深孔预裂控制松动爆破在围堰水下拆除施工中的应用

(中国水利水电第五工程局有限公司，成都，610066)

1 工程概况

叶巴滩水电站位于四川省白玉县与西藏贡觉县境内的金沙江干流上，左岸隶属于四川甘孜藏族自治州白玉县，右岸隶属于西藏自治区昌都地区贡觉县。以金沙江为界，电站布置两条导流洞，分别位于金沙江两岸。

(1)导流洞进口围堰采用预留岩埂，上面加混凝土子围堰形式实现挡水。按照设计要求十年一遇防洪标准结合目前水位和流量关系，确定进口围堰堰顶高程为2741.0m，子围堰混凝土标号C20。

(2)混凝土子围堰顶宽度3.5m，外侧为垂直坡面，内侧为1∶0.3坡面，堰底预留岩坎高程约为2729m；围堰防渗设计采用双排帷幕灌浆，按围堰中线两侧各50cm布置，帷幕底高程深入引渠底板开挖高程以下3m(2713m)。围堰轴线距进口洞脸长度约9.7m。

(3)由于受场内施工条件限制，防洪任务重，围堰施工工期较短，进口混凝土子围堰在基坑大面开挖至高程2729m时进行了浇筑，此时内侧基坑明挖已暂停施工，形成了内侧明渠基坑未完成开挖的现状，以子围堰+基础岩坎+内侧基坑岩体实现防洪度汛。围堰基础岩坎及基坑内部岩体为Ⅲ类石英闪长岩，岩质致密坚硬，风化较弱，浅表部强卸荷。围堰上游段基础全部在基岩上部形成，岩坎厚度有限。

(4)2018年讯后，完成了挡水围堰水上部分2741m～2738m的拆除，准备启动内侧明渠基坑开挖(围堰内侧瘦身减薄，高程2730m～2716m)，完成后进行明渠混凝土结构衬砌和渐变段洞口洞门墙衬砌。

围堰内侧瘦身减薄拆除爆破平面图及剖面图见图1、图2。

2 爆破方案设计及器材选用

本次爆破环境复杂，工期较紧，要严格控制飞石、滚石、爆破振动等有害爆破效应，避免对周边造成影响，在确保安全爆破的前提下，还要尽量减少震动，保证围堰堰体结构安全及防渗帷幕线作用，确定采用深孔松动控制爆破施工。围堰内侧结构面进行深孔预裂爆破，减弱主爆区爆破振动对堰体及帷幕线的伤害；主爆区从自由面方向开始逐段起爆，保证爆破岩石松动不飞散。

爆破器材选用如下：

(1)炸药：选用四川雅化实业集团有限公司生产的乳化炸药，药卷直径φ32mm；φ32mm药卷长度22cm，200g/卷。

(尺寸单位：m)图1 围堰内侧瘦身减薄拆除爆破平面图

(尺寸单位：m)图2 围堰内侧瘦身减薄拆除爆破剖面图

(2)非电毫秒延迟导爆管雷管：选用四川宜宾威力化工有限责任公司生产的产品，外壳白色，共计1段、3段、5段、7段、9段、11段、13段、15段8个段别，根据爆破网络确定具体使用段位，各段别延期时间见表1。

