大壩基坑鉆爆實驗方案

1、大壩基坑鉆爆實驗方案1 工程概述1.1概述壩址以上流域面積98500(km)2，壩址多年平均流量1630m3/s，多年平均徑流量514億m3，實測最大流量16900m3/s，實測最小流量174m3/s；年最大洪水出現(xiàn)在610月份，主汛期為68月份。多年平均降雨量 1343.5mm，多年平均氣溫20.1，極端最低氣溫-2.9，極端最高氣溫38.9，多年平均河水溫度21，極端最高河水溫度30，極端最低河水溫度10，多年平均相對濕度80% ，實測最大風速24m/s.1.2 地形地質(zhì)條件壩址為較寬坦的“”型河谷，寬高比約3.5。壩基主要為砂巖、泥板巖巖體，其中砂巖占80%，砂巖巖石較完整，力學強度高，

2、屬堅硬或中硬巖石。壩基雖層間錯動較發(fā)育，但巖層走向與河流流向夾角約70，傾向下游，傾角60左右，產(chǎn)狀有利于重力壩抗滑穩(wěn)定，河床無順河斷層和破碎帶大于0.3m的斷層切割。1.3 本工程開挖爆破特點大壩基坑及上、下游圍堰基礎開挖邊坡高、陡、險，施工難度大，且現(xiàn)有的主干道均在高程245.00m以上。壩基段和圍堰基坑段地質(zhì)條件較復雜，斷層的破碎帶較發(fā)育，由此引起的地質(zhì)缺陷處理的難度增加。在有地質(zhì)缺陷地段，如斷層破碎帶，強卸荷帶等部位開挖，嚴格按監(jiān)理工程師批準的方案實施，能不鉆爆的部位盡量用設備直接開挖，嚴格按已批準的鉆爆設計和開挖方案實施，采取嚴格的弱振動控制爆破，勤打孔，放小炮，少擾動，并及時進行缺

3、陷處理。開挖施工中存在與其他項目施工間的相互干擾較大，增加了協(xié)調(diào)難度。加強現(xiàn)場管理，嚴格按照程序施工，交叉作業(yè)時必須保證前后的安全距離，以確保機械、人員的安全，嚴禁在同一斷面、同一垂直面上作業(yè)。同時在現(xiàn)場，必須服從業(yè)主、監(jiān)理工程師和甲方的協(xié)調(diào)。大壩基坑鉆爆開挖與上游碾壓混凝土圍堰距離較近（最近的只有35m），并且22號壩段及以左壩段在2004年2月即開始澆筑混凝土，將極大地制約大壩基礎開挖爆破規(guī)模和進度。為了減輕大壩基礎開挖的爆破振動對混凝土澆筑影響，確保上游碾壓混凝土圍堰澆筑質(zhì)量，擬將壩基上游側(cè)與上游碾壓混凝土圍堰相臨20m范圍部分，與上游碾壓混凝土圍堰基礎一同開挖形成防震槽，防震槽在上游圍

4、堰混凝土澆筑之前開挖完成并達到初驗標準。壩基上游壩踵部分的防震槽與上游圍堰基礎同時開挖，防震槽上部通過3#施工道路的1#、3#、5#、7#、9#支線道路分層開挖，以支線道路為臨空面，在上游碾壓混凝土圍堰堰基相應層開挖完成后，再開挖下一層；防震槽左、右岸和上游側(cè)邊坡按設計坡面進行預裂，下游側(cè)邊坡進行施工預裂，中部采取梯段爆破，爆破后迅速采用液壓反鏟清除炮碴，確保至上游碾壓混凝土圍堰的施工道路暢通。由于防震槽鉆孔不影響交通，僅是爆破后炮碴阻塞交通，爆破后采用大容量挖掘機迅速清理炮碴，其開挖對上游碾壓混凝土基礎開挖的影響是比較小的，對上游碾壓混凝土圍堰基礎開挖工期基本不構(gòu)成影響。2 爆破試驗2.1爆

