龙羊峡水电站虎山坡梯段开挖爆破施工技术

2010-11-16王顺

中国新技术新产品 2010年3期

王顺

(中国水利水电第四工程局，云南昆明 650225)

1 工程概述

龙羊峡水电站虎山坡工程不稳定岩体的处理工程分为上部不稳定岩体挖除，中部坡面防护，下部防冲墙岩石开挖与墙体混凝土浇筑三大部分，工程艰巨，特别是深度为40m的防冲墙的施工难度最大。

虎山坡不稳定岩体底滑面为F306结构面，走向为NE15°SW，倾向为NW（倾河床偏上游），倾角30°左右，出露最低高程为荦2520m～2530m，上游以南大山水沟F7断层为界，沿河流向延伸至银线崖观测亭上游约30m处（古滑体下游测）止，长约380m，分布高程荦2530m～荦2666m，不稳定岩体主要由印支期花岗闪长岩和下迭系变质砂岩夹板岩构成，另外，表部有少量砂卵砾石，砂岩的产状为NW2720 SW∠420。花岗岩的坚固系数取f=12，砂岩的坚固系数f=8。根据技术资料和已滑情况分析，不稳定岩体由古滑坡堆积体、Ⅰ#塌滑体和Ⅱ#不稳定岩体三部分组成。为了虎山坡的稳定和卸荷，虎山坡不稳定岩体采用爆破开挖的方法处理。

2 爆破设计原则

采用松动爆破。根据资料分析，虎山坡不稳定岩体下滑的主要内在因素是底滑面F306断层的存在，因此，在开挖爆破过程中，F306断层面上的震动速度必须控制。以公式V=K（Q1/3/R）α控制，其中K=20，α=1.92。

大坝和厂房距离爆破区只有250～630米，因而厂房建筑物的安全应在控制之内。

爆破时，防止特大块石的出现，应减小间排距。

靠河侧预留岩坎，避免石块滚入黄河，防止对尾水河道的影响。

分层出渣，保持一定的道路宽度，方便施工，加快进度。

3 钻孔施工方法

石方开挖采用自上而下分层分块梯段爆破开挖方法，为保证梯段爆破不破坏马道或建基面，采用预裂爆破。

钻孔前先进行测量施工，即由测量放出开挖永久边坡边线、高程、测点编号、出具放样单，以便布置炮孔和钻孔过程控制。

依据地形布置钻孔，以弥补岩石自然坡厚度不均所造成的前排抵抗线不均的缺陷，并严格控制最小抵抗线不得朝向固定设备、临建设施等严禁飞石的部位，钻孔设备以KQG150型高风压潜孔钻机为主，边坡深孔预裂采用QZJ100B潜孔钻机钻孔，在设计边坡面10m以外的开挖采用大面积梯段爆破，靠近永久边坡梯段按2×3m间排距进行爆破开挖，爆块大小根据现场爆破爆破效果适当调整爆破参数。对局部边坡开挖、马道保护层范围内岩石开挖采用YT28手风钻钻孔。

4 深孔爆破参数的确定

爆破所用炸药为2#岩石硝铵炸药，其松动爆破单位耗药量q必须严格控制，花岗岩q≤0.5kg/m3，砂岩 q≤0.45kg/m3，起爆采用毫秒微差非电雷管，由火雷管引爆。

初拟爆破参数如下：爆破孔钻孔孔径D＝120mm，梯段高度 8～10m，孔距3～3.5m，排距2.5m，采用2#岩石硝铵散装炸药连续装药，毫秒微差非电雷管起爆网络起爆。

预裂爆破钻孔孔径D＝90mm，梯段长度随边坡马道设置高差，孔距0.8～1.0m，线装药量400～450kg/m，采用φ32mm2#岩石硝铵炸药间隔不偶合装药，导爆索引爆。

