侯忠發(fā)，李榮果

(四川華電木里河水電開(kāi)發(fā)有限公司，四川 西昌 610016)

0 引言

在立洲水電站壩肩邊坡開(kāi)挖過(guò)程中，為保證高陡邊坡開(kāi)挖施工處于安全、受控狀態(tài)，最大限度地減少爆破振動(dòng)對(duì)建基面的擾動(dòng)破壞，進(jìn)行了生產(chǎn)性爆破試驗(yàn)，以獲得合理的爆破參數(shù)，確保開(kāi)挖質(zhì)量。結(jié)合爆破試驗(yàn)開(kāi)展爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)，了解不同開(kāi)挖爆源在邊坡和支護(hù)結(jié)構(gòu)等部位的振動(dòng)響應(yīng)情況，根據(jù)監(jiān)測(cè)成果，得到適合立洲水電站特定地形地質(zhì)條件下的爆破振動(dòng)衰減規(guī)律，作為爆破振動(dòng)振速預(yù)報(bào)和安全校核的依據(jù)，為爆破參數(shù)優(yōu)化提供參考依據(jù)。

1 爆破振動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)區(qū)地質(zhì)概況

立洲水電站壩址位于立洲巖子灰?guī)r峽谷內(nèi)，河流流向由S21°W轉(zhuǎn)S25°E，左岸臨河坡頂高程2687 m，河床高程1986 m，坡高700 m左右;右岸臨河坡頂高程3292m，坡高1300m左右。立洲水電站壩址區(qū)巖性主要為二疊系卡翁溝組(Pk)灰色厚層狀灰?guī)r、豹皮狀灰?guī)r。左岸自然邊坡坡角約67°，右岸75°;壩肩邊坡開(kāi)挖最大高度約280m，坡度陡且壩址區(qū)分布有危巖體。壩肩設(shè)計(jì)開(kāi)挖坡比為1.0∶0.1，每30 m高差布置3 m寬?cǎi)R道。

1.2 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

通過(guò)壩肩邊坡開(kāi)挖爆破試驗(yàn)，需達(dá)到以下目的:

(1)確定合適的鉆爆方法和施工工藝，通過(guò)試驗(yàn)確定適合施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件、巖石特征的預(yù)裂爆破和梯段爆破參數(shù)。

(2)通過(guò)爆破試驗(yàn)，優(yōu)化爆破參數(shù)(孔徑、孔深、孔排距、裝藥結(jié)構(gòu)、起爆網(wǎng)絡(luò)等)，從而提高爆破效率并滿足大壩壩肩開(kāi)挖的技術(shù)要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

(3)了解不同開(kāi)挖爆源在邊坡和支護(hù)結(jié)構(gòu)等部位的振動(dòng)響應(yīng)情況，根據(jù)監(jiān)測(cè)成果得到適合立洲水電站特定地形地質(zhì)條件下的爆破振動(dòng)衰減規(guī)律，作為爆破振動(dòng)振速預(yù)報(bào)和安全校核的依據(jù)。

1.3 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器系統(tǒng)

振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)主要由傳感器和振動(dòng)測(cè)試記錄儀組成。測(cè)振儀采用成都中科測(cè)控公司生產(chǎn)的TC－4850型便攜式振動(dòng)測(cè)試記錄儀，通過(guò)內(nèi)觸發(fā)方式，自動(dòng)記錄從傳感器輸出的電訊號(hào)并以專(zhuān)用文件格式實(shí)時(shí)存盤(pán)，再通過(guò)計(jì)算機(jī)及專(zhuān)用分析軟件分析數(shù)據(jù)，打印輸出。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖

(1)振動(dòng)測(cè)試記錄儀。TC－4850型便攜式振動(dòng)測(cè)試記錄儀有3個(gè)通道，使用內(nèi)置大容量電池供電，可長(zhǎng)時(shí)間記錄并具有掉電后數(shù)據(jù)保存功能，采樣間隔為0.002～1000 ms，可根據(jù)振動(dòng)監(jiān)測(cè)的要求進(jìn)行設(shè)置，能夠?qū)φ駝?dòng)的全過(guò)程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和追蹤。

(2)振動(dòng)傳感器。此次測(cè)試使用威海雙豐物探設(shè)備股份有限公司生產(chǎn)的PS－4.5B數(shù)字地震檢波器，每個(gè)傳感器可同時(shí)測(cè)3個(gè)方向的振動(dòng)速度，傳感器帶屏蔽電纜，使用石膏與地面基礎(chǔ)牢固黏結(jié)。

(3)分析軟件。TC－4850型便攜式振動(dòng)測(cè)試記錄儀配套的基于計(jì)算機(jī)Windows操作系統(tǒng)的專(zhuān)用測(cè)試分析軟件。

1.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

此次爆破試驗(yàn)區(qū)位于左壩肩EL 2122 m高程，試驗(yàn)區(qū)長(zhǎng)約18.0 m，最寬處約22.0 m。共分3次爆破，每次爆破采用毫秒微差雷管起爆。試驗(yàn)檢測(cè)儀器分別布置在EL 2150，EL 2180，EL 2210馬道。

試驗(yàn)共分3組進(jìn)行，各組試驗(yàn)爆破情況如下:第1組，EL 2122～EL 2092預(yù)裂爆破+馬道保護(hù)層爆破;第2組，EL 2122～EL 2113外側(cè)梯段爆破;第3組，EL 2122～EL 2092預(yù)裂爆破+馬道保護(hù)層爆破+梯段爆破。