5、破試驗目的2.1.1、檢測工地使用的常規(guī)乳化炸藥、混裝乳化炸藥、電雷管、非電雷管、導爆索等火工材料的性能。2.1.2、合理調(diào)整參數(shù)，確定不同地質(zhì)條件，不同巖石開挖的各種爆破參數(shù)。2.1.3、鉆孔設備的完好率。2.2 爆破試驗主要內(nèi)容2.2.1、炸藥爆速試驗2.2.2、炸藥威力試驗（漏斗試驗）2.2.3、電雷管、非電雷管的準爆率試驗2.2.4、導爆索浸水試驗2.2.5、袋裝炸藥爆破參數(shù)實驗2.2.6、混裝炸藥爆破參數(shù)實驗2.2.7、預裂與光爆實驗2.2.8、爆破網(wǎng)絡試驗2.3 爆破試驗規(guī)模本標段爆破試驗的規(guī)模約在1.0萬m3左右，各種試驗均結(jié)合生產(chǎn)進行試驗，因此其規(guī)模不宜過大，每項試驗至少做兩次

6、，力求取得較完整的資料。每一次爆破須進行以下監(jiān)測檢驗試驗，以檢查爆破的效果。監(jiān)測檢驗試驗項目包括：爆破的實際空間參數(shù)、地質(zhì)條件參數(shù)、鉆爆參數(shù)、振動監(jiān)測、飛石觀測、爆破破壞試驗、保留巖石面地質(zhì)測繪、爆破前后的平面剖面測量、爆破效果檢測。2.4 爆破試驗時間及地點2.4.1、爆破試驗時間本投標爆破試驗時結(jié)合一標開挖時間，初步擬定于2003年9月中旬至2003年10月中旬，約30天。表1：爆破實驗時間安排表項目實驗內(nèi)容次數(shù)時間備注1導爆索浸水實驗一次三組2003.9.152電雷管準爆率一次一組2003.9.16項目1與項目2同時3非電雷管準爆率一次一組2003.9.164袋狀炸藥爆速實驗一次三組20

7、03.9.18項目4與項目7同時5混裝炸藥爆速實驗一次三組2003.9.20項目5與項目8同時6爆破漏斗實驗一次三組2003.9.20與項目5同時7混裝炸藥參數(shù)實驗三次各一組2003.9.182003.9.308袋裝炸藥參數(shù)實驗三次各一組2003.9.202003.9.309結(jié)構(gòu)面預裂實驗三次各一組2003.9.202003.10.5實驗結(jié)果于2003.10.15上報七八葛聯(lián)營體2.4.2、爆破試驗地點根據(jù)試驗內(nèi)容，在大壩1標開挖中結(jié)合生產(chǎn)進行各項試驗。2.5 爆破試驗要求2.5.1在本標段巖石開挖施工中，通過爆破試驗，研究和解決優(yōu)質(zhì)高效、安全可靠的大規(guī)模爆破技術(shù)問題；并通過改變孔徑、孔深、孔

8、排距、裝藥結(jié)構(gòu)、起爆網(wǎng)絡等參數(shù)進行比較，選擇安全、優(yōu)質(zhì)、高效鉆爆參數(shù)指導大壩基坑開挖施工，滿足龍灘大壩基礎的技術(shù)要求和質(zhì)量要求。根據(jù)招標文件要求，本標段的爆破試驗必須滿足下列要求：試驗必須得出合理的鉆爆參數(shù)和起爆方式，以確保開挖的質(zhì)量、開挖邊坡與基礎的安全、質(zhì)量和進度；試驗參數(shù)除根據(jù)直觀的爆破效果判斷是否合理之外，還必須符合爆破破壞范圍試驗和爆破地震效應試驗結(jié)果進行綜合分析確定；試驗所用的觀測方式、儀器設備以及分析計算方法、經(jīng)驗公式等，都必須是在我國水電工程爆破試驗中采用過的和比較成熟的。2.5.2 所有實驗要求聯(lián)營體技術(shù)人員與監(jiān)理旁站。2.5.3 爆破時切實做好警戒，保證設備和人員安全。2.

