乌东德水电站移民安置工程土石方控制爆破技术实践

游 泳，汪日生，朱 敏，余 伟，袁纯桢

(葛洲坝易普力四川爆破工程有限公司，四川 成都 610000)

因此，本文结合移民搬迁安置工程土方开挖实际，重点对抗滑桩爆破开挖和前区梯段爆破工艺技术开展探讨，以期为其他类似工程提供参考。

1 工程概况

1.1 地质条件及岩性

场地呈单面斜坡条带状分布，地形较平缓，坡度总体在10°～20°之间。场内共有7条不同发育程度的冲沟，间距100～200 m，冲沟深度不一，最深切割约有30 m，一般切割5～15 m深，冲沟最大宽度120 m，一般宽20～30 m左右。场地表层出露第四系地层主要为残坡积(Qel+dl)、崩坡积(Qcol+dl)层，物质成分为黄褐色、红褐色粉质粘土夹碎石、砾石，局部为大块石，厚度一般0.5～5.2 m，最厚6.9 m。下伏基岩：三叠系上统白果湾组(T3bg)紫红色泥岩、灰绿色泥岩、灰色砂岩粉砂岩等；二叠系下统梁山组(P1L)灰白色石英砾岩。场地下伏基岩为一单斜构造，岩层走向NE 100°～130°,倾角一般在12°～18°之间。三叠系白果湾组与二叠系梁山组为不整合接触关系，接触面波状起伏，起伏差3～5 m，最大可达25 m，成微角度不整合。场区内断层不发育，主要构造形迹为岩体中的裂隙。

场地坡面普遍分布有厚度0.5～5.5 m的第四系覆盖层，在强降雨条件下可能发生坡面型泥石流。顺向坡地结构在暴雨工况或开挖且较临空条件下，场地浅表层岩土体可能产生顺层滑动。

1.2 土石方开挖范围及工程量

我单位承接了该移民安置工程中的抗滑桩、挡土墙土方开挖及场地平整施工业务，其中，抗滑桩共设计有628根，桩长9～29 m不等，桩身截面最大2.5 m×2.8 m，最小截面1.2 m×1.5 m，不考虑桩长，按桩截面划分，共有9种桩型。一期工程涉及181根抗滑桩开挖，含7种桩型，最小截面1.2 m×1.5 m，最大截面2.2 m×2.8 m；二期工程涉及447根抗滑桩开挖，共含8种桩型，较1期工程新增2.0 m×2.5 m和2.5 m×2.8 m两种桩型。一期场地内石方开挖量约22.3万m3，二期石方开挖量约55万m3。

2 工程特点与施工难点

1)场地存在地质情况复杂、高温多雨、工期紧张、交叉施工单位多、工作面难以打开等现实问题。

2)抗滑桩桩基断面小，深度大(9～25 m)，井内通风、排水不便，施工作业空间狭小，且相对应的防护工程工程量大、防护形式多，施工工序复杂多样，爆破施工安全风险较大。

于2014年和2016年在广西省采集5个居群的63份样品（表1），经复旦大学药学院康云讲师鉴定为广西地不容Stephaniakwangsiensis H. S. Lo。转录组测序用的样品为新鲜嫩叶，于干冰中冷冻保存。其他样品在野外采集后用变色硅胶快速干燥。

3)场地平整点多面广、爆破作业点分散；周边有混凝土基础施工，警戒压力较大，对爆破振动速度控制要求高，爆破施工影响范围控制严格，施工安全、质量控制难度大。

4)场区为斜坡地形，坡面普遍分布有厚度0.5～5.5 m的第四系覆盖层，在强降雨条件下，可能发生坡面型泥石流或浅表层岩土体产生顺层滑动。

3 对策措施

1)编制详实可行的施工组织设计、专项施工方案，并在施工落实过程中予以修订。配备技术水平高的测量人员和性能良好的全站仪，测量、采集临场地三维数据，运用三维绘图软件模拟炮孔位置和角度，确保穿孔、爆破设计的精准性。

