x一級(jí)水電站左岸導(dǎo)流洞開(kāi)挖爆破方法

x一級(jí)水電站左岸導(dǎo)流洞開(kāi)挖爆破方法摘要：xx一級(jí)水電站左岸導(dǎo)流洞工程，具有洞身斷面特大、進(jìn)、出口直立邊坡高、地質(zhì)條件差的特點(diǎn)，主要介紹洞身及高邊坡開(kāi)挖爆破技術(shù)。關(guān)鍵詞：導(dǎo)流洞開(kāi)挖爆破技術(shù)xx一級(jí)水電站位于四川省涼山彝族自治州木里縣和鹽源縣交界處的雅礱江大河灣干流河段上，是雅礱江下游從卡拉至河口段水電規(guī)劃梯級(jí)開(kāi)發(fā)的龍頭水庫(kù)，距河口358km，距西昌市直線距離約75km。xx一級(jí)水電站左岸導(dǎo)流洞，斷面為城門(mén)洞型，其尺寸為15×19m(寬進(jìn)、出口底板高程分別為1638.50m和1634.00m，進(jìn)口邊坡最大垂直開(kāi)挖高度約102.5m，出口最大垂直開(kāi)挖高度約42m。整個(gè)導(dǎo)流洞按雙彎道布置，由進(jìn)口引渠段、閘室段、漸變段、洞身段、堵頭段、洞身段和出口引渠段組成。左岸導(dǎo)流洞深埋段(k0＋350～k0+890)上覆蓋體厚250～350m，水平埋深180～250m，進(jìn)口段上覆巖體厚50～100m，水平埋深50～70m，出口段上覆巖體厚50～80m，水平埋深40～60m。進(jìn)口段的巖性為第6層灰～淺灰色中薄層知紋狀大理巖夾少量薄層綠片巖，位于強(qiáng)卸荷、弱風(fēng)淺灰色薄～中厚層條紋狀大理巖、灰綠色薄層綠片巖，本工程為高地應(yīng)力區(qū)，局部裂隙、層理較為發(fā)育，巖石破碎，圍巖經(jīng)常發(fā)生由高地應(yīng)力引起的以層狀、片狀剝落為代表形式的巖爆。出口段位于強(qiáng)卸荷、弱風(fēng)化帶內(nèi)，巖層為薄～中層狀，巖體以碎裂結(jié)構(gòu)為主，層面裂隙普遍較松弛，圍巖穩(wěn)定性差。2.1.1分層、分塊開(kāi)挖導(dǎo)流洞開(kāi)挖洞徑大部分為16.8×20.8m(寬×高)，采用分三層開(kāi)挖。上層按一般隧洞開(kāi)挖，Ⅱ、Ⅲ類圍巖采用全斷面爆破開(kāi)挖，Ⅳ、Ⅴ類圍巖，采用先中上導(dǎo)洞后擴(kuò)挖的開(kāi)挖方式，周邊孔采用光面爆破。中層和下層開(kāi)挖采用梯段爆破方式開(kāi)挖，建基面處采用光面爆破或保護(hù)層開(kāi)挖方式開(kāi)挖。在漸變段和堵頭段則由于開(kāi)挖斷面特大，上層分塊開(kāi)挖，即把整個(gè)導(dǎo)流洞斷面分為兩部分，開(kāi)挖一側(cè)，支護(hù)一側(cè)，然后再開(kāi)挖另一側(cè)，支護(hù)另一側(cè)。2.1.2中上導(dǎo)洞開(kāi)挖在Ⅳ、Ⅴ類圍巖洞段，上層開(kāi)挖先挖中上導(dǎo)洞，再對(duì)開(kāi)挖面進(jìn)行錨噴支護(hù)，然后進(jìn)行擴(kuò)挖，在必要時(shí)可以先超前支護(hù)，而后開(kāi)挖。中導(dǎo)洞采用楔形掏槽、梯段爆破的開(kāi)挖方式，周邊采用光面爆破技術(shù)，擴(kuò)挖時(shí)周邊亦采用光面爆破技術(shù)。22.1.3上半洞全斷面開(kāi)挖在Ⅱ、Ⅲ類圍巖洞身段，上層采用全斷面的開(kāi)挖方式，整個(gè)斷面一次鉆孔，采用楔形掏槽、梯段爆破的開(kāi)挖方式，周邊采用光面爆破技術(shù)，毫秒微差，一次起爆，嚴(yán)格控制最大一段單響藥量，確保爆破安全。 