羅 鵬， 嚴(yán) 偉， 申 利 遠(yuǎn)

(1.四川華電雜谷腦水電開發(fā)有限責(zé)任公司，四川成都 610091;2.中國人民武裝警察部隊(duì)水電第九支隊(duì)，四川成都 611130)

1 工程概況

獅子坪水電站位于四川省阿壩藏族羌族自治州理縣境內(nèi)岷江右岸一級支流雜谷腦河上，為雜谷腦河梯級水電開發(fā)的龍頭水庫電站。水庫總庫容1.33 億 m3，調(diào)節(jié)庫容 1.19 億 m3，為年調(diào)節(jié)水庫。攔河壩為碎石土心墻堆石壩，壩頂寬12 m，壩頂長309.4 m，最大壩高136 m。大壩壩殼料分別取自壩下游的梅多溝石料場和大溝石料場。

2 工程地質(zhì)情況

大溝石料場開挖高邊坡出露巖石地層為三迭系雜谷腦組中～中厚層狀變質(zhì)砂巖夾千枚質(zhì)板巖，局部為變質(zhì)砂巖及千枚質(zhì)板巖與千枚巖互層。受后期地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響強(qiáng)烈，致使區(qū)域內(nèi)地層產(chǎn)狀陡傾，局部近于直立，巖石變形強(qiáng)烈、擾動(dòng)大，發(fā)育有“S”型淺層及深層壓扭性滑(移)裂面、張性裂隙及網(wǎng)狀剪切節(jié)理發(fā)育，并伴有數(shù)條小規(guī)模呈“雁列式”排列的逆斷層，層間夾有淺褐色斷層泥及深灰褐色軟弱破碎帶，斷層上下盤均見有因擠壓變形的砂巖透鏡體。

3 爆破要求

因大溝石料場緊鄰獅子坪水電站移民新村，在建的居民房屋距離爆破施工區(qū)域僅有100～200 m的直線距離，大規(guī)模的爆破施工會(huì)對居住房屋有影響，故要求對每次的爆破規(guī)模進(jìn)行控制，并采取相應(yīng)的爆破控制技術(shù)對爆破產(chǎn)生的震動(dòng)和飛石進(jìn)行嚴(yán)格控制，以確保居民房屋不受影響。

4 爆破方案選擇

根據(jù)料場巖體實(shí)際情況以及周圍的外部環(huán)境，爆破采用深孔控制爆破。控制的主要內(nèi)容為飛石、噪音、空氣沖擊波及爆破震動(dòng)。根據(jù)控制需要采用深孔梯段微差爆破。按爆破設(shè)計(jì)需求，采用非電毫秒導(dǎo)爆管和電雷管混合爆破網(wǎng)絡(luò)控制爆破震動(dòng)。具體措施:為保護(hù)邊坡采用預(yù)裂爆破，主爆孔采用孔內(nèi)分段孔和孔外分段相結(jié)合，盡量做到單孔起爆，以達(dá)到控制最大單段起爆藥量的目的，進(jìn)而控制爆破震動(dòng)。

(1)爆破技術(shù)設(shè)計(jì)的主要參數(shù)。使用散裝銨油炸藥，單耗 q為0.5 kg/m3，孔徑 D為90 mm。臺階高度H為10 m，孔深L為10.6 m，孔間距a為2.5 m，孔排距 b為2.5 m ，單孔裝藥量 Q為32.5 kg。裝藥結(jié)構(gòu):間斷耦合裝藥，底部裝藥量為22 kg，上部裝藥量為 10.5 kg.，中間堵塞長度為1～2 m，孔口堵塞長度為3～3.5 m。

(2)爆破網(wǎng)絡(luò)。采用孔內(nèi)分段，孔內(nèi)高段、孔外低段(MS5、MS4、MS3、MS2、MS1)微差起爆，以達(dá)到微差擠壓的目的。采用非電毫秒導(dǎo)爆管和電雷管混合網(wǎng)絡(luò)(圖1)。

(3)炮孔布置。所有炮孔均按設(shè)計(jì)間排距布置，預(yù)裂孔沿設(shè)計(jì)邊線布置。

5 爆破控制

5.1 爆破飛石控制

根據(jù)料場周邊的實(shí)際情況，大溝石料場的保護(hù)對象為丘地移民新村，保護(hù)對象距爆區(qū)的直線距離為200 m左右，而深孔爆破的安全警戒距離經(jīng)計(jì)算為300 m。

