浅谈孤山航电枢纽工程一期基坑控制爆破开挖施工技术

王秀红 程选勤

摘  要：孤山航电枢纽坝址区基岩为浅变质岩，其岩性主要为片岩类和大理岩类。F109断层从右岸坝肩到机组段纵向穿过，裂隙发育完全，富裂隙水和浅层承压水。在结构复杂、预裂爆破范围广，建基面平整度要求高等诸多不利因素的影响下，通过边坡预裂爆破、掏槽开挖爆破、预留保护层开挖及预留缓冲孔等控制爆破有效地保证开挖质量。

关键词：控制爆破  开挖  施工技术  研究

中图分类号：TM73           文献标识码：A            文章编号：1674-098X（2021）04（c）-0021-03

Discussion on the Construction Technology of Controlled BlastingExcavation for the First Stage Foundation Pit

of Gushan Navigation Power Junction Project

WANG Xiuhong  CHENG Xuanqin

（Sinohydro Bureau 3 Co.，Ltd.， Xi'an，Shaanxi Province， 710000  China）

Abstract： The bedrock in the dam site area of Gushan navigation power junction is composed of shallow metamorphic rock， and its lithology is mainly schist and marble. Fault F109 passes through the dam abutment on the right bank longitudinally from the dam abutment to the location of the unit. The fractures are fully developed and are rich in fracture water and shallow confined water. Under the influence of many unfavorable factors， such as complex structure， wide range of presplitting blasting and high requirement of smoothness of foundation surface. Through slope presplitting blasting， cutting excavation blasting， reserved protective layer excavation and reserved buffer hole control blasting， the excavation quality can be effectively guaranteed.

Key Words： Controlled blasting; Excavation; Construction technology; Research

孤山航电枢纽位于汉江干流白河（夹河）电站～丹江口水库回水末端河段内，工程以发电、航运为主。水库正常蓄水位177.23m，正常蓄水位以下库容1.09亿m3，水库总库容2.12亿m3，电站装机容量为180MW，多年平均发电量5.90亿kW·h，规划航道等级为Ⅳ级。一期主体基坑开挖主要包括右左岸非溢流坝、安装场、电站厂房、泄洪闸、船闸等建筑物组成。

1  工程地质条件和技术难点

坝址区基岩为浅变质岩，其岩性主要为片岩类和大理岩类。其中片岩类主要分布在坝址左岸及江心洲上下段大理岩类主要出露于江心洲及右岸坝肩岸坡上。厂房段地面高程154.0～158.0m。河床砂砾卵石层下伏基岩为∈2y3厚层状云母大理岩，地基无强风化岩体分布，弱风化岩体厚度0～4m，弱风化岩体底板高程大于139.5m，以下为微新岩体。施工时因岩石裂隙发育，导致基坑渗漏水大，且有富裂隙水和承压水的综合作用。F109断层从右岸坝肩到机组段纵向穿过，破碎带及影响带构造复杂影响爆破效果[1]。

2  主要控制爆破施工方法及质量控制要点

2.1 边坡预裂爆破

为减少对左右岸边坡开挖边线外侧保留边坡及马道的破坏和扰动，取得较为平整的开挖断面。对厂房基坑边坡开挖采用预裂爆破和台阶法松动爆破相结合的方法施工[2-3]。

2.1.1 钻孔前测量放点

为保证预裂边线准确无误，在钻孔前根据爆破设计对预裂孔进行放样，同时在预裂孔点位前方4～6m的处测出与之相对应的方向点。施工时测量人员给现场施工员提交一份记录有“序号、桩号、高程、孔深、倾角”的记录表并做好交底工作，双方逐点确认。经检查无误后由现场施工員依据钻爆设计及测量记录表负责指挥钻孔作业。

2.1.2 钻孔

依据交底资料现场施工员通过三脚架垂球线和地质罗盘检测钻杆方向和角度，施工时指挥钻机操作手调整钻杆方向及角度，经过反复观测调整，直到确保调好后才开始钻孔。通常刚开始钻孔时，可能受风压及钻臂摆动等因素导致预裂孔方向或角度的偏移，施工时重点控制首根钻杆精度。孔口时需在钻杆的0.5m、1m、2m处分别校核一次，后续每增加一根钻杆重复校核一次直至成孔，成孔后用测绳测量孔深，当深度达到设计要求[4]。