2.1.4上半洞半斷面開(kāi)挖在漸變段和堵頭段，由于開(kāi)挖斷面最大達(dá)到了22×23m(寬×高)，且漸變段頂部為方形，為了保證開(kāi)挖后的洞室安全，上半洞采用半斷面開(kāi)挖的方式，楔形掏槽、梯段爆破，周邊采用光面爆破技術(shù)，嚴(yán)格控制最大一段單響藥量，確保爆破安全。保護(hù)保護(hù)II1IlII1Il2Il2層開(kāi)挖層層開(kāi)挖 222.1.5下半洞分層開(kāi)挖中層開(kāi)挖，梯段高度大約在10m左右，中部采用深孔梯段爆破，兩邊預(yù)留保護(hù)層，距邊墻2.5m處采用預(yù)裂爆破，以防止梯段爆破對(duì)設(shè)計(jì)開(kāi)挖面的破壞。兩側(cè)預(yù)留部分采用光面爆破。下層的開(kāi)挖，主要是保護(hù)層開(kāi)挖。 2.1.6保護(hù)層開(kāi)挖邊墻的保護(hù)層開(kāi)挖主要采用光面爆破的方式，底層的保護(hù)層開(kāi)挖，可采用水平光面爆破的方式，也可采用淺孔、斜孔、單孔單響、火花起爆的爆破方式，防止欠挖，盡量減少超挖。2.2.1中上導(dǎo)洞開(kāi)挖在實(shí)際的開(kāi)挖過(guò)程中，統(tǒng)計(jì)0+90-0+160段70m的開(kāi)挖爆破情況，中導(dǎo)洞的開(kāi)挖爆破參數(shù)應(yīng)為：周邊孔間距50cm，主爆孔間距70-80cm，排距為50-60cm，孔徑為φ50mm，單耗為單耗1.732kg/m3，梯段深度3m，循環(huán)進(jìn)尺2.65m，爆破效率88.33%，。由于斷面大小適中，采用楔形掏槽，集中裝藥；主爆孔連續(xù)不偶合裝藥，毫秒微差非電雷管起爆；周邊孔采用光面爆破，間隔不偶合裝藥，導(dǎo)爆索起爆。擴(kuò)挖時(shí)的爆破參數(shù)為：周邊孔間距50cm，主爆孔間距80-110cm，排距80-100cm，周邊孔最小抵抗線為60cm，孔徑為φ50mm，單耗為0.683kg/m3，周邊孔線裝藥密度為120g/m，梯段深度為4m，平均循環(huán)進(jìn)尺3.73m，爆破效率93.25%，周邊炮孔殘痕率75%。主爆孔連續(xù)不偶合裝藥，毫秒微差非電雷管起爆；周邊孔采用光面爆破，間隔不偶合裝藥，導(dǎo)爆索起爆。2.2.2上半洞全斷面開(kāi)挖根據(jù)0+310-0+360段50m的開(kāi)挖爆破情況，爆破參數(shù)為：周邊孔間距50cm，主爆孔間距80-100cm，排距為100cm，孔徑為φ50mm，單耗為單耗1.732kg/m3，周邊孔線裝藥密度為135g/m，梯段深度4m，平均循環(huán)進(jìn)尺3.34m，爆破效率83.5%，周邊炮孔殘痕率70%。采用楔形掏槽，集中裝藥；主爆孔連續(xù)不偶合裝藥，毫秒微差非電雷管起爆，最大單響藥量為10kg；周邊孔采用光面爆破，間隔不偶合裝藥，導(dǎo)爆索起爆。2.2.3上半洞半斷面開(kāi)挖根據(jù)進(jìn)口0+00-0+40段的開(kāi)挖情況，上半洞半斷面開(kāi)挖的爆破參數(shù)與上半洞全面斷開(kāi)挖基本相同，只是開(kāi)挖面漸變，光爆效果不佳，炮孔殘痕率僅60%。