(1)爆破飛石的安全距離。

根據(jù)N.Lundborgd推薦的方法，用下式計(jì)算中深孔臺階爆破飛石的最大距離:

式中 Lm為爆破飛石的最大距離，m;q為炸藥單耗，kg/m3;d為炮孔直徑，mm。取 q=0.50 kg/m3，d=90 mm，經(jīng)計(jì)算，得 Lm=360 m。

圖1 大溝爆破網(wǎng)絡(luò)圖

依照《爆破安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定，最終確定被保護(hù)對象的安全距離。為保護(hù)爆破對象，要求爆破臨空面避開保護(hù)對象。將大溝料場的臨空面確定為正對河對面山坡。根據(jù)大溝料場的巖石裂隙情況和以往爆破的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)現(xiàn)場情況選擇最大抵抗線W值為3 ～3.5 m。據(jù)分析，產(chǎn)生飛石的主要原因?yàn)榈挚咕€過小或堵塞長度不夠等，故在鉆孔過程中嚴(yán)格控制鉆孔質(zhì)量，確保W值能滿足設(shè)計(jì)要求。炮孔堵塞長度為1.1～1.2 W，采用粘土、水、砂等混合物進(jìn)行密實(shí)堵塞。

(2)對爆破飛石的防護(hù)。

根據(jù)爆破區(qū)域距建筑物的距離及性質(zhì)，采取了表面覆蓋防護(hù)措施。本工程南北爆破區(qū)域所有部位均采用四層覆蓋進(jìn)行防護(hù)，即孔口蓋沙袋、鋪鐵絲網(wǎng)、鋪竹笆、壓沙袋(圖2)。

圖2 保護(hù)措施示意圖

5.2 爆破地震波控制

(1)安全震動(dòng)速度控制標(biāo)準(zhǔn)。

料場所需保護(hù)的對象為民用漿砌石墻住房?！侗瓢踩?guī)程》中對建筑物的爆破震動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)有以下規(guī)定:

一般磚房、非抗震的大型砌塊建筑物為2～3 cm/s;

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋為3.0～5.0 cm/s;

大體積混凝土(強(qiáng)度＞28 d)為7～12 cm/s。

因此，對丘地移民新村附近爆破區(qū)取1.0 cm/s作為建筑物的爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度允許值是合理的。但因建筑物距爆破區(qū)較近，故必須精心組織每一次爆破施工，加強(qiáng)控制，確保工程安全。

(2)爆破震動(dòng)控制。

采用多段毫秒微差爆破技術(shù)，嚴(yán)格控制最大單段裝藥量。最大單段裝藥量Q單max:

式中 V為爆破震動(dòng)速度，cm/s，取2～3 cm/s;R為爆破中心與保護(hù)對象之間的距離，實(shí)測距離為200 m;K為與巖石性質(zhì)等有關(guān)的系數(shù)，取值范圍為150～250。巖石越堅(jiān)硬，取值越小，這里取大值為250;α為地震波衰減系數(shù)(1.5～1.8)，此處取1.8;Q單max為單段最大起爆藥量，為129 kg。

最大單段起爆藥量按照設(shè)計(jì)進(jìn)行，控制在129 kg。但考慮到開采強(qiáng)度要求的爆破規(guī)模，即一次總的爆破藥量為10～12 t，并根據(jù)現(xiàn)場施工場地，因起爆規(guī)模與單段控制藥量相差過大，為避免由于爆破段位差引起的爆破震動(dòng)波的疊加問題，需加強(qiáng)對爆破保護(hù)對象的監(jiān)測與保護(hù)，逐步調(diào)整爆破規(guī)模。

對于料場開挖存在的高邊坡，采用沿爆破邊坡進(jìn)行預(yù)裂爆破的措施。同時(shí)，結(jié)合施工現(xiàn)場情況，沿保護(hù)對象開挖一條減震溝，并針對減震溝的減震效果進(jìn)行監(jiān)測。

6 爆破震動(dòng)監(jiān)測

為控制爆破震動(dòng)，確保周圍建筑物和設(shè)備的安全，保證工程的順利進(jìn)行，對爆破震動(dòng)進(jìn)行了全過程監(jiān)測。

(1)爆破震動(dòng)監(jiān)測物理量的選擇。

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》的規(guī)定，以地面質(zhì)點(diǎn)的垂直向震動(dòng)速度v作為爆破震動(dòng)的監(jiān)測物理量。