2.1.3 装药结构

在装药之前需要对已经造好的孔进行质量检查，主要包括孔的开口位置、深度等参数，合格后方可进行装药。为保证不偶合结构及炸药分布的均匀性，预裂孔采用φ32mm乳化炸药，按照爆破设计要求线装药密度用胶布导爆索和炸药药卷均匀的绑扎到竹片上。为确保预留基岩的完整性，保证药卷放在预裂孔中间，竹片宽度不小于3cm，且比较平顺[5]。爆破是达到缓冲、反射开挖爆破的振动波，使之获得较平整的开挖轮廓。

当药串装好后，立即采用柔性材料进行孔口堵塞封孔。正确做法是用炮棍压入孔口下约1.5m位置，然后再填入黄土或细炮灰，以避免孔口堵塞时黄土或炮灰掉入孔内底部。其目的是填塞段以下形成有效的空气层，确保预裂爆破的不偶合系数达到设计要求，保证预裂爆破的效果。

2.1.4 起爆网络联接及爆破

为控制单响药量不超过20kg，将导爆索干线切断，中间接MS2（或MS3）段非电雷管进行毫秒延时。为保证预裂爆破的效果，预裂孔比相邻台阶法松动爆破早75～100ms起爆，在台阶法松动爆破之前，沿设计轮廓线先爆出一条具有一定宽度的贯穿裂缝。起爆网路联接在爆破安全员的监护下严格按照爆破设计施工，联网完毕经检查确认无误后，在规定爆破时间内对总网络进行起爆。

2.2 缓冲孔设置

根据地质资料及开挖施工爆破设计，为避免主爆孔台阶松动爆破对预留边坡的破坏，在预裂孔与邻近的一排梯段主爆破孔之间设置缓冲孔。根据开挖施工实验确定，缓冲孔距邻近梯段孔距离w=b，缓冲孔距预裂面的距离s=（2/3）b，孔距L=（1/2）a（其中，a为梯段爆破孔间距，b为梯段爆破孔排距）[6]。

2.3 沟槽开挖

沟槽开挖爆破应首先沿槽壁进行预裂爆破，形成预裂面。然后采用小药卷+毫秒雷管进行分层爆破。沟槽两侧的预裂不得同时起爆，若要求两侧的预裂爆破同时起爆，则其中一侧应至少滞后另一侧60～100ms。宽度小于4m的沟槽，采用手风钻机造孔，炮孔直径为Φ42mm，炮孔深度不大于1.5m。对于宽度在4m以上沟槽，采用Φ32～70mm药卷进行爆破，并应尽量采用浅孔梯段爆破[7]。

2.4 预留保护层开挖

为保护建基面岩体的完整性，施工时临近建基面岩石开挖采用预留1m厚保护层，保护层采用TY-28手风钻钻采用底部水平孔光面爆破和液压破碎锤修整结合的开挖方法。手风钻钻孔孔径为42mm，药卷直径32mm。对较为破碎的部位预留20～30cm的撬挖层，进行人工撬除至建基面。

3  主要钻爆设计

3.1 基坑大面积石方开挖采用梯段爆破

自上而下分层开挖，施工时先开先锋槽创造临空面，以大孔距、小排距的布孔方法，提高爆破效率;梯段爆破以排间微差为主，单响药量≤300kg，临近建基面主爆孔终孔位置距下部水平预裂孔，应满足当孔径为90mm时为0.7m，孔径为20mm时不小于0.3m要求;并满足质点振动速度的要求。主要钻爆参数见表1。

3.2 边坡预裂（光面）爆破

主爆孔与预裂（光爆）孔之间布1～2排，缓冲孔设置原则为其孔距、排距及裝药量较主爆孔减少1/2～1/3，预裂（光爆）爆破分段药量控制在20kg以内，主要预裂（光面）钻爆参数见表2。

3.3 保护层爆破

保护层开挖采用TY-28手风钻钻水平孔毫秒微差起爆一次爆除开挖。主要钻爆参数见表3。

4  结语

优化空间布局，合理的划分施工区域。采用“一炮一设计”原则，合理安排钻孔和开挖运输设备，确保施工进度。工程地处居民区，爆破风险等级高，爆破安全管理难度大。为确保周边居民区安全，采取合理布置爆破质点振动速度检测，及时调整单孔装药量，爆破网络等措施。孤山航电枢纽一期基坑开挖通过科学的规划，精心的施工组织施工，通过边坡预裂爆破、掏槽开挖爆破、预留保护层开挖及预留缓冲孔等施工工艺，施工取得了良好的效果，对类似工程有一定的借鉴意义。

参考文献

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