預(yù)裂爆破技術(shù)在砂板巖超高邊坡成型控制中的應(yīng)用

金永剛

（中國水利水電第十二工程局有限公司，浙江杭州 310004）

1 概況

兩河口水電站開挖Ⅰ標(biāo)主要包括右岸壩肩壩基開挖支護、開關(guān)站邊坡開挖支護及進水口邊坡開挖支護，邊坡開挖最高開口線高程為3165m，壩基最低高程為2580m，最大開挖高差為585m，開挖方量約為428萬m3。邊坡巖性以變質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)板巖向下游漸變?yōu)榉凵百|(zhì)板巖夾絹云母板巖及粉砂質(zhì)板巖與絹云母板巖互層，巖性以Ⅳ、Ⅴ類圍巖為主。

2 開挖爆破方案選擇

兩河口水電站邊坡開挖高差大，開挖方量大，邊坡成型質(zhì)量要求高，經(jīng)過比對初步擬定采用深孔梯段爆破，邊坡采用預(yù)裂爆破。預(yù)裂爆破方式根據(jù)爆破試驗選擇雙聚能預(yù)裂爆破或深孔梯段預(yù)裂爆破。

2.1 現(xiàn)場爆破試驗

現(xiàn)場爆破試驗主要針對雙聚能預(yù)裂爆破與深孔梯段預(yù)裂爆破效果進行對比分析，共選擇了六處具有代表性的巖石地段，每處分段布置雙聚能預(yù)裂孔和普通預(yù)裂孔，裝藥爆破，并對爆破效果進行對比分析。

2.2 試驗效果及結(jié)果分析

根據(jù)爆破試驗結(jié)果，普通預(yù)裂爆破效果較理想，平整度殘孔率均滿足要求；雙聚能預(yù)裂爆破后預(yù)裂面巖石破碎，平整度及殘孔率均不滿足要求。通過專家及技術(shù)人員分析，雙聚能預(yù)裂爆破不適用兩河口水電站的邊坡開挖，主要原因如下：①兩河口水電站邊坡巖性以板巖為主，巖石層間裂縫多，雙聚能爆破后易“漏氣”，起不到聚能效果；②雙聚能預(yù)裂孔孔距大，為1.2～1.5m，沒有聚能效果，爆破后平整度不滿足規(guī)范要求，相反普通預(yù)裂爆破由于孔距為0.7～0.8m，能夠取得較好的效果。

2.3 爆破方案選擇

結(jié)合爆破試驗及工程地質(zhì)條件，兩河口水電站邊坡開挖爆破擬采用深孔梯段預(yù)裂爆破。

3 施工工藝操作要點

3.1 測量放點

為保證開挖質(zhì)量，預(yù)裂孔實行逐孔放點，逐孔放出預(yù)裂孔孔位、方位點，用紅油漆標(biāo)識，進行點位編號，點位偏差±1cm，方位點距孔位點不小于2.5m。緩沖、爆破孔分別在每一排兩端、中間部位放3個控制點。放點結(jié)束后，采用編織袋壓蓋保護，防止點位丟失及人為破壞，鉆孔前嚴(yán)格執(zhí)行建基面開口線放樣復(fù)核程序，由測量出具預(yù)裂孔測量放樣單，現(xiàn)場對點位進行復(fù)核。

3.2 基礎(chǔ)面清理平整

在進行樣架搭設(shè)前，需對搭設(shè)樣架部位的基礎(chǔ)面進行清理平整，保證樣架搭設(shè)穩(wěn)定。清理平整由人工配合破碎機進行，局部可采用手風(fēng)鉆小炮進行修整。

3.3 樣架搭設(shè)

樣架采用普通腳手架鋼管，按平臺和設(shè)計坡比進行搭設(shè)，高度約1.7～2.3m，水平方向立桿間距為1.5m，沿平面或坡面布置，立桿采用手風(fēng)鉆鉆孔，立桿入巖不小于50cm，插入鋼管進行固定，水平小橫桿和沿坡面的斜桿采用扣件和立桿固定。

