水工建筑物基礎(chǔ)開挖中預(yù)裂爆破技術(shù)的運(yùn)用

陳余華

(福建民化建設(shè)工程有限公司，福建 龍巖 364000)

采用什么方法對(duì)水工建筑物巖石基礎(chǔ)開挖對(duì)水電工程的質(zhì)量、進(jìn)度和效益有直接影響。不同的開挖方法或者開挖不當(dāng)將降低基巖的承載能力、增大基礎(chǔ)的透水性、惡化基巖的天然結(jié)構(gòu)和地質(zhì)構(gòu)造，這對(duì)于水工建筑物，特別是擋水建筑物是不能允許的。而且還會(huì)增加補(bǔ)救處理措施所發(fā)生的費(fèi)用，拖延建筑物施工工期。本文以某抽水電站巖石基礎(chǔ)爆破開挖為例，闡述預(yù)裂爆破技術(shù)如何應(yīng)用于水工建筑物基礎(chǔ)開挖中。

1 預(yù)裂爆破保護(hù)巖體的機(jī)理

預(yù)裂爆破在正式爆破開挖之前沿著被保護(hù)巖體輪廓線形成一條貫穿裂縫，降低和減少爆破對(duì)保護(hù)巖體的影響，使保留巖體的開挖輪廓較為平整。

2 預(yù)裂爆破的主要影響因素

2.1 巖石物理力學(xué)性質(zhì)及地質(zhì)條件

巖石的物理和力學(xué)性質(zhì)對(duì)預(yù)裂爆破效果至關(guān)重要，在合理選用爆破參數(shù)的同時(shí)，巖石越完整，預(yù)裂爆破效果越好，反之對(duì)于在巖石成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造在各不同方向上的不均勻分布的巖石，預(yù)裂爆破難以達(dá)到預(yù)期效果。

2.2 孔徑d和孔距a

孔距應(yīng)根據(jù)線裝藥密度、平整度要求、炸藥性質(zhì)、巖石特征、孔徑等確定。合理的孔距對(duì)相鄰炮孔應(yīng)力波的產(chǎn)生有相互影響和疊加的作用，這就保證了沿炮孔中心線拉開一條平整的裂縫。―般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：孔距a=7d～12d選取。如果孔距過(guò)大，不僅不能保證預(yù)裂縫的形成且會(huì)影響預(yù)裂效果?？拙噙^(guò)小，鉆孔數(shù)量增加，不經(jīng)濟(jì)且影響施工進(jìn)度。它的取值與爆破質(zhì)量要求好壞、巖質(zhì)軟硬、裂隙發(fā)育情況成反比。

2.3 不耦合系數(shù)

預(yù)裂爆破不耦合系數(shù)增大可降低爆炸峰壓，避免孔壁巖石的過(guò)渡粉碎。但是在增大不耦合系數(shù)的同時(shí)爆破作用范圍減弱，必須要調(diào)整線裝藥密度和孔距，才能形成完整的貫穿裂縫。在線裝藥密度一定的情況下，不耦合系數(shù)和孔距大小成反比，所以合理選擇不耦合系數(shù)、線裝藥密度、和孔距，優(yōu)化三者關(guān)系有利于提高預(yù)裂爆破效果。

2.4 線裝藥密度Ql

線裝藥密度應(yīng)根據(jù)巖石的物理力學(xué)性能、孔距、孔徑和炸藥性能等確定。一般而言，當(dāng)巖石的抗壓強(qiáng)度大、孔距大時(shí)，線裝藥密度要大些?？變?nèi)有水時(shí)線裝藥密度可降低45%～60%。―般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：線裝藥密度Ql=0.034Rb0.63a0.67選取。

2.5 裝藥結(jié)構(gòu)

①孔口填塞段 預(yù)裂孔堵塞可先在預(yù)裂藥卷頂部用炸藥包裝袋封堵，然后上部再采用用粘土填塞密實(shí)，孔口填塞長(zhǎng)度一般為0.6～2.0m。

②中間均勻裝藥段 按設(shè)計(jì)的線裝藥密度沿孔軸線均勻間隔分布。

③孔底加強(qiáng)裝藥段 邊坡預(yù)裂爆破一般可以當(dāng)作是在無(wú)限體中進(jìn)行的，增加底部巖石的夾制作用，一般該段裝藥量要比正常的線裝藥密度增加2～5倍，長(zhǎng)度為0.8～1.5m。