2.2.4下半洞分層開(kāi)挖綜合下半洞0+160-220段60m的爆破開(kāi)挖情況，中間拉槽梯段爆破的爆破參數(shù)為：孔間排距為2.5m×2m，孔徑為φ110mm，兩側(cè)布置預(yù)裂孔間距80cm，梯段深度9-10m，孔深8-9.5m，單耗為0.57kg/m3，預(yù)裂孔線裝藥密度為360g/m，平均循環(huán)進(jìn)尺15m，爆破效率88.5%。主爆孔連續(xù)不偶合裝藥，毫秒微差非電雷管起爆，最大單響藥量為50kg；兩側(cè)預(yù)裂孔采用預(yù)裂爆破，間隔不偶合裝藥，導(dǎo)爆索起爆。保護(hù)層開(kāi)挖的爆破參數(shù)為：結(jié)構(gòu)開(kāi)挖面采用光面爆破，光爆孔間距50cm，設(shè)有兩排主爆孔，主爆孔間距80-100cm，孔徑為φ50mm，鉆孔深度4m，平均循環(huán)進(jìn)尺3.75m，單耗為0.44kg/m3，周邊孔線裝藥密度為100g/m，爆破效率93.8%，光爆孔殘痕率80%。主爆孔連續(xù)不偶合裝藥，毫秒微差非電雷管起爆；周邊孔采用光面爆破，間隔不偶合裝藥，導(dǎo)爆索起爆。2.2.5保護(hù)層開(kāi)挖綜合下半洞0+300-360段60m的爆破開(kāi)挖情況，保護(hù)層開(kāi)挖主要采用淺孔、斜孔、單孔單響、火花起爆的爆破方式，分三次爆破開(kāi)挖，單孔單響，第1次梯段高度為1.2m，孔深為1.4m，孔間排距為0.6m×0.8m，單孔藥量為0.45kg；第2次梯段高度為0.6m，孔深為0.8m，孔間排距為0.5m左岸導(dǎo)流洞的洞室開(kāi)挖，由于采取了預(yù)裂爆破與光面爆破相結(jié)合以及小孔、密孔、淺孔、小藥量的嚴(yán)格控制保護(hù)層開(kāi)挖的施工方法，所有爆破質(zhì)點(diǎn)振速均控制在設(shè)計(jì)要求的10cm/s以內(nèi)，由于左導(dǎo)的地質(zhì)情況比較復(fù)雜，開(kāi)挖界面成型不太理想，半孔率偏低。根據(jù)巖層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，如果上半洞開(kāi)挖時(shí)在兩側(cè)故意超挖20-30cm，下半洞結(jié)構(gòu)面采用預(yù)裂爆破，可能效果會(huì)好些。導(dǎo)流洞進(jìn)、出口段的開(kāi)挖實(shí)施自上而下分層開(kāi)挖，每層開(kāi)挖高度約6～10m，周邊采用預(yù)裂爆破，開(kāi)挖一層，支護(hù)一層。由于邊坡陡，且張性裂隙發(fā)育，地應(yīng)力偏高，故要嚴(yán)格控制單響藥量和起爆總藥量，加強(qiáng)爆破震動(dòng)觀測(cè)，防止邊坡因爆破失穩(wěn)。在水平建基面附近，采用水平預(yù)裂爆破或水平光面爆破，一次開(kāi)挖到位，減少爆破對(duì)建基面影響，增強(qiáng)爆破效果。爆破主要采用梯段爆破和預(yù)裂爆破。在大面積開(kāi)挖時(shí)，為保護(hù)巖體和巖層的完整性，減小石渣塊度、飛石的危險(xiǎn)性、空氣沖擊波強(qiáng)度，防止邊坡失穩(wěn)，采用梯段高度不大于10m的開(kāi)挖方法。在鉆孔直徑的選擇上，主要考慮是減輕爆破振動(dòng)對(duì)基礎(chǔ)的破壞。最大鉆孔直徑100mm，并選擇150cm作為底部水平保護(hù)，以防止爆破影響對(duì)應(yīng)保留巖體的破壞。