控制爆破技术在导流泄洪洞进口段边墙扩挖中的应用

张俊峰

（山西省水利建筑工程局有限公司，山西 太原 030006）

1 工程简介

1.1 工程概况

导流泄洪洞布置于大坝右岸上游380 m，分别由引渠段7.72 m、进口段18.7 m、进口闸室段8.3 m、洞身段550 m、出口闸室段26 m、挑流消能段30 m 组成，设计导流泄洪洞总长度为640.72 m。隧洞进口底板高程806.0 m，出口底板高程803.4 m，隧洞纵坡1/200。

1.2 扩挖段概况

扩挖段位于导流泄洪洞进口段左边墙，其进口段设计开挖长18.7 m、宽14.1 m、高11.6 m，岩性主要以中细粒石英砂岩为主，坚固系数为f=8～10，围岩较破碎。因进口段成型断面大，且开挖断面宽度大于高度，不利于岩体稳定，在前期开挖施工中为保证洞顶围岩稳定以及施工安全，采取分块开挖的方法，将导流泄洪洞进口段左侧4 m 部分进行预留。待进口段右侧边墩与中墩混凝土浇筑完成后，为加快施工进度，需尽快将左侧预留段长18.7 m、宽4 m、高11.6 m 岩体部分，采用控制爆破技术进行二次扩挖，以满足设计开挖要求，共计扩挖868 m3。

2 周边环境

进口段左边墙扩挖爆区中心距周边村庄距离均大于1 000 m，距职工生活区约500 m，周围无重要的文物及保护区域。

进口段左边墙扩挖爆区附近无重要施工建筑物，进口段上下游均无新浇筑混凝土，但在爆区右侧新浇筑的导流泄洪洞中墩、边墩混凝土距扩挖段直线距离只有2 m，需对混凝土表面进行防护，同时需减小爆破振动对新浇混凝土的影响。

3 扩挖爆破时间确定

参照《爆破安全规程》（GB6722－2003），爆破振动安全允许标准。对新浇大体积混凝土的振速要求为，当龄期初凝～3 d 时，安全允许振速 2.0～3.0 cm/s；当龄期 3d～7d 时，安全允许振速 3.0～7.0 cm/s；当龄期为7 d～28 d 时，安全允许振速 7.0～12.0 cm/s。由此可见，新浇混凝土的龄期越长，安全允许振速就越大，对混凝土的质量影响就越小。因此，结合导流泄洪洞合同工期要求，以及现有爆破作业机械设备，炸药的规格及性能，雷管的种类及精度，爆破参数设计，为了确保新浇混凝土表面与强度不受扩挖爆破影响，确定于新浇混凝土龄期达到10 d，其强度达到设计强度C25 的80%～85%时进行爆破扩挖。

4 最大允许单响药量的计算

在进口段施工过程中，其左侧扩挖爆破需在右侧中墩、边墩混凝土浇筑完成后尽快施工，因此造成爆破作业产生的震动、飞石，将会影响右侧新浇筑混凝土的质量。通过爆破设计，严格计算单响药量，使爆破震动速度符合安全要求，有效降低爆破震动对新浇筑混凝土的影响，成为扩挖施工过程中的重要控制环节。

4.1 最大允许单响药量计算公式

参照《爆破安全规程》（GB6722－2003），爆破振动安全允许距离计算公式为：

式中：Q——炸药量，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大一段药量，kg；

V——保护对象所在地质点振动安全允许速度，cm/s；

R——爆破振动安全允许距离，m；

K、a——与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数。

4.2 新浇混凝土允许最大单响药量计算

安全允许速度V的确定：扩挖爆破于新浇混凝土浇筑龄期10 d 开始，参照《爆破安全规程》（GB6722－2003）规定进行选取，在新浇混凝土一项中，当龄期为7d~28d 时，安全允许振速的取值范围7.0~12.0 cm/s，根据新浇混凝土设计强度25 MPa，10 d 后达到设计强度 C25 的 80%～85%时为 20 MPa，选取V=7.0 cm/s 进行计算。

