cè)線(xiàn)共18個(gè)測(cè)點(diǎn)的所有傳感器輸出的振動(dòng)過(guò)程信號(hào)均被記錄儀記錄到，數(shù)據(jù)獲得率為100%。檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3質(zhì)點(diǎn)振速檢測(cè)結(jié)果表

公式中的Q為藥量；V為垂直向振動(dòng)速度值；R為各測(cè)點(diǎn)到爆破中心的距離。

6結(jié)語(yǔ)

1)4組爆破試驗(yàn)爆后均能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工設(shè)備裝渣、出渣施工要求，但是從爆后爆渣塊徑大小及均勻程度第三組爆破效果更佳，其爆后大塊較少且塊徑均勻，更適合挖裝機(jī)械出渣施工，因此推薦爆破參數(shù)如表4。

表4推薦爆破參數(shù)表

在今后的爆破開(kāi)挖施工中可以參照本爆破施工試驗(yàn)推薦的參數(shù)進(jìn)行，在具體實(shí)施過(guò)程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況做適當(dāng)調(diào)整，以期得到最佳的爆破效果。

2)爆破振動(dòng)檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示的是一個(gè)良好的衰減規(guī)律，符合爆破測(cè)試的變化趨勢(shì)，具體部位最大單響按照《安全質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度》規(guī)定，由試驗(yàn)得出的K=84.44，α=1.05計(jì)算確定。