缆机平台高边坡深孔爆破开挖技术研究

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。