樣架完成后，安裝YQ-100B潛孔鉆，利用坡度尺、量角器及吊線錘進行質(zhì)量檢查，并對垂直度進行校核，發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整。

3.4 爆破設(shè)計

爆破參數(shù)初擬如下，現(xiàn)場應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況進行優(yōu)化調(diào)整。

（1）預(yù)裂孔爆破參數(shù)：①鉆孔孔徑：D=90mm；②孔距a：70～80cm；③孔深L：梯段按10m控制，孔深為12.93m，個別梯段可根據(jù)現(xiàn)場稍作調(diào)整，孔深控制在10～15m之內(nèi)；④堵塞長度L2：1.0～1.5m；⑤不藕合系數(shù)：鉆孔孔徑/藥卷直徑≥2.8；⑥裝藥結(jié)構(gòu)。

線裝藥密度：標(biāo)準(zhǔn)段為170～450g/m（除去底部加強和孔口減弱段），堵塞長度1.5m，采用黃土堵塞，堵塞段底部與藥卷頂端用編織帶間隔，編織帶距藥卷頂端5cm。

圖1 預(yù)裂孔典型裝藥結(jié)構(gòu)

裝藥結(jié)構(gòu)：標(biāo)準(zhǔn)藥卷按設(shè)計藥量連續(xù)或間隔用膠布綁扎于竹片上，底部1.0m范圍藥量加強，孔口2m藥量減弱，堵塞長度1.5m，采用φ32藥卷間隔裝藥。典型裝藥結(jié)構(gòu)見圖1。

（2）緩沖孔爆破參數(shù)

緩沖孔孔徑采用90mm，設(shè)計原則：距預(yù)裂孔排距1.5~2.0m、間距2.0m，距前排主爆破孔排距2.5m，堵塞長度為2.5m。

（3）主爆孔孔采用T35高風(fēng)液壓鉆機造孔或CM351中風(fēng)液壓鉆機，孔徑為90mm。間距a為3.0～3.5m，排距b為2.5～3.0m，堵塞長度取2.5～3.0m；采用Φ70藥卷連續(xù)裝藥。

3.5 鉆孔施工

鉆孔前，由測量人員對樣架進行校核，并對每個預(yù)裂孔及緩沖孔孔點開口進行放樣。

預(yù)裂孔及緩沖孔采用YQ-100B潛孔鉆進行鉆孔，主爆孔采用T35液壓鉆機鉆孔。鉆機就位后，從臺階邊緣開始，先鉆邊緣孔，后鉆中部孔。在鉆孔過程中要隨時對樣架及鉆機進行校對，確保鉆孔方向、角度及深度符合設(shè)計要求。

鉆孔結(jié)束后，及時將巖粉吹除干凈，并對孔深進行檢查，孔深不夠的需加深，鉆孔超深時，用巖粉對孔底進行補填若；鉆孔時，隨時將孔口巖碴清除干凈并整平，防止掉入孔內(nèi)；鉆孔結(jié)束后要封好孔口，防止雨水將巖粉沖入孔內(nèi)。

3.6 裝藥及聯(lián)網(wǎng)爆破

預(yù)裂孔及緩沖孔按設(shè)計藥量連續(xù)或間隔用膠布綁扎于竹片上進行裝藥，主爆孔采用直接連續(xù)裝藥。

主爆孔采用孔內(nèi)5段非電毫秒雷管聯(lián)網(wǎng)，孔外1段非電毫秒雷管聯(lián)網(wǎng)；預(yù)裂孔與緩沖孔孔內(nèi)采用導(dǎo)爆索聯(lián)網(wǎng)，孔外采用1段和7段非電毫秒雷管延期聯(lián)網(wǎng)，孔間不延時；最后通過電雷管和起爆器相連。起爆網(wǎng)絡(luò)為一字型排間起爆，起爆順序為預(yù)裂孔起爆后間隔50ms后依次起爆主爆孔，最后是緩沖孔。

