閆電紅

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 工程概況

山西省禹門口擴(kuò)建一級(jí)泵站位于河津市黃河禹門口、黃河大橋北側(cè)，為岸邊式取水建筑物，緊靠原一級(jí)站上游側(cè)，主要解決北趙灌區(qū)、西范灌區(qū)、西范東擴(kuò)灌區(qū)水源問題。受益范圍包括萬榮、臨猗、聞喜、稷山和新絳5縣（市），設(shè)計(jì)提水規(guī)模33.86m3/s，其中供北趙灌區(qū)15.06m3/s，西范灌區(qū)和西范東擴(kuò)灌區(qū)13.8m3/s，輸水損失流量5.0m3/s，考慮兼顧向禹門口灌區(qū)和汾南灌區(qū)補(bǔ)充水源，確定加大設(shè)計(jì)流量40m3/s；年提水量2.90億m3，其中北趙灌區(qū)1.38億m3，西范灌區(qū)1.52億m3。新增和改善灌溉面積7.523萬hm2。擴(kuò)建一級(jí)泵站總裝機(jī)6300 kW，裝機(jī)2臺(tái)，總提水流量40m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程 5.91～11.67m。

該泵站工程站址處于黃河?xùn)|岸，西南部位于黃河岸邊，高程較低，場地基巖面高程385.8～410.0m，強(qiáng)風(fēng)化層厚度3～5m，基礎(chǔ)持力層為奧陶系下統(tǒng)亮甲山組厚層含燧石白云質(zhì)灰?guī)r，巖層產(chǎn)狀為N15°E/NW∠15°～23°，巖性堅(jiān)硬。巖體發(fā)育節(jié)理裂隙兩組，均呈網(wǎng)格狀分布，將巖體切割成塊狀。站址西南側(cè)發(fā)育F3斷層，斷層走向與河岸近平行，地層巖性為下統(tǒng)亮甲山組厚層含燧石白云質(zhì)灰?guī)r。

2 基坑開挖特點(diǎn)

2.1 爆破環(huán)境復(fù)雜

基坑石方爆破與各防護(hù)對(duì)象的最近距離為：原一級(jí)站主廠房55m，黃河鐵路橋179m，公路橋166m，國家級(jí)通訊電纜159m，新建龍虎公路隧道79m。根據(jù)不同保護(hù)對(duì)象、《爆破安全規(guī)程》規(guī)定及工程類比法采取不同的安全防護(hù)要求，黃河鐵路橋、公路橋設(shè)施質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度控制標(biāo)準(zhǔn)取V≤5 cm/s；新建廠房及原一級(jí)站主廠房，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度控制標(biāo)準(zhǔn)取V≤4 cm/s，龍虎公路隧道質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度控制標(biāo)準(zhǔn)取V≤18 cm/s。

2.2 開挖口小坑深，出渣困難

站址基坑開挖深度為24.6m，主廠房373.34m高程以上開挖范圍為25.7m×15m，365.8～373.34m高程開挖范圍為19m×11.5m，進(jìn)水閘開挖范圍為19m×8.95m，且為垂直開挖。由于口小坑深，無法修筑出渣道路，人員施工上下基坑及搬運(yùn)爆破器材只能利用垂直鋼梯作為通道。

2.3 基坑涌水較大

基坑位于黃河岸邊，大部分基坑位于河水水位以下，基坑開挖時(shí)存在涌水問題，涌水量計(jì)算約為15020m3/d。

2.4 天氣條件惡劣

黃河禹門口屬大陸性氣候，冬季干燥寒冷，雨量稀少；夏季降雨增多，極端最低氣溫為-20.2℃，極端最高氣溫為40.2℃，全年平均風(fēng)速1.8m/s，最大風(fēng)速24m/s，尤其到11月中旬后，風(fēng)力可達(dá)六級(jí)以上，給爆破造孔和吊運(yùn)出渣設(shè)備運(yùn)行帶來很大困難。

3 開挖方案

3.1 出渣方案

由于禹門口擴(kuò)建一級(jí)泵站口小坑深，無法采用常規(guī)的修筑臨時(shí)道路，自卸汽車?？吭谧鳂I(yè)面，挖機(jī)挖裝，自卸汽車外運(yùn)的出渣方式。根據(jù)基坑實(shí)際特點(diǎn)，分不同高程確定不同的出渣方式。

385.4～390.4m高程出渣方式：基巖爆破后，將20 t自卸汽車停靠在基坑邊，或修筑簡易道路至作業(yè)面，20 t自卸汽車停靠于作業(yè)面，1m3挖掘機(jī)將渣料挖裝到20 t自卸汽車，拉運(yùn)到棄渣場卸渣。

373.34～385.4m高程出渣方式：將1m3挖掘機(jī)采取保護(hù)措施后，用50 t履帶吊從基坑下游地面平臺(tái)調(diào)運(yùn)到作業(yè)面，將開挖料挖運(yùn)到自制的5m3料斗，用50 t履帶吊吊出基坑，集中傾倒于基坑下游平臺(tái)，用1m3挖掘機(jī)挖裝到20 t自卸汽車?yán)\(yùn)至棄渣場。爆破作業(yè)時(shí)，再用50 t履帶吊將1m3挖掘機(jī)吊運(yùn)出基坑，基坑出渣時(shí)再吊入，如此循環(huán)。

365.8～373.34m高程出渣方式:由于基坑上游在373.34m高程向基坑內(nèi)收縮5.85m，下游在373.34m高程向基坑內(nèi)收縮0.85m，1m3挖掘機(jī)總重量（25 t）超過了50 t履帶吊在允許幅度內(nèi)的安全吊重總重量，故選用150挖機(jī)在基坑挖裝，1m3挖機(jī)在地面平臺(tái)挖裝。