安全允许距离R的确定：经现场测量，新浇混凝土距爆点直线距离为2 m，爆破中心距地面直线距离为7 m，因此R=7 m+2 m=9 m 进行计算。

K、a的确定：按《爆破安全规程》（GB6722－2003）中表5 爆区不同岩性的K、a值进行选取，依据进口段右侧爆破开挖资料，边墙扩挖区岩性为中硬～坚硬，故选取K=150，a=1.5 进行计算。

Q=（K/V）-3/a R3=（150/7.0）-3/1.5 ×93=1.58 kg

将上述V、R、K、a取值代入公式进行计算，得出扩挖爆破允许最大单响药量1.58 kg。

5 扩挖施工方案

5.1 爆破方案确定

由于爆破点与混凝土距离近，为近一步减小破坏影响，扩挖采用控制爆破技术进行施工，周边采用预裂爆破，同时为严格控制单响药量，采用短进尺密孔小药量进行爆破，开挖进尺按2 m 计算。并将扩挖断面分为底部、中部、顶部三层进行开挖，首先利用右侧临空面，进行底部岩体开挖，再利用向下的临空面开挖中间部分，最后向下完成压顶。

5.2 爆破参数确定

扩挖断面分为底部、中部、顶部三层，每层扩挖高4 m、宽4 m，每炮进尺2 m 进行施工，根据岩性、围岩情况，同时考虑允许最大单响药量，对爆破参数进行确定。

周边预裂孔间距0.4 m，装药密量150 g/m，计算单孔装药量300 g；主爆区单位岩体炸药平均消耗量0.7 kg/m3；主炮孔间距1.0 m，排距1.0 m，单孔装药量1.4 kg；

5.3 钻孔、洗孔、装药、封堵

施工前按爆破设计方案标出预裂孔、主炮孔的钻孔位置，并按起爆顺序编号，按设计孔深用YT-28 气腿式风钻钻孔，用清水进行炮孔冲洗。预裂孔先将导爆索装入孔内，再间隔不偶合装入炸药，主炮孔先将导爆管雷管装入孔内，再连续装入炸药，最后用粘土进行封堵密实。

5.4 联网爆破

爆破网络采用毫秒微差控制爆破，周边预裂孔分段联接，并先于主炮孔起爆，严格控制单响药量不大于1.58 kg。

周边预裂孔按设计孔距每边布置10 孔，单孔装药量300 g，故用导爆索按起爆顺序每5 孔联为一响，单响药量1.5 kg，每一响之间用MS7 段毫秒导爆管雷管进行传爆。

主炮孔根据设计间距1 m、排距1 m 进行布置，每排布置3 个炮孔，单孔装药量1.4 kg，按设计起爆顺序，孔内装MS3、MS5、MS6 不同段位毫秒导爆管雷管，排与排之间用MS7 段毫秒导爆管雷管进行传爆。从外到内或从下到上形成单孔起爆，单响药量1.4 kg。

周边预裂孔、主炮孔的网络联接好，经爆破技术人员检查合格后，总网络采用瞬发电雷管引爆。

6 混凝土表面防护

为保护新浇混凝土表面不受爆破飞石破坏，需在扩挖爆破前对混凝土表面进行防护，防护措施为在距混凝土表面30 cm 处整体搭设钢管脚手架，在脚手架表面底部5 m 范围内绑扎10 cm×10 cm 的方木，其于部位绑扎30 cm×5 cm 的木板进行防护，同时在钢管脚手架与混凝土之间间隔安放废轮胎进行缓冲。

7 结语

通过采取控制爆破，周边预裂爆破，毫秒微差爆破，实现了单孔起爆，预裂孔、主炮孔单响最大药量分别为1.5 kg、1.4 kg，经计算的允许最大单响药量为1.58 kg，单响药量符合爆破规程要求，同时在混凝土表面做了有效的防护措施。爆破实施后，进口段顶板岩石稳定，侧墙平整，新浇混凝土外观完整，经后期检测，未发现扩挖爆破对周边混凝土产生质量影响。