烏東德水電站移民安置工程土石方控制爆破技術實踐

游 泳，汪日生，朱 敏，余 偉，袁純楨

(葛洲壩易普力四川爆破工程有限公司，四川 成都 610000)

因此，本文結(jié)合移民搬遷安置工程土方開挖實際，重點對抗滑樁爆破開挖和前區(qū)梯段爆破工藝技術開展探討，以期為其他類似工程提供參考。

1 工程概況

1.1 地質(zhì)條件及巖性

場地呈單面斜坡條帶狀分布，地形較平緩，坡度總體在10°～20°之間。場內(nèi)共有7條不同發(fā)育程度的沖溝，間距100～200 m，沖溝深度不一，最深切割約有30 m，一般切割5～15 m深，沖溝最大寬度120 m，一般寬20～30 m左右。場地表層出露第四系地層主要為殘坡積(Qel+dl)、崩坡積(Qcol+dl)層，物質(zhì)成分為黃褐色、紅褐色粉質(zhì)粘土夾碎石、礫石，局部為大塊石，厚度一般0.5～5.2 m，最厚6.9 m。下伏基巖：三疊系上統(tǒng)白果灣組(T3bg)紫紅色泥巖、灰綠色泥巖、灰色砂巖粉砂巖等；二疊系下統(tǒng)梁山組(P1L)灰白色石英礫巖。場地下伏基巖為一單斜構(gòu)造，巖層走向NE 100°～130°,傾角一般在12°～18°之間。三疊系白果灣組與二疊系梁山組為不整合接觸關系，接觸面波狀起伏，起伏差3～5 m，最大可達25 m，成微角度不整合。場區(qū)內(nèi)斷層不發(fā)育，主要構(gòu)造形跡為巖體中的裂隙。

場地坡面普遍分布有厚度0.5～5.5 m的第四系覆蓋層，在強降雨條件下可能發(fā)生坡面型泥石流。順向坡地結(jié)構(gòu)在暴雨工況或開挖且較臨空條件下，場地淺表層巖土體可能產(chǎn)生順層滑動。

1.2 土石方開挖范圍及工程量

我單位承接了該移民安置工程中的抗滑樁、擋土墻土方開挖及場地平整施工業(yè)務，其中，抗滑樁共設計有628根，樁長9～29 m不等，樁身截面最大2.5 m×2.8 m，最小截面1.2 m×1.5 m，不考慮樁長，按樁截面劃分，共有9種樁型。一期工程涉及181根抗滑樁開挖，含7種樁型，最小截面1.2 m×1.5 m，最大截面2.2 m×2.8 m；二期工程涉及447根抗滑樁開挖，共含8種樁型，較1期工程新增2.0 m×2.5 m和2.5 m×2.8 m兩種樁型。一期場地內(nèi)石方開挖量約22.3萬m3，二期石方開挖量約55萬m3。

2 工程特點與施工難點

1)場地存在地質(zhì)情況復雜、高溫多雨、工期緊張、交叉施工單位多、工作面難以打開等現(xiàn)實問題。

2)抗滑樁樁基斷面小，深度大(9～25 m)，井內(nèi)通風、排水不便，施工作業(yè)空間狹小，且相對應的防護工程工程量大、防護形式多，施工工序復雜多樣，爆破施工安全風險較大。

于2014年和2016年在廣西省采集5個居群的63份樣品（表1），經(jīng)復旦大學藥學院康云講師鑒定為廣西地不容Stephaniakwangsiensis H. S. Lo。轉(zhuǎn)錄組測序用的樣品為新鮮嫩葉，于干冰中冷凍保存。其他樣品在野外采集后用變色硅膠快速干燥。

3)場地平整點多面廣、爆破作業(yè)點分散；周邊有混凝土基礎施工，警戒壓力較大，對爆破振動速度控制要求高，爆破施工影響范圍控制嚴格，施工安全、質(zhì)量控制難度大。

4)場區(qū)為斜坡地形，坡面普遍分布有厚度0.5～5.5 m的第四系覆蓋層，在強降雨條件下，可能發(fā)生坡面型泥石流或淺表層巖土體產(chǎn)生順層滑動。

3 對策措施

1)編制詳實可行的施工組織設計、專項施工方案，并在施工落實過程中予以修訂。配備技術水平高的測量人員和性能良好的全站儀，測量、采集臨場地三維數(shù)據(jù)，運用三維繪圖軟件模擬炮孔位置和角度，確保穿孔、爆破設計的精準性。

2)施工過程中，配備現(xiàn)場專職協(xié)調(diào)人員，加強與各方的溝通交流，及時了解各項施工進度、質(zhì)量要求等問題，合理安排作業(yè)時間和調(diào)配資源，避免工序間相互干擾。