2)施工过程中，配备现场专职协调人员，加强与各方的沟通交流，及时了解各项施工进度、质量要求等问题，合理安排作业时间和调配资源，避免工序间相互干扰。

3)配置经验丰富的钻机操作人员和爆破人员，加强技能培训，严格落实技术交底，强化安全、质量意识；设置安全管理专岗，加强现场监督，严把穿孔、爆破过程控制，确保作业安全。

4)安排专人收集、发布天气预报信息，遇有雷雨天气及时停止作业，加强雨后边坡巡查、监测，防范滑坡事件发生。

4 爆破设计与施工

4.1 抗滑桩爆破

以2.8 m×2.5 m桩型为例，采用Y-28型手风钻进行钻孔，钻孔直径设置为φ42 mm。爆破孔网及装药参数设置如下：

1)钻孔参数。由于桩内施工空间受限，无法钻倾斜孔，故所有孔都采用垂直孔。截面设5个掏槽孔(为增加爆破自由面，提高爆破效果，中间孔为空孔，不装药)，辅助孔10个，周边孔18个，钻孔平面布置如图1所示。爆破深度L不仅决定爆破循环作业进尺，还影响爆破效果。结合以往类似工程经验及爆破试验[5-7]，每次循环进尺以1 m为宜，故本工程钻孔作业时掏槽孔、辅助孔、周边孔孔深L均取1 m。

图1 钻孔平面布置

2)装药参数。抗滑桩掘进爆破的炸药单耗q与岩石坚硬系数及开挖断面面积有关，由以下公式给出[8]：

(1)

式中：q为炸药单耗，kg/m3；f为岩石坚硬系数，本工程中取14；S为抗滑桩开挖断面面积，m2。代入参数，得出炸药单耗q取2 kg/m3。

单孔装药量Q=q×a×b×L，由图1可知，钻孔孔距(a)、排距(b)均为0.48～0.53 m，从而得出Q=(0.46～0.56)kg，结合本工程实际，一般掏槽孔取0.6 kg，周边孔取0.4～0.6 kg，辅助孔0.6 kg，最大单响6.4 kg，具体装药量根据现场岩性变化做相应调整，爆破孔网及装药参数如表1所示。掏槽孔、辅助孔、周边孔均采用长30 cm、φ32 mm的1号岩石乳化炸药进行连续耦合装药，用细沙夯实堵塞0.4～0.6 m。

表1 爆破孔网及装药参数

3)爆破网路及起爆方式。如图2所示，掏槽孔、辅助孔、周边孔孔内分别下放3段(50 ms)、7段(200 ms)、9段(310 ms)普通非电导爆管雷管进行延期，采用反向起爆，雷管聚能穴朝向孔口。爆破网路根据现场进行适当调整。

图2 抗滑桩爆破网路示意

4.2 抗滑桩前区土石方爆破

抗滑桩前区场坪土石方爆破采用阿特拉斯D7型号钻机进行钻孔，如图3所示，钻孔直径选取90 mm，孔深5 m，孔排距设定为3.0 m×2.5 m，每次爆破炮区域控制在长40 m、宽12 m范围内，根据前期现场爆破试验，炸药单耗选取0.38 kg/m3，采用φ70 mm药卷进行连续耦合装药，根据经验计算公式，单孔药量设计为14.4 kg，填塞长度设计为2 m，具体堵塞长度及装药量根据现场施工情况调整。采用逐排网路起爆，各孔孔内分别下13段(650 ms)非电导爆管雷管延期，孔间3段(50 ms)、排间5段(110 ms)普通非电导爆管孔外延期，爆破网路如图4所示。