預(yù)裂爆破采用導(dǎo)爆索起爆，與主爆破孔同時(shí)爆破時(shí)，預(yù)裂孔應(yīng)超前主爆破孔50ms以上。主爆破孔采取孔內(nèi)延時(shí)，孔外、孔間微差順序起爆方式。在進(jìn)行深孔爆破時(shí)，還可設(shè)置緩沖層來(lái)減少爆破對(duì)預(yù)裂面的爆破沖擊，保護(hù)預(yù)裂面的完整性。緩沖孔孔距2.0m，距預(yù)裂面的距離為1.2～1.8m，與預(yù)裂孔平行。緩沖孔底部與主爆孔的水平距離為1.2～2.0m。緩沖孔采用連續(xù)不偶合裝藥方式，裝藥直徑φ45mm，最大單響藥量控制在20kg，起爆順序?yàn)轭A(yù)裂孔→主爆孔→緩沖孔。爆破工藝流程圖平臺(tái)面、清除浮碴安裝固定端安裝固定端測(cè)量放支架加固支架加固安裝鉆機(jī)固定支支架檢支架檢定鉆孔開(kāi)眼位鉆機(jī)修鉆機(jī)修鉆清理鉆炸藥加清理鉆炸藥加鉆孔質(zhì)量檢裝藥竹片加綁扎藥串裝藥堵塞料準(zhǔn)備↑堵塞料準(zhǔn)備導(dǎo)爆索檢孔口部堵塞孔口部堵塞聯(lián)接起爆網(wǎng)檢查起爆爆破效果檢查3.2.1爆破參數(shù)以導(dǎo)流洞進(jìn)口第4次爆破（EL1688-1678m高程下游段的爆破）為例說(shuō)明：主爆孔間距3m，排距2.5m，緩沖孔間距2m，與主爆孔間距2.5m，預(yù)裂孔間距0.8m，與緩沖孔間距1.2m，孔徑為φ100mm。主爆孔裝φ70mm硝銨炸藥，孔內(nèi)裝ms17段非電雷管起爆；緩沖孔裝φ50mm硝銨炸藥，孔內(nèi)裝ms17段非電雷管起爆；預(yù)裂孔裝φ32mm乳化炸藥，導(dǎo)爆索起爆。單耗為0.376kg/m3，預(yù)裂孔線裝藥密度為300g/m，孔底2m線裝藥密度為750g/m。3.2.2裝藥結(jié)構(gòu)主爆孔連續(xù)不偶合裝藥，非電導(dǎo)爆管雷管起爆，裝藥結(jié)構(gòu)如下圖：緩沖孔連續(xù)不偶合裝藥，非電導(dǎo)爆管雷管起爆，底部2.5m裝藥為孔身的1.67倍，裝藥結(jié)構(gòu)如下圖：預(yù)裂孔間隔不偶合裝藥，導(dǎo)爆索起爆，線裝藥密度為300g/m，孔底2m線裝藥密度為750g/m，裝藥結(jié)構(gòu)如下圖：3.2.3起爆網(wǎng)絡(luò)預(yù)裂孔先響、主爆孔后響的微差爆破網(wǎng)絡(luò)，使用毫秒非電導(dǎo)爆管雷管起爆，孔內(nèi)延時(shí)，孔外微差。網(wǎng)絡(luò)圖如下： 2MS-3MS-3MS-3MS-3MS-3MS-3MS-3MS-3MS-7MS-3MS-3MS-3MS-7MS-3MS-3MS-3MS-739MS-3MS-7MS-39MS-3MS-7847RMS-3MS-3847RMS-3MS-3MS-5左岸導(dǎo)流洞進(jìn)口的第4次爆破，采用了預(yù)裂爆破技術(shù)，此次爆破效果較好，預(yù)裂面的炮孔痕跡均勻，保存率達(dá)到了90%，但后來(lái)由于其它原因邊坡塌方就看不見(jiàn)了。整體來(lái)看，導(dǎo)流洞進(jìn)出口的開(kāi)挖效果不是太好，分析其原因，主要是預(yù)裂面鉆孔參數(shù)不符合要求，其次是爆破網(wǎng)絡(luò)的時(shí)差掌握不是太好，在今后的高邊坡開(kāi)挖施工中，一定要嚴(yán)格控制鉆孔參數(shù)，精心設(shè)計(jì)爆破網(wǎng)絡(luò)，使其達(dá)到完美的爆破效果。