9、6 爆破試驗項目2.6.1、炸藥的爆速實驗袋裝乳化炸藥、混裝炸藥的爆速實驗參照GB/T13228-91.2.6.2、爆破漏斗試驗采用現(xiàn)場原型試驗方法，與具有代表性的強風化巖、弱風化巖層、微風化巖層中各選擇一個或幾個爆破孔，準確記錄每個孔的孔深、孔斜、孔徑、裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)等參數(shù)，爆破后，測出爆破漏斗口典型寬度，計算出爆破作用指數(shù)。該試驗在各種巖石類別中各做34次，每一次試驗均應根據(jù)前一次的試驗結(jié)果對炸藥單耗進行調(diào)整，直至確定達到加強松動爆破效果時的炸藥單耗（即爆破作用指數(shù)n=0.751.0）。2.6.3、電雷管、非電雷管的準爆率實驗采取現(xiàn)場模型實驗方法，在工地選擇一個合適的場地，從購買的電雷管

10、中隨機抽出各種段位電雷管58發(fā)，專用電雷管檢測儀器對其進行檢測，排除不合格的電雷管，合格的電雷管用起爆器分45發(fā)進行起爆試驗，記錄詳細的試驗過程和試驗效果，計算出電雷管的準爆率。非電雷管試驗方法同上（省去檢測步驟）2.6.4、導爆索浸水試驗隨機從領(lǐng)取的導爆索中抽取23m各3段，切割兩端用絕緣膠布包裹后卷成一卷，浸入3、5、10m深的水中浸泡24小時，取出后分別用電雷管引爆，以檢查導爆索浸水后的起爆效果。2.6.5、袋裝炸藥爆破參數(shù)實驗2.6.5.1、根據(jù)龍灘工程現(xiàn)有左、右岸的爆破資料，擬訂如下參數(shù)表。（選定的炸藥類型為乳化炸藥70、32、25等規(guī)格）表2：袋裝炸藥爆破參數(shù)表鉆孔類型孔徑選定鉆機

11、孔距排距孔深單耗線密度單孔藥量主爆孔10590CM351YQ-100B2.53.52.03100.40.6/4055kg緩沖孔90YQ-100B1.52.01.52.0100.350.55/3045kg預裂孔90YQ-100B0.70.9/10/250350g/m/底板光爆9042YQ-100BY-26YT-280.50.8/1.04.0/150250g/m/2.6.5.1.1 爆破參數(shù)初步擬訂如下： 主爆孔 105孔網(wǎng)參數(shù)有3*3 、 3*2.5 、 3.5*2.2 、3.5*3 90 孔網(wǎng)參數(shù)有3*2.5 、3 * 3、 3.5 *2 鉆孔以矩形形式為主 緩沖孔 90孔網(wǎng)參數(shù)有2.0*1.

12、5、1.5*1.5 根據(jù)現(xiàn)在岸坡的爆破規(guī)律，緩沖孔只有一排且平行于預裂孔，主爆孔一般為垂直孔，具體的鉆孔圖如圖1中的鉆孔剖面圖2.6.5.1.2 裝藥結(jié)構(gòu) 主爆孔袋裝藥的裝藥結(jié)構(gòu)為連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，裝藥結(jié)構(gòu)圖如圖2。 主爆孔的堵塞一般控制在2.83.5m以內(nèi)2.6.5.2、清理鉆爆部位。2.6.5.3、測量放樣、布孔，根據(jù)坡度及主爆孔、緩沖孔、預裂孔的不同，確定孔深及鉆孔角度。2.6.5.4、鉆孔作用。2.6.5.5、測孔：在孔深不足或鉆孔角度誤差較大時及時處理。2.6.5.6、爆破設計：計算裝藥量及繪制爆區(qū)平面圖及網(wǎng)絡圖。網(wǎng)絡采用單孔單響的接力網(wǎng)絡，典型網(wǎng)絡圖如圖3所示。2.6.5.7、裝藥、堵

