周顯貴 沈德剛

（1.中國水電建設(shè)集團十五工程局第四工程公司 陜西 西安 710065；2.云南華電鎮(zhèn)雄發(fā)電有限公司 云南 鎮(zhèn)雄 657200）

1 工程基本概況

林口水庫位于云南省昭通地區(qū)鎮(zhèn)雄縣，是云南華電鎮(zhèn)雄電廠的專用配套水庫。工程的主要樞紐包括面板堆石壩、溢洪道、左岸引水隧洞。面板堆石壩頂部高程1585.00m，壩頂長度168.162m，壩頂寬8.0m，最大壩高79m，上下游坡面的坡比為1∶1.4。大壩由墊層料、過渡料、主堆石料、次堆石料、壩后護坡組成，填筑量68萬m3。

工程的石料場位于壩址上游500m的倮梭溝大沖溝口。料場地層巖性為三迭系下統(tǒng)飛仙關(guān)組上段（T1fb）的紫紅色長石英粉細砂巖，巖性穩(wěn)定，巖層走向NEE，傾向NW，傾角100左右。該石料抗剪強度值較高，壓縮特性符合一般粗粒料的規(guī)律，試樣飽和后不會引起濕陷變形。該料場開采的石料除了滿足大壩各種堆石料的使用之外，還需要用于砂石料的加工，總體需求量75萬m3，即平均每月開采石料11萬m3才能滿足施工需要。石料場周圍環(huán)境相對復雜，除料場100m遠處有高壓輸電線路以外，緊挨料場開采區(qū)附近200m～300m為居民村落，人口稠密，房屋集中，爆破安全控制尤為重要。

2 小型洞室控制爆破的必要性

由于本工程項目前期征地嚴重拖延了工期，致使大壩填筑任務(wù)非常艱巨，料場開采強度是影響大壩填筑施工的一個重要因素。選擇洞室爆破，不僅可以有效利用料場的開采空間，并且具有洞室開挖量小，每米洞室爆破量高，洞室開挖和裝藥比較方便，炸藥單耗極小等優(yōu)點。另外，藥室周圍巖體極大破碎，爆堆表層塊度相對較大，小型洞室爆破將有效縮短施工周期。

該料場巖層層面是平行層，在洞室爆破中設(shè)計條形藥室，采用加強松動和投擲爆破的方式，實現(xiàn)巖體底部掏腳、上部大面積崩塌的效果，巖體大范圍的翻動、碰撞和巖層節(jié)理面的錯動能有效減小塊徑。此外，條形藥室爆炸能量分布均勻，對于改善堆石料的塊度和級配比較好，而且利用塑料導爆管而非電起爆網(wǎng)絡(luò)，通過延時接力傳爆的辦法，能使先爆藥室為后爆藥室創(chuàng)造良好的臨空面，爆破的石料在時間與空間上相互碰撞作用，改善石料的破碎質(zhì)量。

3 爆破監(jiān)測實驗分析

在距離爆破區(qū)最近的幾類房屋（砌石和土坯房）的基礎(chǔ)或房頂?shù)炔煌课?，部設(shè)2個～3個振動測點；在距離爆破源中心50m、100m、150m、200m、250m、300m、400m 處分別布置測點。在爆破開挖之前，共進行了5個爆破振動檢測，通過回歸分析爆破振動的衰減規(guī)律，確定K、α值。

依據(jù)國家《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2003）的規(guī)定，爆破產(chǎn)生的振動速度：

式中，V——質(zhì)點振動最大速度，本次取V=1.0cm/s；

Q——炸藥量，最大一段條形藥室的裝藥量；

R——測點到爆破中心的距離，單位：m；

K——與爆破場地及條件有關(guān)的系數(shù)，K=150～350；

α——與地質(zhì)條件有關(guān)的爆破地震衰減系數(shù)，α=1.3～2.0。

在距離爆破源200m距離之外，質(zhì)點振動速度控制在1.0cm/s，相應地震震級要求小于2.0級。計算得，對應K=200、α=1.5的允許單段最大起爆藥量為2.33t。

可以看出，爆破振動速度的峰值與藥量幾乎成正比，與距離的平方成反比；集中藥包裝藥量與抵抗線的立方成反比，條形藥包與抵抗線的平方成正比。簡單地說，采用的分級藥包（條形藥室、分段間隔）爆破振動峰值約與抵抗線的平方成正比，當采用W＝20m時的爆破振動峰值約是W＝15m時的爆破振動峰值的1.7倍，因此，控制洞室爆破振動對附近干砌石或土坯房影響的最有效手段是減小抵抗線，而不是減小單段藥量（條形藥包是一種線性分散藥包）。減小抵抗線是控制爆破振速的關(guān)鍵。

4 爆破參數(shù)的選擇

4.1 裝藥量計算

爆破的藥室布置成1排或2排，采用加強松動爆破，利用下式計算條形藥室的延米長度的裝藥量。

式中，Q——為相同抵抗線W相應藥室段的裝藥量；

e——炸藥換算系數(shù)，采用2#巖石硝銨炸藥；

k——標準拋擲單位用藥量系數(shù)，查表選取；

n——爆破作用指數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗取值。

為了很好地控制爆破振動速度，還必須結(jié)合爆破振動速度公式，進行合理的分析，最終確定最佳爆破參數(shù)。當條形藥包端側(cè)有臨空面時，在滿足側(cè)向抵抗線不小于藥包最小抵抗線的條件下，可在端部增加35%的裝藥量。

