控制爆破技術(shù)在導(dǎo)流泄洪洞進(jìn)口段邊墻擴(kuò)挖中的應(yīng)用

張俊峰

（山西省水利建筑工程局有限公司，山西 太原 030006）

1 工程簡(jiǎn)介

1.1 工程概況

導(dǎo)流泄洪洞布置于大壩右岸上游380 m，分別由引渠段7.72 m、進(jìn)口段18.7 m、進(jìn)口閘室段8.3 m、洞身段550 m、出口閘室段26 m、挑流消能段30 m 組成，設(shè)計(jì)導(dǎo)流泄洪洞總長(zhǎng)度為640.72 m。隧洞進(jìn)口底板高程806.0 m，出口底板高程803.4 m，隧洞縱坡1/200。

1.2 擴(kuò)挖段概況

擴(kuò)挖段位于導(dǎo)流泄洪洞進(jìn)口段左邊墻，其進(jìn)口段設(shè)計(jì)開(kāi)挖長(zhǎng)18.7 m、寬14.1 m、高11.6 m，巖性主要以中細(xì)粒石英砂巖為主，堅(jiān)固系數(shù)為f=8～10，圍巖較破碎。因進(jìn)口段成型斷面大，且開(kāi)挖斷面寬度大于高度，不利于巖體穩(wěn)定，在前期開(kāi)挖施工中為保證洞頂圍巖穩(wěn)定以及施工安全，采取分塊開(kāi)挖的方法，將導(dǎo)流泄洪洞進(jìn)口段左側(cè)4 m 部分進(jìn)行預(yù)留。待進(jìn)口段右側(cè)邊墩與中墩混凝土澆筑完成后，為加快施工進(jìn)度，需盡快將左側(cè)預(yù)留段長(zhǎng)18.7 m、寬4 m、高11.6 m 巖體部分，采用控制爆破技術(shù)進(jìn)行二次擴(kuò)挖，以滿足設(shè)計(jì)開(kāi)挖要求，共計(jì)擴(kuò)挖868 m3。

2 周邊環(huán)境

進(jìn)口段左邊墻擴(kuò)挖爆區(qū)中心距周邊村莊距離均大于1 000 m，距職工生活區(qū)約500 m，周圍無(wú)重要的文物及保護(hù)區(qū)域。

進(jìn)口段左邊墻擴(kuò)挖爆區(qū)附近無(wú)重要施工建筑物，進(jìn)口段上下游均無(wú)新澆筑混凝土，但在爆區(qū)右側(cè)新澆筑的導(dǎo)流泄洪洞中墩、邊墩混凝土距擴(kuò)挖段直線距離只有2 m，需對(duì)混凝土表面進(jìn)行防護(hù)，同時(shí)需減小爆破振動(dòng)對(duì)新澆混凝土的影響。

3 擴(kuò)挖爆破時(shí)間確定

參照《爆破安全規(guī)程》（GB6722－2003），爆破振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)新澆大體積混凝土的振速要求為，當(dāng)齡期初凝～3 d 時(shí)，安全允許振速 2.0～3.0 cm/s；當(dāng)齡期 3d～7d 時(shí)，安全允許振速 3.0～7.0 cm/s；當(dāng)齡期為7 d～28 d 時(shí)，安全允許振速 7.0～12.0 cm/s。由此可見(jiàn)，新澆混凝土的齡期越長(zhǎng)，安全允許振速就越大，對(duì)混凝土的質(zhì)量影響就越小。因此，結(jié)合導(dǎo)流泄洪洞合同工期要求，以及現(xiàn)有爆破作業(yè)機(jī)械設(shè)備，炸藥的規(guī)格及性能，雷管的種類及精度，爆破參數(shù)設(shè)計(jì)，為了確保新澆混凝土表面與強(qiáng)度不受擴(kuò)挖爆破影響，確定于新澆混凝土齡期達(dá)到10 d，其強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度C25 的80%～85%時(shí)進(jìn)行爆破擴(kuò)挖。

4 最大允許單響藥量的計(jì)算

在進(jìn)口段施工過(guò)程中，其左側(cè)擴(kuò)挖爆破需在右側(cè)中墩、邊墩混凝土澆筑完成后盡快施工，因此造成爆破作業(yè)產(chǎn)生的震動(dòng)、飛石，將會(huì)影響右側(cè)新澆筑混凝土的質(zhì)量。通過(guò)爆破設(shè)計(jì)，嚴(yán)格計(jì)算單響藥量，使爆破震動(dòng)速度符合安全要求，有效降低爆破震動(dòng)對(duì)新澆筑混凝土的影響，成為擴(kuò)挖施工過(guò)程中的重要控制環(huán)節(jié)。

4.1 最大允許單響藥量計(jì)算公式

參照《爆破安全規(guī)程》（GB6722－2003），爆破振動(dòng)安全允許距離計(jì)算公式為：

式中：Q——炸藥量，齊發(fā)爆破為總藥量，延時(shí)爆破為最大一段藥量，kg；

V——保護(hù)對(duì)象所在地質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)安全允許速度，cm/s；

R——爆破振動(dòng)安全允許距離，m；

K、a——與爆破點(diǎn)至計(jì)算保護(hù)對(duì)象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)。

4.2 新澆混凝土允許最大單響藥量計(jì)算

安全允許速度V的確定：擴(kuò)挖爆破于新澆混凝土澆筑齡期10 d 開(kāi)始，參照《爆破安全規(guī)程》（GB6722－2003）規(guī)定進(jìn)行選取，在新澆混凝土一項(xiàng)中，當(dāng)齡期為7d~28d 時(shí)，安全允許振速的取值范圍7.0~12.0 cm/s，根據(jù)新澆混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度25 MPa，10 d 后達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度 C25 的 80%～85%時(shí)為 20 MPa，選取V=7.0 cm/s 進(jìn)行計(jì)算。

