江山市峡口水库发电输水隧洞进水口闸门竖井开挖爆破安全控制及评价

郑积花，唐素娟

（1.江山市峡口水库管理局，浙江江山324116；2.江山市碗窑水库管理局，浙江江山324100）

1 工程概况

江山市峡口水库位于浙江省江山市境内江山港上游峡口镇峡东村，水库集雨面积399.3 km2，总库容6198万m3，是一座以灌溉、防洪为主，结合发电、供水及养殖等综合利用的中型水库，水库大坝为混凝土重力坝，最大坝高68.66 m。峡口水库建于1966年，1971年大坝主体工程完工。2007年被鉴定为三类坝，2009年6月开始实施除险加固工程。

峡口水库原发电隧洞进水闸门为工作闸门，根据现行规范要求，除险加固初步设计时，将工作闸门改为事故闸门，后来考虑到该方案在施工中存在较大的安全隐患，施工难度较大，且原拦污栅、闸门孔口尺寸及通气孔尺寸均偏小等因素，经论证后，进行了设计变更，将原斜拉式改造方案变更为竖井式方案。

变更后，发电输水隧洞闸门竖井位于水库大坝左侧电站输水隧洞上方的山坡坡面上，爆破开挖竖井高26 m，主体部分为长方形，其断面尺寸为7.5 m×4 m，一侧中间为一突出的梯形，断面面积为34.5 m2，其断面形状和尺寸见图1。

由于竖井与引水隧洞垂直，底部与引水隧洞相通，竖井上部爆破开挖处位于水库大坝坝顶约10 m以下的倾斜山脚坡面上，坡面角约为45°，表层为强风化层覆盖，基岩为沉积岩，普氏硬度系数f＝8～10，节理、裂隙较发育。竖井爆破区距离大坝仅有18 m，竖井井口距发电输水隧洞洞顶26 m，竖井东面300 m外为水库电站，南面为待修建的小型停车场挡墙，东侧5 m为即将废弃的原引水隧洞放水闸门，因此，爆破施工中需加强对爆破安全的控制，并加强监测，以免对这些建筑物造成破坏。

2 安全控制指标

按照我国爆破安全规程，并结合本工程实际情况，为从严控制爆破安全允许振速指标，确定本工程控制指标为：

（1）水电站及发电厂中心控制设备的安全允许振动速度为0.5 cm/s；

（2）发电输水隧洞的安全允许振动值取《爆破安全规程》中规定的水工隧道安全允许振动速度的下限，即7.0 cm/s；

（3）大坝安全允许振动值取龄期7～28 d新浇大体积混凝土安全允许振动速度的下限值，即7 cm/s。

图1 进水口及竖井纵剖面图Fig.1 Longitudinal profile of the intake and shaft

3 爆破过程控制

3.1 施工过程

本工程施工分三步进行实施：

第一步，竖井上部平台部分开挖通过露天浅孔爆破完成；

第二步，竖井中心掏槽爆破，形成一个底部出碴导井。

首先在竖井中心点自上而下分层掏槽爆破，开挖导井，该导井贯通到竖井底部，与底部发电输水隧洞相通，通过底部发电输水隧洞出碴，既是扩挖爆破的临空面，又是从下部出碴的通道。

第三步，导井扩挖，采用全断面开挖爆破。

导井开挖完成后，竖井扩挖爆破面采用光面爆破技术，采用底部人工或小型装载机出碴，在每一次爆破后将留存在爆破作业平台上的部分岩碴采用人工翻台至中间导井，落入到底部发电输水隧洞，然后装运到洞口出碴。

3.2 炮孔布置

3.2.1 导井开挖

（1）炮孔布置和孔深

导井直径为1.4 m，设计10个炮孔，加中空眼一个，共计11个。炮孔孔径为ϕ40 mm。全部炮孔都为垂直孔，严格保证孔眼的垂直度。

中空眼：布置在竖井圆心处，孔深1.8 m；

掏槽眼：4个，其中2个1号孔布置在距中空眼0.15 m处，2个2号孔布置在距离中空眼0.2 m位置，孔深1.6 m；

周边眼：布置在距中空眼0.7 m处的圆周上，等分布置6个钻孔，孔间距0.73 m，与掏槽眼之间的距离分别为0.55 m和0.50 m，孔深1.4 m。

单个掘进循环掘进米数为16.6 m，总掘进米数为360 m。

（2）单孔装药量

掏槽眼：每孔装药量0.75 kg（5支药卷），4孔计3.0 kg。

周边眼：每孔装药量0.45 kg（3支药卷），6孔计2.7 kg。

（3）装药高度：掏槽眼：0.85 m；周边眼：0.51 m。

（4）填塞高度：掏槽眼：0.75 m；周边眼：0.89 m。

（5）炸药单耗：平均单耗为：5.7 kg/2.15 m3＝2.65 kg/m3。

（6）导井爆破开挖总需用爆破器材量为：炸药：106 kg；非电半秒雷管：220发，其中1段44发，2段44发，3段44发，4段88发。

（7）起爆网路：采用孔内延时起爆，每孔孔内装1发半秒雷管，地表用四通连接成复合回路，采用起爆器起爆。

（8）出碴：从上面人工出碴，爆破后必须进行通风、浮石处理和临时支护，然后才能进行出碴作业。

3.2.2 竖井扩挖爆破

（1）炮眼布置

炮眼基本按中心小井圆周布置，第一排孔距离小井边缘约0.6 m，周边孔布置在竖井轮廓线内10 cm处，孔底落在轮廓线上，中间主爆孔尽量均匀布置，其排、孔距在0.75～0.9 m之间，边孔孔距在0.75 m左右。其中周边孔31个，主爆孔26个，一个掘进循环的总炮孔数为57个。