表中药量计算按2#岩石硝铵炸药,药卷(一节)直径32mm,每卷长度20cm,重0.15kg为依据。

爆破岩石为砂岩时,该类岩石标准松动力爆破单方耗药量为:q松=(0.3～0.5)kg/m3范围内。本工程采用（0.4～0.5）kg/m3内。

该表一浅孔松动爆破参数表,可作为该工程爆破操作中的依据,若有下列情况可对表中参数进行适当调整。

① 在实施过程中,若遇到表中表示的参数,可采用插入法或中值法选定依据,情况特殊在无把握时可在现场请示工程技术人员计算加经验进行确定。

② 在施爆过程中，应随时根据岩体、岩性、地形位置等情况变化，由技术人员和有经验的钻爆工通过对爆破质量和效果作出评定，根据评定结果可对参数进行调整。

5 爆破安全距离的确定

5.1 个别飞石飞散距离

按公式Rf=20N2WKf

式中Rf-个别飞石飞散距离（m）

N-最大一个药包的爆破作用指数

W-最大一个药包的最小抵抗线（m）

Kf-安全系数，取值1.0～1.5

取Kf=1.5，W=2.5，N=0.5，代入上式

Rf=20×1.5×10×0.52=75 m

按照爆破操作规程要求，采用深孔爆破时的安全距离最小为200m，鉴于环境情况，为保证周边建（构）筑物和行人、车辆安全，在控制钻爆操作和加强覆盖的情况下，根据经验公式和实际情况，确定安全距离范围为200m，不同环境的现场及同一现场的不同部位还应进行调整，以保证安全为准。

5.2 爆破震动安全距离：

根据公式：Q=R3（V/K）3/α

式中：Q-一次起爆药量（Kg）

V-质点垂直振速，取10m/s

R-爆破几何中心到计算点的距离（m）

K-与爆破地形，地质等条件有关的系数和衰减指数，K=200

α-经验系数，α=1.4

根据上述可得不同距离一次起爆药量关系如下表。

6 质量、安全保证措施

6.1 质量保证措施

针对边坡开挖高差较大，预裂面面积大，同时为了保证开挖边坡的平整度和预裂爆破质量，特制定以下措施保证预裂钻孔精度及预裂面的平整度：

加强职工的质量意识，对各工种定期进行培训，并做到质检人员和特殊工种人员持证上岗。

质检人员在现场倒班盯面，监督工程施工质量的全过程，并对施工质量进行统计分析，找出质量缺陷原因，及时提出整改措施。

边坡预裂钻孔，在钻孔前先用罗盘和线锤将钻机、钻杆角度、方位、方向定位准确，确定无误后开钻，开钻后复核。

在钻孔过程中，每钻进3m复核一次钻孔角度、方位，发现问题及时处理、纠正；

随着钻进深度的增加，根据孔内岩石地质（岩粉）情况及时调整钻进速度，防止因围岩结构发生变化面产生飘钻现象，必要时减缓钻进速度，保证钻孔角度及方向。

雨季施工前制定相应施工技术措施以保证施工质量。

采用预裂爆破技术，对预裂孔逐孔进行检查，不合格重打，保证钻孔质量。

按初拟的爆破参数，做好原始记录，针对不同岩性均做生产性试验，不断优化钻爆参数。

及时对开挖边坡面进行超欠挖检查，防止偏离设计开挖线。

所进原材料必须要有出厂合格证，并按规定要求进行抽验，禁止使用不合格材料。

6.2 安全保证措施

当上部开挖面翻渣或临近边沿挖装石渣或清坡时，根据实际情况安装被动防护网，并设专人设卡封闭下部各条交通道路，禁止非工作人员及车辆进入；

支护施工用脚手架外侧用安全网封闭，顶部及底部用铅丝网封闭，一方面防止上部落石对支护施工人员造成伤害，另一方面也防止支护施工落物伤人；

上下层作业时要设安全监护，设安全员带高倍望远镜，巡查边坡危石等情况；对山坡上所有危石及不稳定岩体均进行处理；风、水、电管、线布设整齐，场地尽可能清洁，做到文明施工。

设安全通道，随工作面开挖下卧、安全走梯要及时跟进，最下一层也需设置临时安全走梯；制定各工种安全规程并组织学习，不合格不准上岗。

加强与相邻单位协调联系，及时了解对方施工可能对我方施工及交通造成的影响，以便及时调整施工安排。

严格遵守爆破操作规程，统一警报、警戒信号，统一标志标牌；划定专门避炮区域，以上报经监理工程师批准的回复为准，布置警戒，专人负责拦截人员、车辆；警戒半径≥200m；现场划定警戒范围，专人负责重点区域、交通主干道等场所；特殊地段的现场施工重型机械至少应撤离起爆正方向200m，并予以防护。严格控制装药量、单响药量。

爆前上报监理爆破部位、区、层、一次爆破量、时间、避炮区域，批准后按回执意见执行；同时通知相邻有关单位做好避炮工作。

经常检查边坡稳定情况，如边坡出现裂缝和滑动迹象时，立即暂停施工，撤离机械和人员。

对于高压线附近的爆破列为防护重点。即：炮孔上面全部用钢筋网（Ф=6间排距为5cm，大小为2m×1m）覆盖，所有网片用8#铅丝连接结实，并在上面压上装有黄土的草袋（每孔三个）压实。小面积爆破区离高压线较远的地方用10#铅丝网覆盖连接结实，用加黄土草袋压实。