预裂爆破在水库导流洞引渠与尾水渠中的应用

2011-08-20葛鸿飞

山西建筑 2011年34期

葛鸿飞

1 工程概述

和顺县恋思水库位于清漳河东源主流张翼河上游，坝址距和顺县义兴镇恋思村下游约900 m;导流泄洪洞位于恋思水库枢纽右侧的山体内，从上游到下游依次为引渠段、进口段、闸室段、洞身段、出口段、陡槽段、挑流段及尾水渠段，引渠与尾水渠岸坡需采用预裂爆破。

2 工程地质

导流泄洪洞进、出口处均为基岩岸坡，坡度较缓。引渠与尾水渠渠基及两侧的基岩地层为三迭系下统刘家沟组T/11-5岩组浅紫红色中厚层状粉细砂岩夹砾岩，局部夹泥岩，岩层产状N30°～40°E.NW∠13°～15°，强风化层厚度一般为 3 m ～5 m，弱风化层厚度为10 m左右。轴线方向与岩层走向成小角度相交，其主要存在边坡稳定问题，岩石坚固系数等级f=3级～4级。

3 施工方案

引渠与尾水渠开挖采用深孔爆破、预裂爆破相互结合的微差毫秒延时控制爆破，根据设计图纸开挖深度均在10 m～14 m左右，边坡为1∶0.5，左右岸坡采用预裂爆破。在开挖中为创造良好的临空面，结合渠道开挖宽度分左右两块进行施工，一块以上下游自然岩体为临空面，另一块以爆破后的岩面为临空面。根据工期要求，为加快施工进度主炮孔采用液压潜孔钻机钻垂直孔，周边预裂孔采用液压潜孔钻机按设计坡度进行钻孔。

4 爆破参数

爆破参数主要包括台阶高度、孔距、排距及单位装药量、装药结构、网路形式等，采取经验与实际相结合，根据现场试验来确定合理的孔距、排距、装药结构等的施工爆破参数，以满足引渠与尾水渠边坡开挖设计要求。结合工程地质情况拟定爆破参数如下:

1)预裂爆破参数。

为保证左右边坡岩体不受破坏，保证设计开挖尺寸及边坡的稳定，左右边坡孔采用预裂爆破，并增设缓冲孔。缓冲孔是为了减少主爆炮孔爆破后对边坡的影响，其规模比主爆孔爆破规模要小，设 1排缓冲爆破孔，孔距为 1.5 m ～2.0 m、排距 1.2 m ～1.5 m，其他均与梯段爆破参数相同。

a.炮孔深度。

根据设计图纸开挖层垂直高差为10 m～14 m，设计坡比为1∶0.5，炮孔深度为:

b.炮孔直径d。

钻孔设备采用液压潜孔钻机，炮孔直径d=115 mm。

c.炮孔间距 a。

预裂孔的孔距，根据钻孔机械的性能和施工经验，可根据下式计算:

其中，d为成孔的孔径。

d.不耦合系数。

预裂爆破采用不耦合装药结构。即在孔壁和药卷之间存在着环状间隙，炮孔直径和药卷直径之比，称为不耦合系数(一般采用2～4)，按如下公式进行计算:

其中，de为预裂孔装药直径，炮孔直径d=115 mm，预裂孔装药采用φ32 mm卷状岩石炸药，所以其不耦合系数为m=3.59。

e.线装药密度。

线装药密度是指预裂孔的每米装药量，堵塞长度除外，其公式为:

其中，Qx为计算线装药密度，g/m;[σ压］为岩石抗压强度，kg/cm3;a为孔距，cm。

f.底部加强药长度。

为保证预裂缝贯穿效果，在底部1 m～2 m范围内增加3倍～5倍的线装药密度，设加强药量为750 g/m。

g.堵塞长度。

根据工程经验取L2=1.5 m。

2)深孔梯段爆破参数选定。

a.孔径的确定。

根据液压潜孔钻机配置情况，孔径d=115 mm。

b.台阶高度的确定。

根据设计情况开挖深度拟定按10 m～14 m。

c.底盘抵抗线w的确定。

底盘抵抗线是紧邻临空面第一排爆孔根部到临空面的距离，取 w1=2.5 m。

d.孔距a、排距b的选定。

根据地质资料石方开挖初步拟定a=3.5 m，b=2.5 m。

e.单位耗药量q的确定。

岩石的爆破性能与岩石物理力学性质和结构特征有关，岩石越硬，越完整，风化程度越弱，单耗越高;使用的炸药威力越小，单耗越高。根据地质资料，岩石的坚硬度系数为f=3～4，选取q=0.42 kg/m3。

f.超钻孔深h的选定。

g.堵塞长度L2取20倍的孔径，即L2=2.3 m。

h.单孔装药量Q的计算:

5 爆破施工

施工工序:施工准备→钻孔→装药→封堵→爆破→超大粒径二次破碎→挖运。

1)施工准备。包括风、水、电、路的布置以及施工前的测量放线等。

2)钻孔。主炮孔与预裂孔采用液压潜孔钻机进行钻孔;钻孔达到设计深度后，要吹净孔内残渣。

图1 间隔不耦合装药结构示意图

图2 耦合装药结构示意图

3)装药、堵塞。周边预裂孔装药采取不耦合间隔装药，以保护保留岩体不受破坏;主破孔采用耦合装药。装药结构见图1，图2。装药时，按照爆破设计进行装药，采用钻孔岩粉进行封堵。

4)爆破网路。起爆网路是爆破成败的关键，必须保证按设计顺序进行起爆，不发生重段、错段现象。起爆网路采用非电毫秒微差起爆网路，起爆用电雷管，主炮孔孔内用非电毫秒微差雷管引爆，预裂孔用导爆索引爆，孔外用导爆索连接，孔外搭接传爆采用MS3非电导爆管雷管，形成孔外接力、孔内微差起爆。采用V形起爆网路，创造较好的临空面，预裂孔先于主炮孔100 ms～150 ms起爆。