（2）单循环掘进深度：设计循环掘进深度为2.5 m，超深0.3 m，孔深2.8 m。

（3）单循环爆破量：（34.5-1.54）×2.5＝82.40 m3。

（4）钻孔米数：一个掘进循环的钻米数为160 m，总钻米数1664 m。

（5）平均炸药单耗：1.03 kg/m3。

（6）单孔装药量：平均装药量为1.5 kg（10个药卷），其中周边孔单孔装药量为1.35 kg，主爆孔为1.65 kg。最大一段装药量为22.5 kg。

（7）需用爆破器材：炸药量：单个循环1.5×57＝85.5 kg，总需用炸药量889.2 kg；雷管数：单个循环需用的9段雷管为57发，5段雷管为14发，总共需用9段雷管为600发，5段雷管为150发。

（8）单孔装药高度和填塞高度。装药高度：周边孔1.53 m，主爆孔1.87 m；填塞高度：周边孔1.27 m，主爆孔0.93 m。

（9）起爆网路：采用孔内和地表相结合的延时起爆网路，即在每一个炮孔中装1发9段毫秒微差雷管，地表用双发5段毫秒雷管进行排间连接引爆，对于同一段起爆的炮孔，采用四通连接。为了能正确地实现微差起爆，在钻孔、网路连接时必须按事先设计好的布孔位置和每一个炮孔的雷管段别进行连线。

（10）出碴：每一次爆破后，预留在爆破平台上的岩碴采用人工翻台到底部引水隧洞从洞口出碴。

3.3 爆破施工安全技术措施

（1）穿孔作业：严格按设计要求的角度、深度和孔位进行钻孔施工，确保钻孔质量。对每一个炮孔的最小抵抗线进行严格控制，浅孔爆破最小抵抗线不得小于1.0 m，严格防止飞石。

（2）装药：装药前对炮孔进行逐个复核、验收，并做好和保存验收记录。装药量按设计要求进行，不随意增减炮孔药量。装药时防止堵孔，孔内炸药要用炮棍压实，并认真确认炮孔雷管段别，防止装错。待全部炮孔都完成装药后，进行全面检查，确认无误后方进行炮孔填塞和网路连接。

（3）起爆网络严格按设计要求连接，孔间用双发雷管连接，用胶布带将雷管和起爆导爆管缠紧，地表起爆雷管要尽量远离导爆管，用石块压好并进行雷管碎片防护，避免错联和漏联。

（4）网络连线指派有经验的爆破员进行。起爆网络连接完成后进行全面检查，确认可靠无误后通知进行起爆准备。主网络在第二次起爆信号发出后方进行连接。

（5）加强施工现场管理，严格遵守《爆破安全规程》的有关规定和各项安全生产制度。

4 爆破振动监测

4.1 测点布置

竖井爆破施工中，为保证大坝、发电输水隧洞以及水电站控制设备的安全，业主委托浙江大学水工结构与水环境研究所对爆破振动过程进行监测，对监测数据进行分析并及时反馈给参建单位，有利于施工单位对爆破参数进行优化。

根据现场实际条件，振动测点主要布置在坝体上游面和挡墙附近，以距离爆源最近、坝体与岸坡交接面处为控制振动测点。

4.2 监测实施方法

采用爆破振动测振仪测试。测试步骤如下：（1）仪器采集参数设置，包含对采样信号的设置以及对传感器参数等一系列参数的设置；（2）仪器与传感器连接，传感器安装；（3）启动仪器，等待爆破触发采集；（4）数据读取、存储、分析。

采取以下两个阶段性工作来完成爆破振动监测：

（1）试验爆破及监测：在竖井上部平台开挖和竖井中心掏糟爆破开挖期间，进行一定次数的爆破试验和振动监测，主要是获得符合当地条件的振动衰减规律。

（2）竖井扩帮爆破监测：竖井扩帮爆破期间爆破药量相对较大，对关键循环进行振动监测，将监测结果反馈给施工单位，实现信息化施工。

4.3 监测成果分析

2009年11月24日～12月26日，对闸门竖井爆破施工进行振动监测。除11月24日振动测点布置在上游坝面附近地表岩石上外，其他测点均布置在上游坝面混凝土上。由于大坝属于大体积混凝土，质量刚度大，故同等爆破药量情况下坝体表面测得的振动速度比坝体附近岩石上的振动速度要小一些。

闸门竖井爆破于2009年12月26日圆满完成，从监测结果看，上游坝面控制测点的振动速度小于爆破振动安全允许标准，达到了预期控制爆破的目的。

5 结语

爆破振动监测结果表明，在闸门竖井爆破开挖过程中，大坝上游面控制测点位置的振动速度小于7 cm/s，符合设计和相关规范要求，控制爆破效果明显，达到了对大坝、发电输水隧洞等邻近结构有效保护的目的。■