爆破技术在许家崖水库溢洪道中的应用

卞伟明，王猛猛，王春蕾

（山东临沂水利工程总公司，山东 临沂 276000）

费县许家崖水库位于费县城南13 km费城街道办事处许家崖村，淮河流域沂河水系祊河支流温凉河上，是一座防洪抗旱、调水供水、旅游发电、养护灌溉、生态建设为主的大（2）型水库，水库控制流域面积580 km2，总库容2.929亿m3。溢洪道位于大坝右岸，为有闸控制正槽溢洪道，由进水渠、控制段、泄槽、消能防冲设施和出水渠5部分组成，原溢洪道宽70 m，加宽10～15 m，加深1～20 m不等，爆破工程量约25万m3，工期紧，开挖方量大。

1 地质情况及爆区周边环境

1.1 地质构造

溢洪道揭露地层主要为第四系坡残积壤土（QS）和寒武系钙质页岩夹砂、泥灰岩、泥晶灰岩。

1）进水渠（中泓桩号 0-103～0-024）：渠底为弱风化的钙质页岩夹砂岩，岩石节理裂隙稍发育，右岸上段其上为强风化钙质页岩夹砂岩，岩石节理裂隙较发育，岩石较破碎，其下为弱风化带，岩石较完整。2）控制段（中泓桩号0-024～0+000）：以钙质页岩为主，岩石节理裂隙稍发育，岩体质量级别为Ⅴ类。3）泄槽段（中泓桩号0+000～0+482）：表层出露的岩石为钙质页岩夹砂岩，表层风化较严重，其下为弱风化钙质页岩夹砂岩，岩石较为完整。4）消力池段（中泓桩号0+482～0+577）：出露岩石为钙质页岩夹砂岩，裂隙发育，其下为弱风化钙质页岩夹砂岩，岩石较为完整。5）出水渠（中泓桩号0+577～1+110）：地形起伏较大，有3个断层通过，破坏了岩层的完整性，断层破碎带均被水冲刷成深坑。6）两岸边坡：以钙质页岩夹砂岩为主，其下均为弱风化带，岩石节理裂隙一般发育，岩石较完整。

1.2 爆区周边环境

爆区南北走向，南高北低，东面紧邻沂蒙公路，自桩号0+000至0+137处距爆区100 m以内有民房70间、养猪场3处、养牛场1处，多为10～30 m，爆区西面0+000处与水库大坝相邻50 m处为临建设施，北为河道1+000处距大桥300 m距许家崖村最近300 m。爆区南面距高压线30 m，距建筑物最近处32 m。

2 爆破施工方案选择

由于爆破区域周围环境复杂，爆破区域距离保护目标较近，项目部采用了3种爆破方式相结合的方法进行施工作业，0+000～0+150段为保护层爆破开挖，使用40 mm小孔径钻孔，密集布孔小药量，孔底装10～15 cm柔性垫层（锯末）一次爆除的新爆破法，孔内装Ms12段导爆管，为保护周围建筑物和人员的安全，防护采用炮孔正上方压2层沙袋，并在沙袋上面覆盖2层防飞石橡胶垫。0+150～0+675处，使用90 mm大孔径钻机钻孔，因爆区东30～50 m处有70多间民房，边坡较陡立，为最大限度减小爆破时爆破震动对人员建筑物和边坡稳定的影响，决定在溢洪道右侧坡实施预裂爆破，有效地阻挡爆破地震波的传播。其余石方爆破采用5 m台阶与10 m台阶相结合的爆破开挖方案，台阶为5 m的使用直径90 mm的小台阶松动爆破方案，台阶高度大于5 m的区域使用直径100 mm的深孔台阶松动爆破方案。装药采用耦合连续装药结构，孔内高段位Ms13段非电毫秒延期雷管，孔外低段位Ms2非电毫秒延期雷管，使用导爆管连接孔外非电延期雷管，最后使用电雷管引爆导爆管。

3 安全参数及起爆装填药量

3.1 单孔最大装药量计算

式中：R为爆区中心到最近建筑物的直线距离，R=32 m；v根据《爆破安全规程》规定最近房屋允许震速，为2.3 cm/s；k为地质地理系数，取150；α为衰减系数，取1.5。

经计算：Q孔=7.7 kg。

堵塞长度L2≥30D=1.2 m。

飞石安全距离R=36 m

3.2 台阶爆破参数计算

1）5 m台阶爆破参数。

底盘抵抗线W1≤Hcosα+B

式中：α为台阶坡面角，取800；H为台阶高度，5 m；B为炮孔中心至坡顶线的安全距离，取2.0 m。

底盘抵抗线W1≤2.88 m

炮孔单孔装药量Q1=qaWH

式中：单位炸药消耗量q取0.35 kg/m3（粉状乳化炸药）；炮孔间距a为3 m。

炮孔单孔装药量Q1=15.12 kg

堵塞长度L2≥30D=2.7 m，且不小于1.2倍的最小抵抗线3.46 m，堵塞长度取3.46 m。

2）10m台阶爆破参数。底盘抵抗线W1≤Hcosα+B=3.74 m。炮孔单孔装药量Q1=qaWH=52.36 kg。堵塞长度L2≥30D=3.0 m，且不小于1.2倍的最小抵抗线4.49 m，堵塞长度取4.49 m。

4 爆破器材和起爆网络

4.1 爆破器材

炸药采用粉状乳化炸药，起爆药包采用直径为32 mm管状乳化炸药，雷管采用非电毫秒延期雷管，连接线采用非电导爆管，起爆采用电雷管起爆器。

4.2 起爆网络

由于施工现场存在杂散电流，起爆网路采用非电起爆网路。孔内采用Ms13段非电毫秒延期雷管，孔外采用Ms2段非电毫秒延期雷管连接孔内雷管，排间采用Ms5段非电毫秒延期雷管连接，使用导爆管通过四通连接第一排孔内雷管、第一排孔外连接非电雷管及排间非电5段毫秒导爆雷管，最后使用电雷管引爆。由于爆区环境复杂，建筑物较多，距离炮区较近等实际情况，起爆网路按照三排炮孔，每排10个炮孔设计起爆，最大限度地减少和降低爆破对周边建筑设施的影响。

5 飞石和震动控制措施

由于施工区域狭窄，距离建筑物较近，主要问题就是控制飞石和震动对周边建筑设施造成的危害。1）飞石安全距离计算结果是36 m，是未采取任何安全技术防护措施飞石可能飞散的距离；在施工时对炮孔孔口采用沙袋封盖，顶部使用橡胶炮被进行覆盖防护，加大堵塞长度（为最小抵抗线的1.2倍），能够保证飞石控制在20 m范围内，保证了距离最近爆区的右侧32 m的水库家属院建筑设施的安全。2）震动控制，距离爆区最近建筑物距离为32 m，计算得出单孔最大装药量，然后根据距离不同，计算出相应的单孔最大装药量，并严格按照三排炮孔，每排10个炮孔设计起爆，以降低和减少爆破震动对建筑设施造成的破坏。

6 结语

许家崖水库溢洪道石方爆破开挖，由于受地质条件的约束，施工区域狭小，周边建设设施距离较近，并且工期紧，石方爆破工程量大等不利因素的制约，根据现场实际情况，经过精心制定和设计确实可行的爆破组合方案，既节约了建设成本，缩短了爆破工期，又有效地保护了周边建筑设施的安全，为以后的类似溢洪道石方爆破开挖提供了施工经验。