李 松

(貴州水利實(shí)業(yè)有限公司，貴陽(yáng)550002)

0 引言

某水庫(kù)主要建筑物由混凝土面板堆石壩、溢洪道及引水遂洞等組成。面板堆石壩壩頂高程850.8 m，最大壩高68.8 m，壩頂設(shè)計(jì)長(zhǎng)155 m，實(shí)際長(zhǎng)165 m，壩頂寬7.4 m，上游壩坡1∶1.4;下游壩坡在802.33 m與826.8 m兩處分別設(shè)置寬3 m的馬道，干砌石壩坡1∶1.3，綜合壩坡1∶1.4。由上游至下游分別為蓋重及鋪蓋區(qū)、0.45 m厚混凝土面板、水平寬4 m墊層區(qū)、水平寬4 m過(guò)渡區(qū)、主堆石區(qū)、主堆石排水區(qū)、次堆石區(qū)及0.4 m厚干砌石護(hù)坡。溢洪道布置在左岸，為閘控開(kāi)敞式，堰頂高程843.00 m，溢流堰凈寬30 m，設(shè)計(jì)最大下泄流量567 m3/s，設(shè)3扇10 m×5 m(b×h)弧形工作閘門(mén)，泄槽寬34 m，消能方式為挑流消能。

1 土石方開(kāi)挖工程

大壩右岸趾板以上邊坡設(shè)計(jì)開(kāi)挖坡度1∶0.2～0.3，左岸趾板以上邊坡原設(shè)計(jì)1∶0.3，后因不良地質(zhì)因素調(diào)為1∶0.75。

大壩土石方開(kāi)挖分為左、右岸坡，趾板區(qū)及河床基礎(chǔ)開(kāi)挖。

1.1 左、右岸坡開(kāi)挖

左壩肩開(kāi)挖量大，但地形相對(duì)較緩，易于布置便道，開(kāi)挖時(shí)在上下游中部各開(kāi)設(shè)一條臨時(shí)出渣便道，便道上部石渣可直接裝車運(yùn)至棄渣場(chǎng)或存料場(chǎng)，便道下部采用挖掘機(jī)甩至河床后再裝車運(yùn)走。

右岸由于地形較陡，壩頂850.8 m高程以上邊坡利用下游側(cè)上壩公路出渣;而壩頂850.8 m以下岸坡較陡，近似90°的直壁陡巖，局部還存在懸?guī)r，開(kāi)挖難度較大。因受地形限制無(wú)法開(kāi)設(shè)出渣便道進(jìn)入開(kāi)挖區(qū)，為減少甩方量，同時(shí)避免造成二次削坡，開(kāi)挖時(shí)要求一次成型，因爆破臨空面較好，大量石碴可直接拋至河床，少量石碴再利用挖掘機(jī)甩至河床后裝車運(yùn)走。

因岸坡石方部分須用于壩體填筑，在進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)時(shí)除考慮邊坡爆破質(zhì)量外，還須對(duì)石料的爆破塊度進(jìn)行控制，防止超徑量過(guò)大，增加二次解小工作量［1］。因岸坡爆破要求一次成型，在對(duì)地形地質(zhì)條件分析后，決定對(duì)設(shè)計(jì)邊坡線采用預(yù)裂爆破、開(kāi)挖體采用梯段爆破、并從外至里依次延時(shí)起爆的爆破方案。以每個(gè)臺(tái)階(10 m)作為一爆破作業(yè)區(qū)，采用φ50潛孔鉆造孔，梯段孔布置3排主炮孔與1排緩沖炮孔，預(yù)裂孔按設(shè)計(jì)坡度沿開(kāi)挖邊線布置。爆破參數(shù)為:預(yù)裂孔孔距0.6 m，線裝藥量0.2 kg/m;梯段孔主炮孔孔距4 m，排距3 m，堵塞長(zhǎng)度2.5 m，單位耗藥量0.6 kg/m3，緩沖孔孔距2 m，排距2 m，堵塞長(zhǎng)度1.5 m，單位耗藥量0.5 kg/m3。經(jīng)對(duì)爆破成型邊坡進(jìn)行檢查均能滿足質(zhì)量要求。