爆破試驗(yàn)中，在 EL 2150，EL 2180，EL 2210 高程馬道不同部位分別布置6個(gè)振動(dòng)測(cè)點(diǎn)。

3組試驗(yàn)爆破劃分為3個(gè)區(qū)域，分3次起爆。爆破孔分為深孔預(yù)裂孔、馬道保護(hù)層主爆孔、加強(qiáng)主爆孔、主爆孔及緩沖孔。爆破試驗(yàn)參數(shù)見(jiàn)表1。

2 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)成果分析

針對(duì)爆破試驗(yàn)共進(jìn)行3組振動(dòng)監(jiān)測(cè)，按照各分段進(jìn)行整理，獲得了180個(gè)有效數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)略)及實(shí)測(cè)典型波形圖，如圖2所示。

對(duì)180個(gè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，結(jié)合各測(cè)點(diǎn)3個(gè)方向波形圖，得出以下結(jié)論:

(1)各組爆破試驗(yàn)中，振速隨著水平距離的增大呈現(xiàn)比較明顯的衰減特征，隨著高程的增大，也呈現(xiàn)出一定的衰減趨勢(shì)，但個(gè)別部位在一定高程范圍內(nèi)振速衰減較慢。

(2)總體而言，在測(cè)點(diǎn)與爆源相對(duì)位置相同的情況下(包括方位和距離等)，爆破振動(dòng)速度隨著藥量的減小而減小，說(shuō)明限制最大單響藥量及預(yù)裂孔同段齊爆孔數(shù)對(duì)減小爆破振動(dòng)有比較明顯的作用。

(3)試驗(yàn)中實(shí)測(cè)爆破振動(dòng)的主頻為8～80 Hz，比天然地震主頻要高。

(4)爆破試驗(yàn)過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)邊坡垮塌、滑坡和掉大塊等特殊情況，爆破塊度合適，邊坡成型良好，說(shuō)明目前采用的開(kāi)挖方式和爆破參數(shù)是比較合理的，試驗(yàn)中所使用的鉆爆參數(shù)可以作為壩肩邊坡開(kāi)挖的參考。

根據(jù)DL/T 5333—2005《水電水利工程爆破安全監(jiān)測(cè)規(guī)程》，按下式對(duì)高邊坡上的爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度傳播規(guī)律進(jìn)行回歸整理

式中:v為峰值質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度，cm/s;m為最大單響藥量，kg;l為測(cè)點(diǎn)距爆源的水平距離，m;h為邊坡測(cè)點(diǎn)至爆源的高差，m;K，α，β為與爆區(qū)至測(cè)點(diǎn)間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的衰減指數(shù)。

對(duì)各組試驗(yàn)的爆破振動(dòng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，按照預(yù)裂爆破和梯段爆破2種爆源類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)，將實(shí)測(cè)振速值(cm/s)、相應(yīng)的單段藥量(kg)、爆心距(m)和高差(m)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)3個(gè)方向質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度按照式(1)進(jìn)行回歸計(jì)算，得到相應(yīng)的峰值質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度衰減傳播規(guī)律。

(1)預(yù)裂爆破振速傳播規(guī)律。

1)水平徑向

2)水平切向

表1 爆破試驗(yàn)鉆爆參數(shù)

圖2 第2組爆破試驗(yàn) #4測(cè)點(diǎn)水平徑向?qū)崪y(cè)波形圖

3)豎直向

(2)梯段爆破振速傳播規(guī)律。

1)水平徑向

2)水平切向

3)豎直向

爆破振動(dòng)傳播規(guī)律主要用作爆破施工時(shí)振速預(yù)報(bào)和安全校核，式(2)～式(7)可以作為壩肩邊坡爆破開(kāi)挖時(shí)的振速預(yù)報(bào)公式。

3 爆破振動(dòng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

(1)壩肩邊坡開(kāi)挖爆破振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)控制。參考錦屏、溪洛渡和大崗山等類(lèi)似工程，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)地形地質(zhì)條件以及爆破后現(xiàn)場(chǎng)宏觀觀察結(jié)果，建議立洲水電站拱肩槽開(kāi)挖爆破振動(dòng)速度安全允許值按10 cm/s控制，實(shí)際控制按照水平距離10 m(即爆源后沖向壩肩邊坡水平距離10 m、垂直高差25 m)處為參考。

(2)壩肩邊坡開(kāi)挖最大單響藥量控制。在壩肩槽開(kāi)挖過(guò)程中，建議參照安全控制標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)式(2)～式(7)進(jìn)行安全校核，計(jì)算壩肩邊坡開(kāi)挖的最大允許單響藥量，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 壩肩邊坡開(kāi)挖最大允許單響藥量

4 結(jié)束語(yǔ)

工程爆破是一項(xiàng)經(jīng)驗(yàn)性和實(shí)踐性很強(qiáng)的工作，此次生產(chǎn)性開(kāi)挖爆破試驗(yàn)研究旨在掌握適合該電站特點(diǎn)的爆破振動(dòng)安全控制標(biāo)準(zhǔn)及傳播規(guī)律，為爆破開(kāi)挖參數(shù)的選取提供科學(xué)依據(jù)。但仍需強(qiáng)調(diào)的是，爆破振動(dòng)的傳播不僅與爆破參數(shù)的選取有關(guān)，還與保護(hù)對(duì)象的具體特點(diǎn)及所處環(huán)境有關(guān)，當(dāng)邊界條件發(fā)生明顯改變時(shí)需重新收集測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，才能找出實(shí)際爆破振動(dòng)的衰減規(guī)律，為爆破振動(dòng)振速預(yù)報(bào)和安全校核提供參考依據(jù)。

［1］GB 6722—2003，爆破安全規(guī)程［S］.

［2］SL 47—1994，水工建筑物巖石基礎(chǔ)開(kāi)挖工程施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］DL/T 5333—2005，水電水利工程爆破安全監(jiān)測(cè)規(guī)程［S］.