13、孔、聯(lián)網(wǎng)作業(yè)并同時布置質(zhì)點振動速度測試點。2.6.5.8、爆破警戒、起爆。2.6.5.9、爆破后檢查。2.6.5.10、分析爆破效果，經(jīng)過3至4次爆破試驗后總結(jié)經(jīng)驗，優(yōu)選爆破參數(shù)。2.6.6、混裝炸藥爆破參數(shù)實驗2.6.6.1、確定實驗爆破參數(shù)表，如表3所示。表3 混裝炸藥爆破參數(shù)表鉆孔類型孔徑鉆機類型孔深（m）孔距（m）排距（m）單耗kg/m3單孔藥量（kg）主爆孔10590CM351100B1045.52.53.50.50.6550702.6.6.1.1爆破參數(shù)初步擬訂如下： 主爆孔 105孔網(wǎng)參數(shù)有4*3 、 3*3 、 3.5*3 90 孔網(wǎng)參數(shù)有3*3 、3 * 2.5、 鉆孔以矩形

14、形式為主 根據(jù)現(xiàn)在岸坡的爆破規(guī)律，緩沖孔平行于預裂孔，主爆孔一般為垂直孔，具體的鉆孔圖如圖1中的鉆孔剖面圖2.6.6.1.2 裝藥結(jié)構(gòu) 混裝炸藥是全偶合裝藥、底部起爆，孔底采用70乳化炸藥做起爆藥包，具體裝藥結(jié)構(gòu)如2。2.6.6.2、其余步驟同袋裝炸藥。2.6.7、預裂和光爆實驗2.6.7.1、確定預裂和光爆的參數(shù)表，見表2。2.6.7.1.1爆破參數(shù)初步擬訂如下： 光爆孔42 孔間距為0.5m 預裂孔90 孔間距為0.8m 預裂的孔深為1015m2.6.7.1.2 預裂裝藥結(jié)構(gòu)為不偶合間隔裝藥，線密度暫定280g/m、300g/m、320g/m、350g/m。裝藥結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。2.6.4

15、.7.2、其余同袋裝炸藥。2.6.7.3、檢驗預裂面、光爆面的平整度和半孔率。2.6.7.4、合理調(diào)整裝藥結(jié)構(gòu)，線密度確定最佳參數(shù)。2.6.8、爆破網(wǎng)絡實驗2.6.8.1、在爆破中采用單孔單響方式接力網(wǎng)絡，可采用復式與接力方式，擬定以下典型網(wǎng)絡如圖3所示。2.6.8.2、根據(jù)爆破規(guī)模選用不同的網(wǎng)絡，以減小單響，降低震動。2.6.8.3、通過爆破試驗確定爆破網(wǎng)絡。3 鉆爆設備的選定根據(jù)本工程特點，結(jié)合以往基坑開挖經(jīng)驗，選用中小孔徑鉆機，為便于避炮行走，選用CM351高風壓鉆機和液壓鉆機兩種鉆機，預裂孔選用YQ-100B型潛孔鉆機，YT-28型氣腿式手風鉆用于減弱控制爆破、坡面欠挖處理等。主要鉆爆

16、機械設備配置列入下表：表3-1 機械設備配置表 序號機械名稱型號數(shù)量適用范圍備 注1支架式潛孔鉆機YQ-100B15邊坡預裂鉆孔、水平光爆鉆孔、緩沖爆破孔、測試孔等孔徑801002液壓鉆機ROC-7423大規(guī)模爆破孔、緩沖爆破孔等孔徑893液壓鉆機LM500C2大規(guī)模爆破孔、緩沖爆破孔等89mm備用4高風壓鉆機CM3512大規(guī)模爆破孔，緩沖爆破孔，測試孔等孔徑1055手風鉆YT-2820馬道水平預裂鉆孔，水平爆破孔，測試孔等孔徑426裝藥車BCH-151常規(guī)梯段爆破孔炸藥混制及裝藥15t7移動式地面站1混裝炸藥半成品生產(chǎn)8輔助車2常規(guī)火工材料短距離運輸4 爆破器材常規(guī)乳化炸藥、混裝乳化炸藥、毫