3.7 爆后分析

實行一炮一分析的原則，在每次爆破完成后，組織相關(guān)人員對爆破后巖石地質(zhì)條件、坡面平整度、殘孔率等進行分析，確定爆破參數(shù)合理性，優(yōu)化爆破設(shè)計。

4 質(zhì)量控制要點

預(yù)裂爆破質(zhì)量控制要點主要包括鉆孔質(zhì)量控制、裝藥質(zhì)量控制等方面進行控制。

4.1 鉆孔質(zhì)量控制

（1）鉆孔前質(zhì)量控制。①預(yù)裂孔造孔前，必須制作樣架，樣架準(zhǔn)確性由測量人員復(fù)核并經(jīng)驗收合格方可開鉆；②搭設(shè)樣架的鋼管采用符合國家規(guī)范要求的標(biāo)準(zhǔn)鋼管，不得采用不合格鋼管，保證樣架的剛度和整體穩(wěn)定性。

（2）鉆孔過程質(zhì)量控制。①鉆孔中，隨時對樣架進行檢查校核，確保鉆孔的精準(zhǔn)，防止飄孔；②YQ-100B潛孔鉆自帶的限位器距離孔位點在1.0m以上，鉆機開孔時沖擊器易偏離孔位點。為減小開孔偏差，在潛孔鉆底部加焊了自制導(dǎo)向定位器，保證開孔時鉆頭無偏移，可以有效防止“飄鉆”現(xiàn)象的發(fā)生，導(dǎo)向定位器結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 導(dǎo)向定位器結(jié)構(gòu)

（3）造孔完成后，質(zhì)檢人員必須逐孔進行孔深檢查，其中預(yù)裂孔孔深要求偏差控制在±5cm以內(nèi)，主爆孔控制在±20cm以內(nèi)；預(yù)裂孔鉆孔的終孔偏差離設(shè)計預(yù)裂面小于±10cm，相鄰兩孔終孔偏差≤15cm。

4.2 裝藥質(zhì)量控制

裝藥量的控制對爆破質(zhì)量也起到至關(guān)重要的作用，裝藥量要嚴(yán)格按照爆破設(shè)計的裝藥量進行控制。

裝藥量的設(shè)計不僅要根據(jù)圍巖類別，還要根據(jù)巖石的硬度等巖性條件適時的進行調(diào)整。在右壩基開挖至2760高程后，采用邊坡預(yù)裂爆破后，出現(xiàn)炮孔爆破不完全的現(xiàn)象，個別部位完整巖石甚至未炸裂。根據(jù)設(shè)計地質(zhì)工程師的鑒定，該高程范圍仍屬于Ⅴ類圍巖，且?guī)r石裂隙較發(fā)育，破碎帶較多，后經(jīng)項目部工程技術(shù)人員研究后，該處隨屬于Ⅴ類圍巖，個別完整的巖石硬度極高，原設(shè)計的預(yù)裂孔280g/m的線裝藥密度不足以將其炸裂，經(jīng)與業(yè)主監(jiān)理溝通后，將預(yù)裂孔線裝藥密度調(diào)整為430g/m，取得了較好的爆破效果，平整度及殘孔率均符合設(shè)計要求。

5 結(jié)語

雖然雙聚能預(yù)裂爆破施工技術(shù)較為先進，可以大量減少預(yù)裂孔鉆孔作業(yè)量，但由于其限制，并不是適合所有的高邊坡開挖。兩河口高邊坡開挖中，通過使用深孔梯段預(yù)裂爆破技術(shù)，不僅保證邊坡開挖質(zhì)量，避免了超欠挖的處理，同時在開工時間晚半年的前提下按合同工期完工，取得較好的經(jīng)濟和社會效益，可以為類似兩河口的砂板巖高邊坡開挖提供參考和借鑒的依據(jù)。