缆机平台高边坡深孔爆破开挖技术研究
2019-07-26张山勇
张山勇
(新疆伊犁河流域开发建设管理局,新疆 伊犁 835400)
1 概述
ABH某混凝土双曲拱坝混凝土浇筑采用2台平移式缆索起重机。左岸缆机平台布置在970.0 m,主车架采用25.0 m高塔架,主车主索支点高程995.0 m。右岸缆机平台高程950.0 m,副车塔架高度25 m,副车主索支点高程975.0 m。缆机跨度640.0 m,主索最大垂度为5%,最大垂距32.0 m。主索两端支点高差为20 m,为主索跨度的3%。左岸缆机平台开挖高程从EL1027.5~EL942.5,最大施工边坡高约85 m。开挖高程分为6级台阶,分 别 为 EL1013.5、EL998.5、EL983.5、EL972.5、EL957.5、EL947.5、EL942.5,台阶宽 1.5 m。开挖总方量约为22万m3。
右岸缆机平台开挖高程从EL998.5~EL947.17,最大施工边坡高度约为51.3 m。开挖高程分为3级台阶,台阶分别为EL994、EL979、EL964,台阶宽1.5 m。开挖总方量约为7.5万m3。左右岸缆机平台开挖总方量约为30万m3,月开挖高峰强度15万m3/月。
2 工程地质条件
2.1 左岸缆机平台
1)工程地质条件。左岸缆机平台位于左坝肩岸坡顶部,地表高程960~1020 m,供料线及吊灌平台高程930~985 m,其中,吊灌平台靠近冬吐劲河岸一侧边坡高陡,局部坡度大于80°。
缆机平台所在斜坡基岩裸露,主要出露地层为石炭系中统东图津河群中亚群第四层(C2dnb-4)、第五层(C2dnb-5)及第六层(C2dnb-6),主要岩性为灰岩。缆机平台出露的断层主要有jef36、jef38。
2)工程地质问题。缆机平台、供料及吊灌平台基础地层岩性为灰岩,属硬岩类,地基稳定性较好。断层jef36及jef38从平台穿过,需做适当处理。
2.2 右岸缆机平台
1)工程地质条件。右岸缆机平台位于坝基岸坡顶部斜坡上,平台附近高程940~980 m,自然坡度25°~30°。缆机平台所在斜坡基岩裸露,局部段斜坡表部覆盖少量第四系全新统(Q4eol)风积黄土。基岩地层主要为石炭系中统东图津河群中亚群第三层(C2dnb-3)、第四层(C2dnb-4)及第五层(C2dnb-5),主要岩性为灰岩。
2)工程地质问题。缆机平台地基地层岩性为灰岩,属硬岩类,地基整体稳定较好。缆机平台所在斜坡为一山梁顶部,边坡自然坡度基本小于30°,边坡现状整体稳定性较好。平台最大开挖深度约25 m,应重视开挖边坡稳定性。
3 施工方案优化
3.1 开挖分层
根据不同高程设计马道的分布特点进行分层。左、右岸缆机平台边坡马道高度为15 m,根据高差15 m的两层马道之间拟采用10 m、5 m分两层梯段或15 m一次性梯段爆破进行开挖。临近建基面(左岸969.17 m高程缆机平台、947.5 m供料线平台、942.5 m吊罐平台)底部预留2 m保护层由手风钻完成钻孔爆破。各层马道预留2 m保护层采用手风钻造水平预裂孔爆破。
3.2 石方开挖
根据《水利水电工程施工组织设计与施工新技术规范实施手册》中预裂孔参数确定。预裂爆破参数设计目的,在于正确处理孔径与孔距、线装药密度、不偶合系数之间的关系。
炮孔间距:
式中:a为炮孔间距,mm;D为钻孔直径,mm;7~12为系数,当孔径小时,取大值,孔径大时,取小值;当岩石均匀完整时,取大值;岩石破碎时,取小值。
不偶合系数:
式中Dd为不偶合系数,坚硬岩石选较小值,松软岩石选大值;D、d为分别为钻孔、药卷直径,mm。
线装药密度:根据岩石强度和孔距计算:
式中Qx为线装药密度,g/m,系全孔装药量(扣除底部加强药包),除以装药段长度(不计堵塞段);根据上述公式计算出线出药密度:
4 质量保障措施
1)在施工作业的区域,为了便于钻机行走及测量放点,先由施工队伍对工作面进行清理整平。要求预裂孔2.0 m范围内,大面平整度控制在20 cm以内,且表面浮渣清除干净;其它梯段孔部位平整度控制在50 cm以内。
2)基面找平清理合格后,测量人员按照爆破设计进行测量放样,周边预裂孔要求准确的放出孔位、方位点,并用红油漆在基岩上做好标记,并统一编号,加强保护。结束放样后,出具放样单。施工人员根据放样单进行钻孔。中间梯段主爆孔必须由测量人员放出不少于3个高程控制点,然后由技术员根据爆破设计所规定的间、排距,用皮尺或者卷尺测放,孔位同样用红油漆作好明显的标记。
3)预裂孔要求最大偏差不能大于2 cm,倾斜角度不能大于0.5°,主爆孔要求最大偏差不能大于10 cm,最大倾斜角度不能大于1°。现场采用“定点、定向、定角度”三个方面进行控制,以保证预裂面的平整度。
4)钻孔完成,质检人员应及时对已完成的预裂孔进行倾角及孔深进行检查,对不符合要求的预裂孔进行封孔,重新开孔进行钻孔。对合格的预裂孔孔口塞编织袋进行保护。
5)装药时,严格按照爆破设计要求进行预裂孔及主爆孔装药,并按照爆破设计网络图进行网络联接。
5 结语
缆机平台高边坡开挖过程中,边坡设计线采用10 m、5 m两次预裂和15 m一次预裂爆破的方式。通过现场爆破参数的不断调整,边坡采用5~10 m预裂爆破,钻孔质量和装药上容易质控,有效的控制了半孔率、爆破出石渣的粒径等。15 m梯段性预裂爆破钻孔质量及爆破效果上虽不及5~10 m爆破效果,但节约了工期,在施工进度上有很大的优势,施工过程中加大质量控制,开挖质量完全符合设计及规范要求,同时也提高了经济效益。