17、秒延期電雷管、毫秒延期非電雷管、塑料導爆索等。5 爆破設計設計對質(zhì)點振動速度的規(guī)定如下：5.1.1出露四邊的質(zhì)點振動速度V10cm/s5.1.2已灌漿或正在灌漿部位的質(zhì)點振動速度V1.5 cm/s5.1.3新澆砼基礎面上的質(zhì)點振動速度如下表所示。表5-1 安全質(zhì)點振動速度砼齡期（天）033772828質(zhì)點振動速度（cm/s）2.03.05.08.05.2爆破地震效應監(jiān)測5.2.1監(jiān)測點布置監(jiān)測部位包括：已開挖的工作面、噴護砼、注漿錨桿部位（3、7天齡期）馬道砼等。監(jiān)測點布置：. 與爆破點相近口已開挖坡面，距離爆破點50m、30m、20m、10m，高差10m、20m。. 3天齡期，7天齡期的噴砼

18、，與爆破點距離20m、40m，高差20m、40m。. 注漿錨桿部位，錨桿砂漿3天、7天齡期，與爆破點距離20m、40m，高差20m、40m。. 馬道砼，砼齡期3天、7天，與爆破點距離20m、40m，高差20m、40m。5.2.2爆破單段最大起爆藥量根據(jù)規(guī)范主爆孔最大單響為300kg，緩沖孔100kg，預裂孔50kg，結(jié)合爆破震動監(jiān)測數(shù)據(jù)，合理調(diào)整最大單響。具體質(zhì)點振動速度監(jiān)測點布置如圖4所示。根據(jù)岸坡震動監(jiān)測的結(jié)果，最大單響受邊坡的影響會小點，特別是有特殊要求的部位，最大單響的更是要小。5.1 爆破參數(shù)計算（1） 深孔梯段爆破5.1.1 鉆爆參數(shù)（CM-351高風壓鉆機）鉆爆參數(shù)根據(jù)臺階高度的

19、變化有一定變化，本方案中先按照臺階高度10m進行設計，具體根據(jù)實際臺階高度，結(jié)合爆破試驗結(jié)果可做適當調(diào)整。5.1.1.1 底盤抵抗線過大的底盤抵抗線會造成根底多、大塊率高、后沖作用大；過小則不僅浪費炸藥、增大鉆孔工作量而且?guī)r塊易拋散和產(chǎn)生飛石危害。根據(jù)我公司多年爆破經(jīng)驗，常規(guī)梯段爆破取底盤抵抗線為： 式中：底盤抵抗線；鉆孔直徑，105mm。計算得：底盤抵抗線（3.154.2）m，根據(jù)工程經(jīng)驗取(3.54)m。5.1.1.2 鉆孔間距孔距按下公式計算： 式中：孔距，m；炮孔密集系數(shù)，矩形布孔取1.0計算得孔距(3.54)m。鉆孔排距取b(3.03.5)m。5.1.1.3鉆孔角度及孔深為了方便施工

20、，鉆孔角度取90o，建基面以外鉆孔超深1m，則孔深為11m。5.1.1.4 堵塞長度合理的堵塞長度應能降低爆炸氣體能量損失和盡可能增加鉆孔裝藥量。堵塞長度過長將會降低延米爆破量，增加鉆孔費用，并造成臺階上部巖石破碎不佳；堵塞長度過短，則炸藥能量損失大，將產(chǎn)生較強的空氣沖擊波、噪聲和個別飛石的危害，并影響鉆孔下部的破碎效果。一般堵塞長度取底盤抵抗線的0.751.0倍，在此取(3.03.5)m。5.1.1.5 單位炸藥消耗量影響單位炸藥消耗量的因素很多，主要有巖石的可爆性、炸藥種類、自由面條件、起爆方式和塊度要求等，因此，選取合理的單位炸藥消耗量q值往往需要通過試驗或長期生產(chǎn)實踐來驗證。根據(jù)我公司