(3)导爆索：选用四川雅化实业集团有限公司生产的产品，外壳为红色。

(4)磁电雷管：选用云南燃一有限责任公司生产的产品。

表1非电毫秒延迟导爆管雷管段别及延期时间

3 爆破设计

(1)钻孔设备选型及钻孔孔径

鉴于现场地形限制，钻孔设备采用100B潜孔钻钻孔，钻孔孔径均为φ90mm，均为垂直孔。

(2)台阶高度

2731m～2717m，超深1m，钻孔深度15m。

(3)预裂孔间距

a=(7-12)D

本次a取值为0.65m。

(4)预裂孔线装药密度

Q线=0.36×[R压]0.63×a0.67

式中：Q线——线装药密度，g/m(扣除底部增加的装药量)；

[R压]——岩体极限抗压强度，MPa。本次Ⅲ类石英闪长岩取值1.4；

a——钻孔间距，m。

根据上式：Q线=333g/m，按照350g/m计算(含底部加强装药)。

采用导爆索将φ32mm药卷绑扎成串状的间隔装药结构。

(5)抵抗线W

W=(20～40)D

本次W取值1.8m。

(6)主爆孔间距a

a=(0.6～1.4)W

本次a取值1.5m。

(7)主爆孔排距b

b=0.8a

本次b值取1.2m。

(8)堵塞长度L

预裂孔堵塞长度L=(16-32)D，本次L取值1.8m。

主爆孔堵塞长度L=(30-35)D，本次L取值3.0m。

(9)爆破单耗q

本次为深孔松动爆破，根据现场地质条件和周边环境参考以往经验取值q=0.3kg/m3-0.5kg/m3，本次取值按0.40kg/m3计算，考虑装渣块径大小。

(10)单孔装药量Q

第一排主爆孔单孔装药量采用下式计算：

Q=K·q·a·W底·H

式中：Q——单孔装药量，kg；

a——主爆孔间距，m；

b——主爆孔排距，m；

H——台阶高度，m；

K——岩石阻力系数，第一排取值1.0、第二排取值1.2、第三排孔取值1.4，每排孔装药量自临空面向内侧依次增加。

由上式：第一排单孔药量Q=16.2kg；第二排单孔药量Q=19.44kg，取值19.2kg；第三排单孔药量Q=22.68kg，取值22.2kg。

(11)装药结构

预裂孔：底部5节φ32mm药卷连续加强装药，剩余孔段按照间隔40cm绑扎1节φ32mm药卷，采用竹片绑扎固定，双根导爆索引爆，孔口填堵1.8m深细砂。

主爆孔：采用3节φ32mm药卷并绑，孔内分割装药，双发非电导爆管+1根导爆索引爆。药包分割部分采用细砂回填密实。

第一排主爆孔：底部5×3节φ32mm药卷连续装药，剩余孔段间隔28cm回填细砂均匀装药。

第二排主爆孔：底部6×3节φ32mm药卷连续装药，剩余孔段间隔18cm回填细砂均匀装药。

第三排主爆孔：底部6×3节φ32mm药卷连续装药，剩余孔段间隔15cm回填细砂均匀装药。

(12)起爆网络设计

本次围堰内侧瘦身减薄开挖区域形状不规则，平均长度15m，宽度6m，爆区面积不大，钻孔不多，但爆破区距围堰防渗线较近，为降低爆破振动效应，需采用排间、孔间分段毫秒延时爆破技术。

本次爆破预裂孔与主爆孔布置在同一网络，预裂孔共计17孔，采用双发Ms3段(50ms)隔开，4孔1响，串联双发Ms15段(880ms)延时。

主爆孔共计16孔，孔内装双发Ms15(880ms)段，孔间双发Ms5(110ms)，排间双发Ms3(50ms)，主爆孔单孔单响，最大单响药量22.2kg。

整个网络采用双发磁电雷管起爆。

(13)爆破防护

爆破区为松动爆破，主要采取主动防护，爆破作业面采用单层钢丝网覆盖，每个爆破孔均采用砂袋压孔。

(14)爆破效果

本次采用深孔预裂控制松动爆破进行围堰内侧瘦身减薄施工，结果显示：围堰堰体防渗线未造成大的影响，围堰渗水量无明显增大；爆破的块体较均匀，块径50cm～70cm比例占85%，破碎度较好；爆破飞石较少，对周边建筑物无破坏；结构面预裂孔残孔率达95%，孔壁无明显爆破裂隙，均匀分布在开挖轮廓面上；结构面共计检查横向不平整度18个点，其中不平整度最大值10.6cm，最小值3.5cm，平均不平整度7.3cm。此次爆破达到了预想的效果。

4 结语

在环境复杂的建筑物附近进行深孔爆破，需精心进行爆破方法的研究，反复推敲爆破设计参数和起爆网络。在目前情况下，采用深孔预裂控制松动爆破，通过控制最大单响药量，孔位分段、孔内间隔装药，能很好地满足临近建筑物的深孔控制爆破的要求。同时，爆破网络设计完成后，对于爆破距离大于10m的爆破参数需根据《爆破安全规程》(GB 6722-2014)给出的质点振动速度值进行核算，确保工程安全。