淺談孤山航電樞紐工程一期基坑控制爆破開挖施工技術(shù)

王秀紅 程選勤

摘? 要：孤山航電樞紐壩址區(qū)基巖為淺變質(zhì)巖，其巖性主要為片巖類和大理巖類。F109斷層從右岸壩肩到機(jī)組段縱向穿過，裂隙發(fā)育完全，富裂隙水和淺層承壓水。在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、預(yù)裂爆破范圍廣，建基面平整度要求高等諸多不利因素的影響下，通過邊坡預(yù)裂爆破、掏槽開挖爆破、預(yù)留保護(hù)層開挖及預(yù)留緩沖孔等控制爆破有效地保證開挖質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：控制爆破? 開挖? 施工技術(shù)? 研究

中圖分類號：TM73 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）04（c）-0021-03

Discussion on the Construction Technology of Controlled BlastingExcavation for the First Stage Foundation Pit

of Gushan Navigation Power Junction Project

WANG Xiuhong? CHENG Xuanqin

（Sinohydro Bureau 3 Co.，Ltd.， Xi'an，Shaanxi Province， 710000? China）

Abstract： The bedrock in the dam site area of Gushan navigation power junction is composed of shallow metamorphic rock， and its lithology is mainly schist and marble. Fault F109 passes through the dam abutment on the right bank longitudinally from the dam abutment to the location of the unit. The fractures are fully developed and are rich in fracture water and shallow confined water. Under the influence of many unfavorable factors， such as complex structure， wide range of presplitting blasting and high requirement of smoothness of foundation surface. Through slope presplitting blasting， cutting excavation blasting， reserved protective layer excavation and reserved buffer hole control blasting， the excavation quality can be effectively guaranteed.

Key Words： Controlled blasting; Excavation; Construction technology; Research

孤山航電樞紐位于漢江干流白河（夾河）電站～丹江口水庫回水末端河段內(nèi)，工程以發(fā)電、航運(yùn)為主。水庫正常蓄水位177.23m，正常蓄水位以下庫容1.09億m3，水庫總庫容2.12億m3，電站裝機(jī)容量為180MW，多年平均發(fā)電量5.90億kW·h，規(guī)劃航道等級為Ⅳ級。一期主體基坑開挖主要包括右左岸非溢流壩、安裝場、電站廠房、泄洪閘、船閘等建筑物組成。

1? 工程地質(zhì)條件和技術(shù)難點(diǎn)

壩址區(qū)基巖為淺變質(zhì)巖，其巖性主要為片巖類和大理巖類。其中片巖類主要分布在壩址左岸及江心洲上下段大理巖類主要出露于江心洲及右岸壩肩岸坡上。廠房段地面高程154.0～158.0m。河床砂礫卵石層下伏基巖為∈2y3厚層狀云母大理巖，地基無強(qiáng)風(fēng)化巖體分布，弱風(fēng)化巖體厚度0～4m，弱風(fēng)化巖體底板高程大于139.5m，以下為微新巖體。施工時(shí)因巖石裂隙發(fā)育，導(dǎo)致基坑滲漏水大，且有富裂隙水和承壓水的綜合作用。F109斷層從右岸壩肩到機(jī)組段縱向穿過，破碎帶及影響帶構(gòu)造復(fù)雜影響爆破效果[1]。

2? 主要控制爆破施工方法及質(zhì)量控制要點(diǎn)

2.1 邊坡預(yù)裂爆破

為減少對左右岸邊坡開挖邊線外側(cè)保留邊坡及馬道的破壞和擾動(dòng)，取得較為平整的開挖斷面。對廠房基坑邊坡開挖采用預(yù)裂爆破和臺階法松動(dòng)爆破相結(jié)合的方法施工[2-3]。

2.1.1 鉆孔前測量放點(diǎn)

為保證預(yù)裂邊線準(zhǔn)確無誤，在鉆孔前根據(jù)爆破設(shè)計(jì)對預(yù)裂孔進(jìn)行放樣，同時(shí)在預(yù)裂孔點(diǎn)位前方4～6m的處測出與之相對應(yīng)的方向點(diǎn)。施工時(shí)測量人員給現(xiàn)場施工員提交一份記錄有“序號、樁號、高程、孔深、傾角”的記錄表并做好交底工作，雙方逐點(diǎn)確認(rèn)。經(jīng)檢查無誤后由現(xiàn)場施工員依據(jù)鉆爆設(shè)計(jì)及測量記錄表負(fù)責(zé)指揮鉆孔作業(yè)。

2.1.2 鉆孔

依據(jù)交底資料現(xiàn)場施工員通過三腳架垂球線和地質(zhì)羅盤檢測鉆桿方向和角度，施工時(shí)指揮鉆機(jī)操作手調(diào)整鉆桿方向及角度，經(jīng)過反復(fù)觀測調(diào)整，直到確保調(diào)好后才開始鉆孔。通常剛開始鉆孔時(shí)，可能受風(fēng)壓及鉆臂擺動(dòng)等因素導(dǎo)致預(yù)裂孔方向或角度的偏移，施工時(shí)重點(diǎn)控制首根鉆桿精度。孔口時(shí)需在鉆桿的0.5m、1m、2m處分別校核一次，后續(xù)每增加一根鉆桿重復(fù)校核一次直至成孔，成孔后用測繩測量孔深，當(dāng)深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求[4]。

2.1.3 裝藥結(jié)構(gòu)