21、多年的經(jīng)驗以及在電站標類似巖體爆破成功經(jīng)驗，選取單位炸藥消耗量q（0. 450.6）kg/m3。5.1.1.6 單孔裝藥量確定第二排及后面各排炮孔單孔裝藥量藥量：式中：單孔裝藥量，kg；考慮受前面各排孔的礦巖阻力作用的增加系數(shù)，取1.1；臺階高度，m。計算得（5766）kg。第一排炮孔根據(jù)最小抵抗線的變化有所調(diào)整，一般由下式確定：式中：最小抵抗線5.1.2 使用液壓鉆機時的鉆爆參數(shù)液壓鉆機孔徑89mm，相關(guān)參數(shù)計算同上所述?？拙啵?3.5）m；排距b3m；孔深l10.5m；堵塞l12.53m單孔藥量Q5463kg。(2)淺孔松動爆破 鉆孔直徑：42（采用手風鉆打孔）鉆孔深度：1.03.0m間

22、距：1.0m排 距：0.7m抵 抗 線：0.8m堵塞長度：0.51.0m藥卷直徑：32單耗藥量：0.50.55/ m3連線起爆方式：“V”形微差起爆或斜線形微差起爆其它相關(guān)參數(shù)計算同上所述。(3)預裂爆破 鉆孔直徑：90100鉆孔間距：0.81.0m鉆孔深度：1020m藥卷直徑：32不耦合系數(shù)：2.52.8裝藥結(jié)構(gòu)：空氣間隔裝藥線裝藥密度：320g/m360g/m堵塞長度：1.0m1.5mQ=線L（4）緩沖孔爆破 孔距a,排距b均取主爆孔參數(shù)之半 孔深h=H-2.0 （留2.0m保護層）單耗q與主爆孔相同 Q=qabh不耦合間隔裝藥，堵塞長度2.53.0m。 (5) 水平預裂或光面爆破鉆孔直徑

23、：90105鉆孔間距：0.81.0m鉆孔深度：3.59.5m藥卷直徑：32堵塞長度：0.51.0m線裝藥密度：400g/m=線L5.2 分析理論鉆爆率計算選用的爆破參數(shù)合理性 V實-實際爆破體積;V理-理論爆破體積. 若 則爆破參數(shù)合理6 爆破安全和測試（1） 爆破安全距離觀測 在尚未確定龍灘壩基土巖爆破的各種爆破參數(shù)時，其產(chǎn)生的地震質(zhì)點振動速度值“V”是無法用精確系數(shù)來計算的，為此須在混凝土碾壓圍堰基礎和壩基基礎的部位首先進行與爆破點相關(guān)的地形、地質(zhì)等條件有關(guān)的系數(shù)和衰減系數(shù)，即K值與值的確定，以便確定龍灘電站壩基及邊坡爆破地震質(zhì)點速度表達式：V=式中：V質(zhì)點振動速度值，/s； Q最大一段起爆藥量（齊發(fā)爆破時為總藥量），； R爆源距建筑物、保護對象的距離，m； K、與爆破點地形、地質(zhì)等有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)。爆破地震效應的測試，可在大壩基礎的231.0245.0m高程之間進行。由于該試驗是在鉆孔內(nèi)進行，可用支架式潛孔鉆機或液壓鉆機在同一高程上打3個76105的鉆孔，鉆孔深度40m（孔底亦在同一高程），各孔距爆破源分別為10m、20m、30m（具體部位報工程師和業(yè)主批準后實施）。（2） 爆破地震效應的觀測 在確定了爆破地震效應K值、值