3)配置經(jīng)驗豐富的鉆機操作人員和爆破人員，加強技能培訓，嚴格落實技術交底，強化安全、質(zhì)量意識；設置安全管理專崗，加強現(xiàn)場監(jiān)督，嚴把穿孔、爆破過程控制，確保作業(yè)安全。

4)安排專人收集、發(fā)布天氣預報信息，遇有雷雨天氣及時停止作業(yè)，加強雨后邊坡巡查、監(jiān)測，防范滑坡事件發(fā)生。

4 爆破設計與施工

4.1 抗滑樁爆破

以2.8 m×2.5 m樁型為例，采用Y-28型手風鉆進行鉆孔，鉆孔直徑設置為φ42 mm。爆破孔網(wǎng)及裝藥參數(shù)設置如下：

1)鉆孔參數(shù)。由于樁內(nèi)施工空間受限，無法鉆傾斜孔，故所有孔都采用垂直孔。截面設5個掏槽孔(為增加爆破自由面，提高爆破效果，中間孔為空孔，不裝藥)，輔助孔10個，周邊孔18個，鉆孔平面布置如圖1所示。爆破深度L不僅決定爆破循環(huán)作業(yè)進尺，還影響爆破效果。結(jié)合以往類似工程經(jīng)驗及爆破試驗[5-7]，每次循環(huán)進尺以1 m為宜，故本工程鉆孔作業(yè)時掏槽孔、輔助孔、周邊孔孔深L均取1 m。

圖1 鉆孔平面布置

2)裝藥參數(shù)?？够瑯毒蜻M爆破的炸藥單耗q與巖石堅硬系數(shù)及開挖斷面面積有關，由以下公式給出[8]：

(1)

式中：q為炸藥單耗，kg/m3；f為巖石堅硬系數(shù)，本工程中取14；S為抗滑樁開挖斷面面積，m2。代入?yún)?shù)，得出炸藥單耗q取2 kg/m3。

單孔裝藥量Q=q×a×b×L，由圖1可知，鉆孔孔距(a)、排距(b)均為0.48～0.53 m，從而得出Q=(0.46～0.56)kg，結(jié)合本工程實際，一般掏槽孔取0.6 kg，周邊孔取0.4～0.6 kg，輔助孔0.6 kg，最大單響6.4 kg，具體裝藥量根據(jù)現(xiàn)場巖性變化做相應調(diào)整，爆破孔網(wǎng)及裝藥參數(shù)如表1所示。掏槽孔、輔助孔、周邊孔均采用長30 cm、φ32 mm的1號巖石乳化炸藥進行連續(xù)耦合裝藥，用細沙夯實堵塞0.4～0.6 m。

表1 爆破孔網(wǎng)及裝藥參數(shù)

3)爆破網(wǎng)路及起爆方式。如圖2所示，掏槽孔、輔助孔、周邊孔孔內(nèi)分別下放3段(50 ms)、7段(200 ms)、9段(310 ms)普通非電導爆管雷管進行延期，采用反向起爆，雷管聚能穴朝向孔口。爆破網(wǎng)路根據(jù)現(xiàn)場進行適當調(diào)整。

圖2 抗滑樁爆破網(wǎng)路示意

4.2 抗滑樁前區(qū)土石方爆破

抗滑樁前區(qū)場坪土石方爆破采用阿特拉斯D7型號鉆機進行鉆孔，如圖3所示，鉆孔直徑選取90 mm，孔深5 m，孔排距設定為3.0 m×2.5 m，每次爆破炮區(qū)域控制在長40 m、寬12 m范圍內(nèi)，根據(jù)前期現(xiàn)場爆破試驗，炸藥單耗選取0.38 kg/m3，采用φ70 mm藥卷進行連續(xù)耦合裝藥，根據(jù)經(jīng)驗計算公式，單孔藥量設計為14.4 kg，填塞長度設計為2 m，具體堵塞長度及裝藥量根據(jù)現(xiàn)場施工情況調(diào)整。采用逐排網(wǎng)路起爆，各孔孔內(nèi)分別下13段(650 ms)非電導爆管雷管延期，孔間3段(50 ms)、排間5段(110 ms)普通非電導爆管孔外延期，爆破網(wǎng)路如圖4所示。