图3 场坪土石方爆破钻孔布置示意

图4 场坪土石方爆破网路示意

当爆破区域距抗滑桩5 m时，为减少爆破振动对抗滑桩的影响，如图5所示，采用Y-28型手风钻钻孔，钻孔直径选取42 mm，孔深3 m，孔排距设定为1.5 m×1.0 m，每次爆破炮区域控制在长22 m、宽6 m范围内。炸药单耗选取0.4 kg/m3，采用φ32 mm药卷进行连续耦合装药，根据经验计算公式，单孔药量设计为1.8 kg，填塞长度设计为1.2 m，同样，具体堵塞长度及装药量根据现场施工情况调整。爆破网路如图6所示，采用V型网路起爆，采用V型网路起爆，各排孔分别采用1段(13 ms)、3段(50 ms)、5段(110 ms)、7段(200 ms)、9段(310 ms)、11段(460 ms)、13段(650 ms)、15段(880 ms)段普通非电导爆管雷管下孔进行延期。

图5 临近抗滑桩土石方爆破钻孔布置示意

图6 临近抗滑桩土石方爆破网路示意

5 安全技术措施

5.1 钻孔质量管控

1)钻孔前，测量人员按照设计图纸进行现场放样，确定开挖范围轮廓和钻孔深度、角度及高程，并做好标记，施工员进行技术交底，标示出每一个钻孔参数[9]。

2)钻机就位后，采用样架尺对钻杆角度和定位点进行校对，并在钻孔过程中持续进行孔深和角度校对，及时纠正和调整偏差，控制孔深、孔排距偏差不超过20 cm。

3)根据现场岩性的变化适当增减钻孔数。

5.2 爆破作业管控

1)严格按规范程序进行作业，控制爆破装药量。

2)爆破员严格按设计药量和装药结构逐孔装药，装药的同时，不断检查炮孔药柱高度，严格控制填塞长度，采用粘土、岩粉填孔并压实、压紧，严禁将大粒径块石填入炮孔内。

3)尽量避开不可撤离的重要设施、设备如高压线等，对不可移动的永久性设施、设备进行永久性防护(如变压器)。

4)网路连接由经验丰富的爆破员按照设计要求进行，并由爆破工程技术员负责监督、检查。

5)对爆破危险区及各边界路口要以醒目标志设置警戒标志牌，严格执行《爆破安全规程》(GB 6722-2014)相关规定[10]，爆破前由安全警戒人员根据警戒区域划分，对警戒距离以内的人员和设备进行清理，警戒人员携带好小红旗、袖标、口哨、对讲机，对爆破危险区及各边界路口进行警戒，确保警戒到位方可起爆。

6)爆破后，安全员、爆破员和技术员一同对爆区进行安全检查、确认，并对爆破效果进行分析总结，持续优化工艺操作，改进爆破效果。

6 爆破效果

由于在钻爆施工过程中对各环节的工艺质量管控到位，抗滑桩爆破作业后，井口覆盖物微微掀起，无爆破飞石产生，相邻抗滑桩护壁无开裂和掉块现象，爆破炮堆隆起0.7～0.8 m、块度多为10～30 cm，爆破质量符合设计要求，大大提高了抗滑桩掘进效率。抗滑桩前区土石方爆破时，为检测爆破效果，在爆区周围10～15 m范围内，选取靠近边坡岩坎处，设置了两个振动测点，测得爆破实时振速2.3～2.9 cm/s，满足安全允许标准，达到了预期效果，保证了整个工程的顺利推进，如图7所示。

图7 移民安置工程土石方开挖效果实景

7 结 语

爆破技术的应用实现了抗滑桩开挖一次成型，确保抗滑桩围岩的完整性；此外，通过对抗滑桩前区土石方实施毫秒微差爆破，大大减弱了爆破振动，未对滑体稳定性及抗滑桩形体造成破坏，对滑体稳定及抗滑桩护壁不产生影响，施工安全和质量完美契合了设计要求，确保了如期实现工程竣工、移民搬迁和电站投产发电，创造的良好的社会价值和经济价值，得到相关方的高度好评。