沙沱水电站抗滑体及抗剪洞开挖爆破振动控制技术

陈 杰 黄 博

（中国水利水电第八工程局有限公司基础工程分局 长沙市 410017）

国内外已有不少水电工程采取开挖控制爆破技术，但像沙沱水电站5#坝段抗滑稳定处理这类开挖控制爆破实例并不多见，考虑到5#坝段抗滑体及抗剪洞施工时大坝和厂房相邻部位混凝土仍在继续浇筑，灌浆工程也正在施工，发电机组已开始安装，因此在开挖爆破阶段必须确保水工建筑物的安全。为此必须采用有效措施控制爆破振动对邻近建筑物的危害。

1 爆破振动控制标准

建筑物爆破振动造成的破环与质点峰值速度具有良好的相关性，国内外普遍以质点振动速度峰值作为爆破振动影响与控制的判据。根据DL/T5389-2007《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》中相关规定，5#坝段抗滑体及抗剪洞工程开挖爆破振动安全允许标准见表1～表3。

为此，在开挖施工过程中我们采取施工预裂、减振孔等多项隔振措施，控制单段药量，合理确定毫秒延时间隔时间（采用高精度非电豪秒延期雷管），创造良好的临空面，控制爆破方向，开挖爆破中进行振动监测等措施满足保护对象质点振动速度峰值在上述列表范围内。并将爆破振动监测的频次根据工程进展情况和地质情况，分两阶段实施动态监测：前3天或前9轮炮爆破施工每轮进行监测，之后每周监测一次或每20轮炮监测一次。这样完全满足了施工要求，达到了预期目标。

表1 机电设备及仪器的爆破振动安全允许标准 cm/s

表2 新浇大体积混凝土的爆破的爆破振动允许标准 cm/s

表3 灌浆区与锚喷支护的爆破振动安全允许标准 cm/s

2 爆破振动控制技术

2.1 抗剪洞精细爆破设计

（1）引爆器材的选择。通过现场爆破试验比较确定采用普通非电毫秒雷管和1～20段位高精度导爆管毫秒延期非电雷管两种引爆雷管。

（2）抗剪洞爆破开挖方案。前期Jr3、Jr5和Jr7抗剪洞掘进爆破地震监测情况表明：产生质点振速过大的主要原因是由掏槽爆破振动引起。抗剪洞掘进掏槽方式采用6～ 8个炮孔的斜眼掏槽，6～8个掏槽孔在夹制性很大的情况下同时起爆，最大段药量达到（7.2～9.0）kg。

抗剪洞爆破试验结果表明欲降低爆破振动可降低每炮进尺来达到目的，即将每炮进尺从2.0m降至1.6m，可将最大段药量从8.4kg减少至6.6kg，对降震十分有利。

当抗剪洞掘进到距抗滑体（10～15）m范围内，为减少对大坝和厂房的震动影响可将每炮进尺降至（1.2～1.3）m。

5#坝段抗剪洞爆破炮孔布置方案为：采用“双级斜眼掏槽”方式形成崩落孔自由面，双级斜眼掏槽共布置炮孔10个，分两组分段起爆。第一组起爆炮孔4个，孔深为1.1m深的斜眼，第二组为6个，孔深为1.9m深的斜眼。抗剪洞炮孔爆破参数见表4，抗剪洞炮孔装药量见表5。

表4 抗剪洞炮孔爆破参数

（3）控制爆破振动危害措施。根据多次试验和爆破振动监测结果，为控制爆破振动危害，抗剪洞炮孔爆破时，最大段药量不能大于8.4kg。超过时必须使用双级斜眼掏槽并降低每炮的循环进尺。

采用高精度雷管，控制时差在25ms以内可以避免爆破地震波的叠加，能够有效控制质点振动速度的峰值。

表5 抗剪洞炮孔装药量及段位

2.2 爆破振动监测

爆破质点振动速度主要与爆破单响药量、爆破方式以及爆源距等有关，传播规律符合萨道夫斯基公式，该公式可以用下式来表示：

式中 V——质点振动速度（cm/s）；

Q——最大单响药量，集中起爆时，取总药量，分段延时起爆时，采用最大一段装药量（kg）；

R——测点与爆破区的距离，或药量分布的几何中心至观测点的距离（m）；

K、a——与爆破地的地形地质条件、岩体对地震波的传播特性、爆破方法及爆破条件等因素有关，可以通过现场爆破测试回归确定。

通过爆破试验实测数据进行回归，获取式（1）中的K、a值，用以指导后续的开挖爆破。同时在后续开挖爆破中，通过监测对式（1）中的K、a值进行修正，确保了爆破开挖安全有效进行。

根据沙沱水电站5#坝段抗滑体及抗剪洞施工技术要求，在抗剪洞上部的坝内的排水廊道布置6个监测点（QZYbj-1～QZYbj-6），厂房渗漏排水廊道内布置1个监测点（QZYbj-7），沿1#引水发电洞轴线左侧新增QZYbj-8、QZYbj-9、QZYbj-10、QZYbj-114个监测点，共计11个监测点，监测点坐标及高程详见表6。

本工程爆破施工阶段暂停灌浆工作，保护对象大坝和厂房混凝土龄期已达28d以上，为此，Jr3、Jr5及Jr7抗剪洞开挖允许爆破质点振动速度按上限值选取，选取小于12cm/s；机电设备尚未投入运行，因此抗滑体开挖爆破对水电站及发电厂中心控制室设备安全允许爆破质点振动速度选取小于2.5cm/s。沿1#引水发电洞轴线左侧新增 QZYbj-8、QZYbj-9、QZYbj-10、QZYbj-114个监测点部位仍有混凝土在浇筑，因此该部位质点允许振速按新浇大体积混凝土的爆破振动初凝～3d安全允许振速（2.0～3.0）cm/s考虑。

表6 爆破振动监测点坐标及高程表 m

抗剪洞和抗滑体完成爆破监测98轮，监测点数484点次，质点合成振速分布情况统计见表7。

表7 质点合成振速分布情况统计表

根据质点合成振速分布统计表来看，所有测点监测质点振动速度均未超过允许振速，说明施工爆破作业在安全可控范围之内。

3 爆破振动控制效果

在实际爆破施工中，因采用了上述施工方案和技术参数及技术措施，各测点振动测值均没有超过安全控制标准，爆破声响较小，地震效应不大，大坝和厂房及周围设施完好无损，达到了安全快速开挖的目的，爆破效果良好，同时确保了沙沱水电站工程2011年度厂房安全度汛目标。

4 结 语

（1）沙沱水电站5#坝段抗滑体及抗剪洞开挖工程中，所确定的爆破振动控制方案及爆破振动控制标准是可行的，保障了大坝、厂房以及正在安装的机电设备等保护对象的安全。

（2）监测结果表明，沙沱水电站5#坝段抗滑体及抗剪洞开挖爆破施工没有对大坝、厂房、压力钢管和高边坡等邻近爆破源的建筑物和结构物造成危害，爆破震动控制是成功的。

（3）沙沱水电站5#坝段抗滑稳定处理开挖控制爆破施工技术及实施的爆破方案具有广泛的推广应用价值。