圖3 場坪土石方爆破鉆孔布置示意

圖4 場坪土石方爆破網(wǎng)路示意

當爆破區(qū)域距抗滑樁5 m時，為減少爆破振動對抗滑樁的影響，如圖5所示，采用Y-28型手風鉆鉆孔，鉆孔直徑選取42 mm，孔深3 m，孔排距設定為1.5 m×1.0 m，每次爆破炮區(qū)域控制在長22 m、寬6 m范圍內(nèi)。炸藥單耗選取0.4 kg/m3，采用φ32 mm藥卷進行連續(xù)耦合裝藥，根據(jù)經(jīng)驗計算公式，單孔藥量設計為1.8 kg，填塞長度設計為1.2 m，同樣，具體堵塞長度及裝藥量根據(jù)現(xiàn)場施工情況調(diào)整。爆破網(wǎng)路如圖6所示，采用V型網(wǎng)路起爆，采用V型網(wǎng)路起爆，各排孔分別采用1段(13 ms)、3段(50 ms)、5段(110 ms)、7段(200 ms)、9段(310 ms)、11段(460 ms)、13段(650 ms)、15段(880 ms)段普通非電導爆管雷管下孔進行延期。

圖5 臨近抗滑樁土石方爆破鉆孔布置示意

圖6 臨近抗滑樁土石方爆破網(wǎng)路示意

5 安全技術措施

5.1 鉆孔質(zhì)量管控

1)鉆孔前，測量人員按照設計圖紙進行現(xiàn)場放樣，確定開挖范圍輪廓和鉆孔深度、角度及高程，并做好標記，施工員進行技術交底，標示出每一個鉆孔參數(shù)[9]。

2)鉆機就位后，采用樣架尺對鉆桿角度和定位點進行校對，并在鉆孔過程中持續(xù)進行孔深和角度校對，及時糾正和調(diào)整偏差，控制孔深、孔排距偏差不超過20 cm。

3)根據(jù)現(xiàn)場巖性的變化適當增減鉆孔數(shù)。

5.2 爆破作業(yè)管控

1)嚴格按規(guī)范程序進行作業(yè)，控制爆破裝藥量。

2)爆破員嚴格按設計藥量和裝藥結(jié)構(gòu)逐孔裝藥，裝藥的同時，不斷檢查炮孔藥柱高度，嚴格控制填塞長度，采用粘土、巖粉填孔并壓實、壓緊，嚴禁將大粒徑塊石填入炮孔內(nèi)。

3)盡量避開不可撤離的重要設施、設備如高壓線等，對不可移動的永久性設施、設備進行永久性防護(如變壓器)。

4)網(wǎng)路連接由經(jīng)驗豐富的爆破員按照設計要求進行，并由爆破工程技術員負責監(jiān)督、檢查。

5)對爆破危險區(qū)及各邊界路口要以醒目標志設置警戒標志牌，嚴格執(zhí)行《爆破安全規(guī)程》(GB 6722-2014)相關規(guī)定[10]，爆破前由安全警戒人員根據(jù)警戒區(qū)域劃分，對警戒距離以內(nèi)的人員和設備進行清理，警戒人員攜帶好小紅旗、袖標、口哨、對講機，對爆破危險區(qū)及各邊界路口進行警戒，確保警戒到位方可起爆。

6)爆破后，安全員、爆破員和技術員一同對爆區(qū)進行安全檢查、確認，并對爆破效果進行分析總結(jié)，持續(xù)優(yōu)化工藝操作，改進爆破效果。

6 爆破效果

由于在鉆爆施工過程中對各環(huán)節(jié)的工藝質(zhì)量管控到位，抗滑樁爆破作業(yè)后，井口覆蓋物微微掀起，無爆破飛石產(chǎn)生，相鄰抗滑樁護壁無開裂和掉塊現(xiàn)象，爆破炮堆隆起0.7～0.8 m、塊度多為10～30 cm，爆破質(zhì)量符合設計要求，大大提高了抗滑樁掘進效率?？够瑯肚皡^(qū)土石方爆破時，為檢測爆破效果，在爆區(qū)周圍10～15 m范圍內(nèi)，選取靠近邊坡巖坎處，設置了兩個振動測點，測得爆破實時振速2.3～2.9 cm/s，滿足安全允許標準，達到了預期效果，保證了整個工程的順利推進，如圖7所示。

圖7 移民安置工程土石方開挖效果實景

7 結(jié) 語

爆破技術的應用實現(xiàn)了抗滑樁開挖一次成型，確?？够瑯秶鷰r的完整性；此外，通過對抗滑樁前區(qū)土石方實施毫秒微差爆破，大大減弱了爆破振動，未對滑體穩(wěn)定性及抗滑樁形體造成破壞，對滑體穩(wěn)定及抗滑樁護壁不產(chǎn)生影響，施工安全和質(zhì)量完美契合了設計要求，確保了如期實現(xiàn)工程竣工、移民搬遷和電站投產(chǎn)發(fā)電，創(chuàng)造的良好的社會價值和經(jīng)濟價值，得到相關方的高度好評。