1.2 趾板區(qū)開(kāi)挖

趾板區(qū)采用分層開(kāi)挖方式。緊鄰趾板建基面時(shí)，預(yù)留約1.5 m的保護(hù)層采取密孔、淺孔、少藥量的松動(dòng)爆破，爆破預(yù)留約20 cm采用風(fēng)鎬人工撬挖至設(shè)計(jì)建基面，并將松動(dòng)巖塊及石碴清除干凈。但因趾板區(qū)受溶洞、溶槽、裂隙、強(qiáng)風(fēng)化等不良地質(zhì)條件的影響，大面積存在超挖。

1.3 河床基礎(chǔ)開(kāi)挖

進(jìn)入河床開(kāi)挖時(shí)，先用挖掘機(jī)將表層覆蓋土、松碴等清除，再采用預(yù)留保護(hù)層的分層梯段爆破法開(kāi)挖。其梯段爆破參數(shù)與岸坡開(kāi)挖相同。

整個(gè)壩基經(jīng)爆破開(kāi)挖后，松動(dòng)巖塊、石碴、雜物等全部清除干凈，無(wú)尖角、薄邊、反坡等;受泥槽、溶洞、軟弱破碎及強(qiáng)風(fēng)化等不良地質(zhì)條件影響部份均按設(shè)計(jì)、監(jiān)理要求進(jìn)行了清除。

2 料場(chǎng)壩料開(kāi)采及爆破設(shè)計(jì)

2.1 1#、2#料場(chǎng)壩料開(kāi)采及爆破設(shè)計(jì)

采用梯段爆破進(jìn)行開(kāi)采。先用手風(fēng)鉆爆破形成臺(tái)階后，便開(kāi)始進(jìn)行潛孔鉆爆破作業(yè)，爆破順序自上而下，由里至外，其炮孔剖面圖見(jiàn)圖1、爆破參數(shù)見(jiàn)表1。

圖1 主、次堆石料爆破布孔剖面圖

表1 壩體填料爆破參數(shù)表

起爆采用“V”型起爆方式。由于段數(shù)多，為避免可能出現(xiàn)的“串段”或“重段”現(xiàn)象，均采用孔內(nèi)延時(shí)接力傳爆，孔外用電雷管連接，孔內(nèi)用1～12段雷管延時(shí)起爆，排與排之間時(shí)間差控制在50 ms左右?！癡”型起爆的特點(diǎn)是更能加強(qiáng)巖塊之間的碰撞程度，從而獲得級(jí)配較好的石料。墊層料采用新鮮灰?guī)r軋制成粒徑80～100 mm的碎石與灰?guī)r軋制的人工砂(細(xì)度模數(shù)3.0)進(jìn)行摻配，比例為碎石60%，人工砂40%，用裝載機(jī)摻配均勻;特殊墊層料為粒徑＜40 mm的碎石摻配45%的人工砂而得。

2.2 3#料場(chǎng)壩料開(kāi)采及爆破設(shè)計(jì)

因1#料場(chǎng)無(wú)用層較厚，開(kāi)采工作量較大，供料緊張，為確保安全渡汛，經(jīng)各方研究，決定另開(kāi)辟3#料場(chǎng)。經(jīng)對(duì)料場(chǎng)地形地質(zhì)條件進(jìn)行分析，并結(jié)合供料量及相鄰建筑物安全進(jìn)行考慮，最終決定采用洞室爆破方案［2-3］。

2.2.1 藥倉(cāng)布置

根據(jù)山體地形條件，設(shè)計(jì)布置3排藥倉(cāng)，抵抗線6.3～14.8 m，根據(jù)前排地形的變化情況布置一排抵抗線從6.3～10 m不等的集中藥包作為輔助，由于大塊率主要發(fā)生在有前排藥包和坡面表層孤石，因此，設(shè)計(jì)時(shí)將前排藥包密集系數(shù)調(diào)整到1，埋深比控制在0.7～0.9。考慮到頂部的破碎度，計(jì)劃在頂部布置2個(gè)豎井。

2.2.2 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

1)根據(jù)料場(chǎng)地質(zhì)情況，確定炸藥的標(biāo)準(zhǔn)單耗為1.44 kg/m3。

2)通過(guò)綜合山體的坡度、拋距、石料級(jí)配要求等情況，將n值確定為0.58～0.9。

3)藥量計(jì)算公式(鮑式公式)，即集中藥包(鮑式公式)計(jì)算公式為:

式中:e為炸藥換算系數(shù)，m;W為最小抵抗線，m;L為藥室長(zhǎng)度，m。

4)爆破漏斗幾何要數(shù)

壓縮圈半徑計(jì)算公式為:

式中:μ取10，Δ取850kg/m3。

上破裂半徑計(jì)算公式為:

式中:β值取1.016。

下破裂半徑計(jì)算公式為:

藥包間距計(jì)算公式為:

式中:W1、W2為相臨兩藥包的最小抵抗線。

爆破參數(shù)計(jì)算值見(jiàn)表2。

表2 洞室爆破參數(shù)計(jì)算值

2.2.3 藥室、導(dǎo)洞開(kāi)挖設(shè)計(jì)

根據(jù)主要藥包位置布置1條主洞，6條支洞，導(dǎo)洞橫斷面設(shè)計(jì)為底寬1.4 m，頂寬0.8 m，高1.6 m的梯形斷面，斷面面積1.65 m2，藥室擴(kuò)大系數(shù)取1.3，裝藥密度850 kg/m3，因此藥室的橫斷面設(shè)計(jì)成1.5m×1.5m×1.5m。

主洞最長(zhǎng)開(kāi)挖長(zhǎng)度35m，整個(gè)洞室設(shè)計(jì)開(kāi)挖總

長(zhǎng)度220 m。

2.2.4 裝藥、堵塞及起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

爆破設(shè)計(jì)采用復(fù)式塑料導(dǎo)爆管與非電導(dǎo)爆索起爆網(wǎng)絡(luò)，非電延時(shí)起爆雷管直接裝入起爆藥中，導(dǎo)爆管牽入主洞中，然后用導(dǎo)爆索串聯(lián)成回路，在洞口引出兩個(gè)傳爆線頭，洞外用電雷管起爆，前后排藥包的起爆時(shí)差≥100 ms，同排相鄰藥包之間時(shí)差≥50 ms。特別應(yīng)注意的是，在回填堵塞中，起爆網(wǎng)絡(luò)應(yīng)沿著洞壁上方鋪設(shè)，避免施工中損壞網(wǎng)絡(luò)。

裝藥方式:先在藥室里裝50%銨銻炸藥，再小心放入起爆體，在起爆體周圍用剩余的50%銻炸藥將其包圍起來(lái)。

堵塞方式:堵塞物主要用舊紡織袋裝土沙混合物進(jìn)行堵塞，如采用全堵塞方式，對(duì)爆破效果和防止飛石無(wú)疑是有利的，但會(huì)占用大量勞動(dòng)力及工作時(shí)間，還會(huì)對(duì)起爆網(wǎng)絡(luò)造成破壞，易造成瞎炮、早爆等危害，因此，采用部分堵塞方式，即支洞全堵塞，主洞堵塞≥6 m的方式，實(shí)踐證明該堵塞方式能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)堵塞總長(zhǎng)度共100 m。

3 結(jié)語(yǔ)

目前，各地大型工程項(xiàng)目不斷，而爆破作為一種比較常見(jiàn)、實(shí)用的工程技術(shù)，在工程施工中的應(yīng)用十分頻繁，因而，提高爆破設(shè)計(jì)方案的安全性與科學(xué)性十分重要。本文以某水庫(kù)的壩料開(kāi)采以及爆破施工設(shè)計(jì)為實(shí)例，具體探討了水庫(kù)工程中的壩料開(kāi)采以及爆破設(shè)計(jì)方案。但是，爆破設(shè)計(jì)方案受到許多因素的影響，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)各方面因素進(jìn)行綜合性考慮，確保方案的可行。同時(shí)在爆破施工中也要注意采取相應(yīng)的安全措施，保證施工人員的安全。

［1］李志鑫，張保勝，于秀明.柏葉口水庫(kù)混凝土面板堆石壩壩料填筑碾壓試驗(yàn)［J］.山西水利科技，2011(03):37-38.

［2］楚艷春.安康黃石灘水庫(kù)筑壩材料設(shè)計(jì)［J］.西北水力發(fā)電，2005，21(z1):37-39.

［3］吳利平.九甸峽水利樞紐工程筑壩材料特性研究［J］.甘肅水利水電技術(shù)，2010(03):66-67.