4.2 最小抵抗線與爆破作用指數(shù)的選擇

減小抵抗線與提高崩塌爆破效率是一致的。抵抗線減小后，保證爆破方量最有效的手段是增加后排藥室，但第二排的抵抗線應更小，如前排為W＝15m時，后排宜采用W＝10m～12m，以充分克服后排更大的約束并保證向前部分拋擲及減小振動。同時還應適當減小前后排爆破延時時間間隔（可采用MS4間隔），在上部巖體未垮塌之前，后排爆破巖體能向前運動一段距離并釋放能量。通過爆破試驗后最終確定，本料場爆破采用2排藥室，前排W=16m，n=0.7（防止拋擲過遠及沖炮），后排W=12m，n=0.85（約束較大，起到掏腳使山體坍塌）。一般來說，后排藥室的藥量比前排增大10%或相同，才能保證后排巖體被拋出，巖體形成翻動，便于后續(xù)開挖裝車。

另外需要注意的是：條形藥包的最小抵抗線實際上是一個平均值；且同一計算范圍內(nèi)的不同斷面的最小抵抗線差異控制應在±7%以內(nèi)，以不影響最終爆破效果。

5 采取的技術(shù)措施

5.1 雙排洞室抵抗線的核定

雙排或多排洞室，其抵抗線的確定與排間接力延時有密切關(guān)系。當排間延時超過110ms時，以后排藥包與前排藥包的上破裂線的垂直長度為后排抵抗線；若排間延時小于110ms時，以藥包與前排藥包爆破漏斗線的垂直長度為后排抵抗線（近似藥包間距）。只有準確確定出后排藥包的抵抗線，才能正確計算裝藥量。

5.2 不耦合系數(shù)方面采取的措施

洞室爆破開采連續(xù)級配的堆石料，不耦合系數(shù)一般取值為2.0以上，但不宜超過4.5（不耦合系數(shù)為洞室斷面與裝藥斷面面積的比值）。當不耦合系數(shù)過大時，洞室空腔越大，炸藥初始應力波被空氣層極大地消弱，爆破作用以后期高壓氣體膨脹做功為主，巖體不易被拋出，形成大塊。更有甚者，在山體表面形成大的裂隙或溝塹，造成高懸?guī)r體危險源。在裝藥施工時，可以用沙袋充填藥室周圍空腔，減小洞室截面面積，也可以適當增加裝藥量達到設(shè)計要求，但后者成本大。

5.3 導洞封堵采取的措施

導洞封堵質(zhì)量和方法不僅影響到爆破效果，甚至發(fā)生“沖炮”現(xiàn)象，直接產(chǎn)生嚴重危害。導洞填塞物是否會發(fā)生“沖炮”，并不完全取決于填塞長度，而取決于爆炸氣體把填塞物從導洞中射出所需的時間與巖體沿最小抵抗線方向破裂移動所需時間之比。當前者大于后者時，不易發(fā)生“沖炮”現(xiàn)象。通常，導洞與支洞交叉部位的左右各封堵1.5m，并且接力傳爆雷管多數(shù)在此處附近存放，因此，需要封堵密實且沙袋堆碼穩(wěn)固。

在導洞與支洞夾角小于90°時，由里朝外連續(xù)封堵長度宜大于2/3倍的抵抗線，且此間不得有空腔或不封堵段；在導洞與支洞夾角大于90°時，由里朝外連續(xù)封堵長度超過80%的抵抗線。

5.4 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計采取的措施

設(shè)計采用塑料導爆管非電起爆和雙股導爆索連接成復式網(wǎng)絡(luò)，各藥室起爆體內(nèi)使用的雷管為大段別雷管，接力雷管以MS2、MS3為主，各藥室起爆體及雷管均用10發(fā)并聯(lián)連接形式。利用延時接力網(wǎng)絡(luò)，可以使爆破振動在時間上得到有效衰減，同時為巖石運動提供空間，使其得到良好的碰撞，改善破碎質(zhì)量。

雙排藥室爆破時，后排起爆時間應在前排形成拋擲，前排爆破漏斗與后排破裂線之間的上部巖體初始垮塌之時。如果排間延時過短，則后排爆破的巖體會對前排爆破漏斗與后排破裂線之間上部垮塌巖體造成阻礙，增加了拋擲和垮塌的阻力，產(chǎn)生大塊。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中，排間起爆時差一般不大于150ms，同排相鄰藥室起爆時差不宜大于50ms，且時差應盡量相同，以避免先行起爆的藥室沖擊爆破相鄰藥室的間隔堵塞、裝藥結(jié)構(gòu)及傳爆網(wǎng)絡(luò)等。

6 爆破振動控制效果與經(jīng)驗總結(jié)

林口水庫自2007年2月13日～2008年1月2日，共進行了13次洞室控制爆破，地震震級為1.6級～2.0級，對周圍村民住房及建筑物、高壓輸電線路沒有造成影響。小抵抗線、雙排藥室控制爆破，采取相應的技術(shù)措施，在爆破振動控制方面取得了成功，也保證了料場的開采強度，達到了預期目的。但以下幾點還需要在后續(xù)工作中進一步總結(jié)與實踐。

（1）減小抵抗線可以明顯減小爆破振動，爆破振動與一次性裝藥量沒有直接關(guān)系。

（2）加強爆破區(qū)的地形測量，特別是山溝、山脊、地形突變部位要加密測量點，力求地形真實、準確，保證最小抵抗線與實際相符。

（3）隧洞開挖要及時校核軸線是否滿足設(shè)計要求。開挖完成后建議再進行全面復測，并根據(jù)復測結(jié)果對設(shè)計進行修正。

（4）藥室布置與后邊坡穩(wěn)定性的關(guān)系也需要在以后的施工中進一步總結(jié)。陜西水利