出渣時(shí)對(duì)50 t履帶吊吊運(yùn)平臺(tái)進(jìn)行硬化處理，經(jīng)常檢查履帶吊和料斗各起重零件，如鋼絲繩、滑輪卡扣、吊環(huán)、吊鉤等，檢查轉(zhuǎn)動(dòng)部件有無毛病，特別是剎車裝置。履帶吊吊運(yùn)挖掘機(jī)和料斗出坑時(shí)應(yīng)控制好牽引繩，嚴(yán)禁挖掘機(jī)和料斗碰撞巖壁和搖晃旋轉(zhuǎn)，風(fēng)力在六級(jí)以上和照明不良的夜晚，嚴(yán)禁上汽吊作業(yè)。

3.2 爆破方案

3.2.1 鉆孔及爆破方式

基坑除靠圍堰邊有1∶0.3的邊坡外均設(shè)計(jì)為垂直邊坡，不允許欠挖。為保證保留區(qū)的圍堰、基巖、附近廠房、輸變電設(shè)施和機(jī)械設(shè)備及其他設(shè)施的安全，同時(shí)保證開挖尺寸和基巖面的成型良好，在基坑石方開挖中采用以下鉆孔及爆破方式。

373.34～390.4m高程爆破：由于基坑側(cè)墻鋼筋混凝土緊貼巖壁，基于側(cè)墻鋼筋混凝土鋼筋敷設(shè)和預(yù)留保護(hù)層的要求，對(duì)垂直面的垂直度和平整度要求很高，如采用手縫鉆鉆孔分層進(jìn)行爆破，每層垂直面由于支鉆操作原因必然會(huì)留5～10 cm寬的接茬，故采取四周先預(yù)留2m基巖不進(jìn)行開挖，內(nèi)部采用手風(fēng)鉆鉆孔淺眼爆破法分層預(yù)裂爆破的方式，每層鉆孔孔深3m。待內(nèi)部開挖至373.34m高程并將開挖石料挖運(yùn)到坑外后，再進(jìn)行預(yù)留2m基巖開挖，采用潛孔鉆成孔，深孔爆破法一次光面爆破到設(shè)計(jì)標(biāo)高，孔深18m。

365.8～373.34m高程爆破：由于空間變窄，且深度為7.54m，故開挖采用預(yù)留光爆層，手風(fēng)鉆鉆孔分層進(jìn)行光面爆破；每層鉆孔孔深3m，分兩次爆破。預(yù)留保護(hù)層厚度1.54m，爆破后以人工撬挖及風(fēng)鎬鑿除突起部分和松動(dòng)的巖石。

3.2.2 爆破參數(shù)選定

按上述石方開挖情況選定爆破參數(shù)?？紤]到基坑成形面要光面爆破，光面（預(yù)裂）其炮孔內(nèi)裝藥量及裝藥結(jié)構(gòu)與主炮孔有所不同，因此將爆破參數(shù)分為主炮孔、光爆孔、預(yù)裂孔三種進(jìn)行設(shè)計(jì)。

主炮孔爆破參數(shù)：由于所采用的鉆孔機(jī)械為手持式風(fēng)鉆，一般鉆頭的直徑為42 mm。根據(jù)現(xiàn)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定孔距和排距，一般孔深在1.5m以下，孔距1.0m、排距0.8m；孔深在1.5m以上，孔距2.0m、排距1.0m。保護(hù)層一次性開挖，孔距1.0m、排距0.8m，通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定實(shí)際爆破參數(shù)。根據(jù)地質(zhì)情況及以往施工經(jīng)驗(yàn)，單位耗藥量0.35～0.4 kg/m3，并取偏大值0.4 kg/m3和每米裝藥量1.0 kg進(jìn)行驗(yàn)算，從而確定單孔藥量及最終封孔長度。驗(yàn)算結(jié)果見表1。

表1 石方明挖爆破參數(shù)表

根據(jù)上述施工方法，手風(fēng)鉆作業(yè)時(shí)，最深孔深應(yīng)控制在3m。通過驗(yàn)算可知，所選各項(xiàng)參數(shù)均在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，且都比較精確，適用于在1.5m以下的保護(hù)層開挖中。堵塞長度即孔深去掉下部柔性墊層的20 cm和裝藥長度，所剩長度滿足封孔要求。

預(yù)裂爆破參數(shù)：預(yù)裂孔的孔距根據(jù)手風(fēng)鉆孔的性能和施工經(jīng)驗(yàn)計(jì)算得出，此處淺眼爆破取0.5m；預(yù)裂孔的孔距根據(jù)開挖進(jìn)行實(shí)地試驗(yàn)逐步調(diào)整；線裝藥密度0.25 kg/m；堵塞長度0.3～1.0m。

光面爆破參數(shù)：孔徑76 mm，孔深17m；線裝藥密度0.25~0.35 kg/m，采用間隔不耦合裝藥，將炸藥分段均勻綁在一條導(dǎo)爆索上；回填長度1.0m。

4 結(jié)語

山西省禹門口擴(kuò)建一級(jí)泵站基坑石方開挖經(jīng)采用先進(jìn)的爆破控制技術(shù)和合理的出渣方案，無論從工期控制、成本控制還是成型質(zhì)量控制、爆破安全控制均取得了滿意效果，施工中沒有發(fā)生一起爆破安全事故，也沒有對(duì)周圍建筑物產(chǎn)生任何破壞。石方開挖完成后經(jīng)測量復(fù)核平面位置、底板及平臺(tái)高程均達(dá)到設(shè)計(jì)位置，基巖堅(jiān)硬完整、基坑四周的垂直面平整而穩(wěn)定，垂直度和成型尺寸完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。