在裝藥之前需要對已經(jīng)造好的孔進(jìn)行質(zhì)量檢查，主要包括孔的開口位置、深度等參數(shù)，合格后方可進(jìn)行裝藥。為保證不偶合結(jié)構(gòu)及炸藥分布的均勻性，預(yù)裂孔采用φ32mm乳化炸藥，按照爆破設(shè)計(jì)要求線裝藥密度用膠布導(dǎo)爆索和炸藥藥卷均勻的綁扎到竹片上。為確保預(yù)留基巖的完整性，保證藥卷放在預(yù)裂孔中間，竹片寬度不小于3cm，且比較平順[5]。爆破是達(dá)到緩沖、反射開挖爆破的振動(dòng)波，使之獲得較平整的開挖輪廓。

當(dāng)藥串裝好后，立即采用柔性材料進(jìn)行孔口堵塞封孔。正確做法是用炮棍壓入孔口下約1.5m位置，然后再填入黃土或細(xì)炮灰，以避免孔口堵塞時(shí)黃土或炮灰掉入孔內(nèi)底部。其目的是填塞段以下形成有效的空氣層，確保預(yù)裂爆破的不偶合系數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，保證預(yù)裂爆破的效果。

2.1.4 起爆網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接及爆破

為控制單響藥量不超過20kg，將導(dǎo)爆索干線切斷，中間接MS2（或MS3）段非電雷管進(jìn)行毫秒延時(shí)。為保證預(yù)裂爆破的效果，預(yù)裂孔比相鄰臺階法松動(dòng)爆破早75～100ms起爆，在臺階法松動(dòng)爆破之前，沿設(shè)計(jì)輪廓線先爆出一條具有一定寬度的貫穿裂縫。起爆網(wǎng)路聯(lián)接在爆破安全員的監(jiān)護(hù)下嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)施工，聯(lián)網(wǎng)完畢經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后，在規(guī)定爆破時(shí)間內(nèi)對總網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行起爆。

2.2 緩沖孔設(shè)置

根據(jù)地質(zhì)資料及開挖施工爆破設(shè)計(jì)，為避免主爆孔臺階松動(dòng)爆破對預(yù)留邊坡的破壞，在預(yù)裂孔與鄰近的一排梯段主爆破孔之間設(shè)置緩沖孔。根據(jù)開挖施工實(shí)驗(yàn)確定，緩沖孔距鄰近梯段孔距離w=b，緩沖孔距預(yù)裂面的距離s=（2/3）b，孔距L=（1/2）a（其中，a為梯段爆破孔間距，b為梯段爆破孔排距）[6]。

2.3 溝槽開挖

溝槽開挖爆破應(yīng)首先沿槽壁進(jìn)行預(yù)裂爆破，形成預(yù)裂面。然后采用小藥卷+毫秒雷管進(jìn)行分層爆破。溝槽兩側(cè)的預(yù)裂不得同時(shí)起爆，若要求兩側(cè)的預(yù)裂爆破同時(shí)起爆，則其中一側(cè)應(yīng)至少滯后另一側(cè)60～100ms。寬度小于4m的溝槽，采用手風(fēng)鉆機(jī)造孔，炮孔直徑為Φ42mm，炮孔深度不大于1.5m。對于寬度在4m以上溝槽，采用Φ32～70mm藥卷進(jìn)行爆破，并應(yīng)盡量采用淺孔梯段爆破[7]。

2.4 預(yù)留保護(hù)層開挖

為保護(hù)建基面巖體的完整性，施工時(shí)臨近建基面巖石開挖采用預(yù)留1m厚保護(hù)層，保護(hù)層采用TY-28手風(fēng)鉆鉆采用底部水平孔光面爆破和液壓破碎錘修整結(jié)合的開挖方法。手風(fēng)鉆鉆孔孔徑為42mm，藥卷直徑32mm。對較為破碎的部位預(yù)留20～30cm的撬挖層，進(jìn)行人工撬除至建基面。

3? 主要鉆爆設(shè)計(jì)

3.1 基坑大面積石方開挖采用梯段爆破

自上而下分層開挖，施工時(shí)先開先鋒槽創(chuàng)造臨空面，以大孔距、小排距的布孔方法，提高爆破效率;梯段爆破以排間微差為主，單響藥量≤300kg，臨近建基面主爆孔終孔位置距下部水平預(yù)裂孔，應(yīng)滿足當(dāng)孔徑為90mm時(shí)為0.7m，孔徑為20mm時(shí)不小于0.3m要求;并滿足質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度的要求。主要鉆爆參數(shù)見表1。

3.2 邊坡預(yù)裂（光面）爆破

主爆孔與預(yù)裂（光爆）孔之間布1～2排，緩沖孔設(shè)置原則為其孔距、排距及裝藥量較主爆孔減少1/2～1/3，預(yù)裂（光爆）爆破分段藥量控制在20kg以內(nèi)，主要預(yù)裂（光面）鉆爆參數(shù)見表2。

3.3 保護(hù)層爆破

保護(hù)層開挖采用TY-28手風(fēng)鉆鉆水平孔毫秒微差起爆一次爆除開挖。主要鉆爆參數(shù)見表3。

4? 結(jié)語

優(yōu)化空間布局，合理的劃分施工區(qū)域。采用“一炮一設(shè)計(jì)”原則，合理安排鉆孔和開挖運(yùn)輸設(shè)備，確保施工進(jìn)度。工程地處居民區(qū)，爆破風(fēng)險(xiǎn)等級高，爆破安全管理難度大。為確保周邊居民區(qū)安全，采取合理布置爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度檢測，及時(shí)調(diào)整單孔裝藥量，爆破網(wǎng)絡(luò)等措施。孤山航電樞紐一期基坑開挖通過科學(xué)的規(guī)劃，精心的施工組織施工，通過邊坡預(yù)裂爆破、掏槽開挖爆破、預(yù)留保護(hù)層開挖及預(yù)留緩沖孔等施工工藝，施工取得了良好的效果，對類似工程有一定的借鑒意義。

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