(2)爆破震動(dòng)監(jiān)測點(diǎn)的布置。

根據(jù)爆區(qū)周圍的環(huán)境條件和類似工程的監(jiān)測經(jīng)驗(yàn)，并考慮建筑物的結(jié)構(gòu)特征和動(dòng)力特性，分別在丘地村村委會(huì)廣場附近布置了2個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，大溝砂石骨料生產(chǎn)系統(tǒng)場內(nèi)布置了1個(gè)測點(diǎn)，距爆區(qū)最近開挖邊坡上游側(cè)布置了1個(gè)測點(diǎn)，共4個(gè)測點(diǎn)。每次爆破監(jiān)測4個(gè)測點(diǎn)(圖3)。監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測孔可用液壓鉆鉆孔。

圖3 大溝料場爆破周圍環(huán)境及監(jiān)測點(diǎn)示意圖

(3)爆破震動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的選擇。

根據(jù)監(jiān)測任務(wù)的性質(zhì)和要求，選擇由CDJZ5型磁電式速度傳感器、低噪聲屏蔽電纜、IDTS3850型數(shù)字式爆破震動(dòng)記錄儀、微型計(jì)算機(jī)和打印機(jī)組成的爆破震動(dòng)監(jiān)測與分析系統(tǒng)，用Seismograph爆破震動(dòng)分析軟件對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域、頻域、時(shí)頻域的分析與處理，得到峰值質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)速度、FFT主振頻率、震動(dòng)持續(xù)時(shí)間三個(gè)評價(jià)爆破地震效應(yīng)的重要指標(biāo)。同時(shí)，利用Origin軟件對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析與處理。實(shí)際工作情況表明，該監(jiān)測與分析系統(tǒng)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性好，性能穩(wěn)定可靠，監(jiān)測精度高。

①傳感器。CDJ－Z5型磁電式速度傳感器具有低頻響應(yīng)好、靈敏度高、失真度小、線性好、參數(shù)一致性好，抗震、抗沖擊、密封防水性能好等特點(diǎn)。

②記錄儀。IDTS3850型數(shù)字式爆破震動(dòng)記錄儀具有分辨率高、抗震、抗電磁干擾、低噪聲、高可靠性等特性。

(4)監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理與分析。

對現(xiàn)場監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)用ITDS-3850 seismograph爆破震動(dòng)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，得到震速波形圖、頻譜圖、質(zhì)點(diǎn)峰值震動(dòng)速度、主震頻率和震動(dòng)持續(xù)時(shí)間。

①時(shí)域分析。根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測所紀(jì)錄的爆破震動(dòng)速度時(shí)程曲線(波形圖)，計(jì)算出峰值震動(dòng)速度和震動(dòng)持續(xù)時(shí)間。

②頻域分析。利用快速傅里葉變換(FFT)計(jì)算震動(dòng)速度的幅值譜或功率譜。譜分析采用矩形窗，采樣速率取2 k。

③統(tǒng)計(jì)分析。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，利用薩道夫斯基公式進(jìn)行回歸分析，獲得爆破震動(dòng)峰值質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)速度的衰減規(guī)律。

7 爆破施工控制

(1)鉆孔工作。鉆孔嚴(yán)格按設(shè)計(jì)的孔網(wǎng)參數(shù)和布孔位置作業(yè)，誤差控制在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。鉆孔結(jié)束后，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求驗(yàn)收，不合格的不得裝藥，應(yīng)重新補(bǔ)孔。

(2)爆破作業(yè)。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求施工，不準(zhǔn)隨意加、減藥量;按設(shè)計(jì)要求布設(shè)起爆網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)連接后要加強(qiáng)保護(hù)，保證線路完好無損;保證裝藥質(zhì)量和回填質(zhì)量;杜絕單孔拒爆或盲、殘炮的產(chǎn)生，從而達(dá)到減震的目的并獲取良好的爆破效果。

8 結(jié)語

在料場爆破開挖過程中，沒有出現(xiàn)嚴(yán)重的震動(dòng)波及飛石影響，爆破達(dá)到了預(yù)期效果。但當(dāng)爆破規(guī)模擴(kuò)大時(shí)，要加強(qiáng)監(jiān)測控制，主要考慮爆破震動(dòng)的疊加影響。

［1］爆破安全規(guī)程，GB6722 －2003［S］.