安全允許距離R的確定：經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，新澆混凝土距爆點(diǎn)直線距離為2 m，爆破中心距地面直線距離為7 m，因此R=7 m+2 m=9 m 進(jìn)行計(jì)算。

K、a的確定：按《爆破安全規(guī)程》（GB6722－2003）中表5 爆區(qū)不同巖性的K、a值進(jìn)行選取，依據(jù)進(jìn)口段右側(cè)爆破開(kāi)挖資料，邊墻擴(kuò)挖區(qū)巖性為中硬～堅(jiān)硬，故選取K=150，a=1.5 進(jìn)行計(jì)算。

Q=（K/V）-3/a R3=（150/7.0）-3/1.5 ×93=1.58 kg

將上述V、R、K、a取值代入公式進(jìn)行計(jì)算，得出擴(kuò)挖爆破允許最大單響藥量1.58 kg。

5 擴(kuò)挖施工方案

5.1 爆破方案確定

由于爆破點(diǎn)與混凝土距離近，為近一步減小破壞影響，擴(kuò)挖采用控制爆破技術(shù)進(jìn)行施工，周邊采用預(yù)裂爆破，同時(shí)為嚴(yán)格控制單響藥量，采用短進(jìn)尺密孔小藥量進(jìn)行爆破，開(kāi)挖進(jìn)尺按2 m 計(jì)算。并將擴(kuò)挖斷面分為底部、中部、頂部三層進(jìn)行開(kāi)挖，首先利用右側(cè)臨空面，進(jìn)行底部巖體開(kāi)挖，再利用向下的臨空面開(kāi)挖中間部分，最后向下完成壓頂。

5.2 爆破參數(shù)確定

擴(kuò)挖斷面分為底部、中部、頂部三層，每層擴(kuò)挖高4 m、寬4 m，每炮進(jìn)尺2 m 進(jìn)行施工，根據(jù)巖性、圍巖情況，同時(shí)考慮允許最大單響藥量，對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行確定。

周邊預(yù)裂孔間距0.4 m，裝藥密量150 g/m，計(jì)算單孔裝藥量300 g；主爆區(qū)單位巖體炸藥平均消耗量0.7 kg/m3；主炮孔間距1.0 m，排距1.0 m，單孔裝藥量1.4 kg；

5.3 鉆孔、洗孔、裝藥、封堵

施工前按爆破設(shè)計(jì)方案標(biāo)出預(yù)裂孔、主炮孔的鉆孔位置，并按起爆順序編號(hào)，按設(shè)計(jì)孔深用YT-28 氣腿式風(fēng)鉆鉆孔，用清水進(jìn)行炮孔沖洗。預(yù)裂孔先將導(dǎo)爆索裝入孔內(nèi)，再間隔不偶合裝入炸藥，主炮孔先將導(dǎo)爆管雷管裝入孔內(nèi)，再連續(xù)裝入炸藥，最后用粘土進(jìn)行封堵密實(shí)。

5.4 聯(lián)網(wǎng)爆破

爆破網(wǎng)絡(luò)采用毫秒微差控制爆破，周邊預(yù)裂孔分段聯(lián)接，并先于主炮孔起爆，嚴(yán)格控制單響藥量不大于1.58 kg。

周邊預(yù)裂孔按設(shè)計(jì)孔距每邊布置10 孔，單孔裝藥量300 g，故用導(dǎo)爆索按起爆順序每5 孔聯(lián)為一響，單響藥量1.5 kg，每一響之間用MS7 段毫秒導(dǎo)爆管雷管進(jìn)行傳爆。

主炮孔根據(jù)設(shè)計(jì)間距1 m、排距1 m 進(jìn)行布置，每排布置3 個(gè)炮孔，單孔裝藥量1.4 kg，按設(shè)計(jì)起爆順序，孔內(nèi)裝MS3、MS5、MS6 不同段位毫秒導(dǎo)爆管雷管，排與排之間用MS7 段毫秒導(dǎo)爆管雷管進(jìn)行傳爆。從外到內(nèi)或從下到上形成單孔起爆，單響藥量1.4 kg。

周邊預(yù)裂孔、主炮孔的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接好，經(jīng)爆破技術(shù)人員檢查合格后，總網(wǎng)絡(luò)采用瞬發(fā)電雷管引爆。

6 混凝土表面防護(hù)

為保護(hù)新澆混凝土表面不受爆破飛石破壞，需在擴(kuò)挖爆破前對(duì)混凝土表面進(jìn)行防護(hù)，防護(hù)措施為在距混凝土表面30 cm 處整體搭設(shè)鋼管腳手架，在腳手架表面底部5 m 范圍內(nèi)綁扎10 cm×10 cm 的方木，其于部位綁扎30 cm×5 cm 的木板進(jìn)行防護(hù)，同時(shí)在鋼管腳手架與混凝土之間間隔安放廢輪胎進(jìn)行緩沖。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采取控制爆破，周邊預(yù)裂爆破，毫秒微差爆破，實(shí)現(xiàn)了單孔起爆，預(yù)裂孔、主炮孔單響最大藥量分別為1.5 kg、1.4 kg，經(jīng)計(jì)算的允許最大單響藥量為1.58 kg，單響藥量符合爆破規(guī)程要求，同時(shí)在混凝土表面做了有效的防護(hù)措施。爆破實(shí)施后，進(jìn)口段頂板巖石穩(wěn)定，側(cè)墻平整，新澆混凝土外觀完整，經(jīng)后期檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)擴(kuò)挖爆破對(duì)周邊混凝土產(chǎn)生質(zhì)量影響。