爆破的有害效應(yīng)有地震波、飛石、沖擊波、有毒氣體、噪聲和灰塵。作為深孔爆破，必須對(duì)地震波、飛石、沖擊波三項(xiàng)分別進(jìn)行安全距離計(jì)算，保證符合要求，同時(shí)起爆網(wǎng)路的可靠起爆也是安全控制的重點(diǎn)。通過(guò)深孔爆破的實(shí)踐，得出降低爆破振動(dòng)最經(jīng)濟(jì)、最有效的辦法是增加分段數(shù)、減小最大單響藥量。理論上深孔爆破采用非電導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路可實(shí)現(xiàn)無(wú)窮多段，當(dāng)分段不超過(guò)30段時(shí)，可用孔內(nèi)非電導(dǎo)爆管微差、孔外電雷管延時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)，超過(guò)30個(gè)段別后需用非電雷管接力延時(shí)。如果單靠減小單段炮數(shù)還不能夠保證爆破振動(dòng)安全，應(yīng)采用預(yù)裂爆破方法，在最后排與未爆區(qū)之間形成一條裂縫，即可有效阻隔40%的振動(dòng)波能量向外傳播。其它方法還可采用如：選用低威力低爆速的炸藥；限制一次爆破的最大藥量；選用適當(dāng)?shù)恼ㄋ巻魏?；選擇適當(dāng)?shù)难b藥結(jié)構(gòu)；調(diào)整爆破傳爆方向；改變與被保護(hù)物的方位關(guān)系；充分利用地形條件，如河溝、渠道、斷層等，都有顯著的隔震作用。深孔爆破的飛石主要產(chǎn)生于孔口和前排。造成孔口飛石有兩個(gè)原因：一是堵塞不嚴(yán)，產(chǎn)生沖炮并帶出孔口松動(dòng)石塊;二是裝藥過(guò)多，堵塞長(zhǎng)度不夠，使孔口石塊飛出。造成前排飛石的原因主要是前排臨空面不平，最小抵抗線差異太大，或結(jié)構(gòu)面切割，甚至裂縫與炮孔貫通。對(duì)于孔口飛石，防護(hù)措施可在孔口加壓砂包，就能夠既消除沖炮隱患，又能限制孔口松動(dòng)石塊的飛出，同時(shí)又能有效降低大塊率，因此，在孔口加壓砂包是防止飛石操作方便、效果顯著的有效辦法。對(duì)前排飛石的防護(hù)，一方面可采用多排微差爆破，減少前排出現(xiàn)次數(shù)，另一方面，可根據(jù)前排抵抗線和結(jié)構(gòu)面變化情況，在抵抗線太薄的位置堵塞巖粉作間隔裝藥。在鉆孔時(shí)，防止鉆孔沿節(jié)理裂隙方向鉆進(jìn)，如以免炸藥爆破沖擊波沿裂隙擴(kuò)散，否則必將造成大量飛石，發(fā)生重大事故。一旦發(fā)現(xiàn)炮孔與貫通裂縫或空洞相連，應(yīng)將該段炮孔堵塞，分段裝藥。如果發(fā)現(xiàn)有過(guò)量銨銻流入裂縫中，必須注水溶解，然后再回填石沫堵塞裂縫貫通段。個(gè)別飛石的飛散距離與爆破方法、爆破參數(shù)特別是最小抵抗線的大小、堵塞長(zhǎng)度和堵塞質(zhì)量、孔間或排間毫秒延期時(shí)間、地形地質(zhì)構(gòu)造(如節(jié)理、裂縫和軟夾層等等)以及氣象條件有關(guān)。因此，為了防止飛石的產(chǎn)生，工程技術(shù)人員在爆破設(shè)計(jì)和施工時(shí)，一定要根據(jù)爆破條件的變化合理確定單位炸藥消耗量和爆破參數(shù)