悬吊药包爆破工艺在竖井开挖中的应用

向盈庭，王元福，杨有权

(中国葛洲坝集团股份有限公司，湖北宜昌 443002)

1 概述

青龙水电站调压室位于九寨沟县双河乡下游16.5 km、青龙桥上游约300 m 左岸山体内，采用埋藏式布置，底板高程1232.1 m，拱顶高程为1313.391 m，净高81.291 m。调压室断面为圆形，垂直隧洞轴线布置，开挖半径R=10.5 m。

该段围岩为黑河组下段第二亚层(P1h12)中厚～厚层灰岩和薄层～薄板状灰岩，局部夹千枚岩，岩层总体产状为N40°～45°W/SW ∠65°～70°。岩体中除层面裂隙发育外，优势节理有三组:①N35°～50°E/ SE(NW)∠75°～85°，迹长3～5 m，部分＞5 m，间距0.5～1 m;②N40°～60°E/NW∠45°～50°，迹长一般为3～5 m，间距40°～60 cm;③N40°～60°E/NW∠15°～20°，迹长2～5 m，间距40～70 cm。同一地段多出露两组裂隙且相互切割，另外中厚～厚层灰岩体中短小及隐裂隙较发育。

调压室长轴方向为N65°E，与层面呈大角度相交，顶拱垂直埋深156.3 m。井筒底部以上岩性为薄层～薄板状灰岩，微新岩体，岩体完整性差，呈薄层状结构，围岩稳定性差，以Ⅲ、Ⅳ类围岩为主。通过对结构面进行组合分析认为，层面与裂隙组合在顶拱和井壁可产生不稳定块体。

2 施工方法比较

2.1 方法选择

鉴于青龙水电站为引水式发电，装机容量较小，竖井开挖工程量相对较小，故在考虑成本的基础上，尽量不选择使用反井钻机进行竖井导井施工，同时反井钻机需多次扩孔且扩孔直径有限，无法满足本工程施工需要;而采用悬吊药包法施工的导井可以根据实际情况进行调整，相对而言施工较灵活。但在考虑成本的同时，必须要保证竖井施工工期，因此根据现场实际情况，选用了悬吊药包法进行导井的爆破开挖施工。

2.2 悬吊药包法的特点

(1)悬吊药包法采用CM351钻机钻孔。结合青龙水电站调压井竖井深度相对较浅(约70 m)的实际，该方法能快速完成竖井导井钻爆施工;

(2)采用悬吊药包法施工，可以根据现场爆破试验结果，合理调整竖井导井的开挖直径且不受专业设备的约束;

(3)竖井导井形成后，可以采用循环连续的爆破方法施工，进而加快导井形成的施工速度。

3 施工工艺流程

悬吊药包法爆破施工工艺流程见图1。

图1 悬吊药包法爆破施工工艺流程图

4 施工方法

根据现场实际情况，施工采用中导井方案，选用CM351液压钻机从调压室穹顶造孔，自下而上、分段爆破的组合施工工艺形成了直径约2.4 m 的中导井。

4.1 测量放样

(1)采用Leica TCR1102全站仪进行施工测量。

(2)测量作业由专业人员实施，按照导井爆破设计图确定每个孔的具体位置，并在实施过程中进行复测，确保了测量控制工序质量。

4.2 钻孔

在钻进过程中，若钻孔偏斜值过大，将造成井筒底部孔位偏差过大而报废，进而延误施工进度，造成不必要的浪费。为了保证钻孔精度，在钻机架上设一垂球控制钻机开孔的垂直度，当钻进到一定深度后，及时检查偏斜度，并在钻杆上加设特制的钻孔防偏斜套筒装置，以克服钻杆在回转钻进过程中容易出现的偏斜，确保将钻孔偏斜率控制在1%以内。

4.3 装药爆破

按照爆破设计图(图2)，将所有造孔全部完成后，再自下而上逐一进行爆破施工。

导井采用人工装药。将药卷绑扎在竹片上，同时利用细钢绞线将药卷串联在一起。爆破参数为:装药长度150 cm，周边孔顺次增加装药深度10～20 cm，下部堵塞长度最短为50 cm，即每次爆破长度为200 cm，爆方9.048 m3/次。将药卷自上而下从孔内慢慢放置在爆破位置，待药卷放置到位，最后按照爆破设计方案联线、爆破。

我部原采用细铁丝悬吊炸药药包进行爆破施工，后来发现在爆破完成后，由于爆破冲力将细铁丝炸成铁丝卷堵塞在导井爆破孔中而难以清除，遂根据现场实际情况选用了细钢绞线进行悬吊药包的吊装，及时解决了上述问题。

4.4 通风排烟

导井爆破完成后，因导井有64.1 m 的高差，故通风排烟采用自然排放，将排放时间控制在1～2 h。

4.5 安全处理

通风排烟完成后，在导井底部进行适当的安全处理施工，保证施工导井的安全。

4.6 井底出渣

导井第一次爆破完成后，接着进行第二次爆破，待连续进行至下部隧洞接近堆满时出渣一次，采用ZL50装载机配合15 t 自卸汽车出渣。依次连续循环进行，直至导井爆破到顶。

导井开挖按照装药爆破→通风排烟→安全处理→井底出渣的施工程序，自下而上逐一爆破开挖至调压室平台(高程1304 m)，导井开挖完成。

图2 竖井导井爆破设计图

5 结语

该竖井导井开挖施工方法的运用及取得的效果证实，该施工方法完全能满足竖井的开挖施工，并能节省大量的施工设备资源投入，进而节省了费用支出。只要合理使用，具有广泛的推广前景。