2.6 堵塞長(zhǎng)度l

堵塞長(zhǎng)度實(shí)踐證明，填塞長(zhǎng)度的大小，會(huì)影響孔口段預(yù)裂面的成型。填塞長(zhǎng)度太短，爆破時(shí)會(huì)使氣體逸出，不易形成預(yù)裂縫或預(yù)裂縫寬度不夠；填塞長(zhǎng)度太長(zhǎng)，孔口附近容易使炮孔殘留而不能出現(xiàn)裂縫，造成欠挖。一般按經(jīng)驗(yàn)公式：l=(1～1.2)a選取，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)爆破效果進(jìn)行不斷修正調(diào)整。

2.7 起爆時(shí)間間隔

為了防止應(yīng)力疊加，確保減震效果，預(yù)裂孔與主爆孔在同一網(wǎng)絡(luò)中起爆時(shí)，預(yù)裂孔必須超前于主爆孔起爆，超前時(shí)間應(yīng)至少提前75～110ms。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

周寧抽水蓄能電站位于福建省寧德市周寧縣七步鎮(zhèn)境內(nèi)，下水庫(kù)大壩為碾壓混凝土重力壩，壩高306.0m，最低建基面高198.0m，最大壩高108.0m，壩頂全長(zhǎng)225m。

壩肩槽建基面共分9層邊坡，開挖坡比為1∶0.5，1∶0.7，1∶1，每7m～15m設(shè)置一臺(tái)馬道。壩區(qū)巖性以鉀長(zhǎng)花崗巖為主，中細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。微風(fēng)化、新鮮鉀長(zhǎng)花崗巖巖石的干單軸抗壓強(qiáng)度Rb平均值為86～139MPa、飽和單軸抗壓強(qiáng)度Rb平均值為65～128MPa，屬堅(jiān)硬巖。

3.2 方案選擇

壩區(qū)開挖要遵循“自上而下，采用分層、分塊臺(tái)階爆破”的原則，邊坡采用預(yù)裂爆破技術(shù)降低主爆區(qū)爆破時(shí)對(duì)邊坡及支護(hù)的振動(dòng)影響。臺(tái)階主爆區(qū)馬道高度為13.0m以上的采用分層分塊爆破，梯段高度在7.5m左右，但邊坡需一次預(yù)裂到位；馬道高度為13.0m以下的一次性鉆爆，梯段高度在10～12m左右。馬道均預(yù)留2～2.5m保護(hù)層。按分層高度，根據(jù)每層馬道的開挖長(zhǎng)度分成2～3塊，鉆孔爆破、翻渣循環(huán)作業(yè)。

3.3 爆破參數(shù)選擇

根據(jù)巖石的類別、巖性類比工程經(jīng)驗(yàn)，初擬邊坡預(yù)裂爆破參數(shù)參見(jiàn)表1，根據(jù)爆破試驗(yàn)參數(shù)及實(shí)際爆破效果作調(diào)整，以達(dá)到最佳爆破效果。

表1 爆破參數(shù)

3.4 預(yù)裂效果評(píng)價(jià)

預(yù)裂爆破后抽查發(fā)現(xiàn)，爆破效果好，預(yù)裂輪廓面成型規(guī)則，邊坡面平整，不平整度小于12cm，對(duì)于不允許欠挖的結(jié)構(gòu)部位滿足結(jié)構(gòu)尺寸的要求，除明顯地質(zhì)缺陷處外，圍巖只有輕微破壞，殘留炮孔壁面沒(méi)有明顯爆破裂隙，巖壁上預(yù)裂孔半孔率達(dá)到90%以上，爆破后壁面鑿聲波孔，測(cè)試結(jié)果說(shuō)明，保留基巖爆破影響深度不超過(guò)40cm，完全滿足下水庫(kù)大壩開挖技術(shù)要求。

4 結(jié) 語(yǔ)

工程實(shí)踐證明，在水工建筑工程中預(yù)裂爆破中，應(yīng)對(duì)預(yù)裂效果各影響因素進(jìn)行仔細(xì)的分析，通過(guò)爆破試驗(yàn)合理地選擇爆破參數(shù)，就可以取得較好的預(yù)裂爆破效果。