胡寶清

(葛洲壩集團第二工程有限公司，成都，610091)

1 工程概述

巖灘水電站位于廣西壯族自治區(qū)大化縣境內(nèi)紅水河上，總裝機容量1810MW。其中，一期工程裝機容量1210MW，擴建工程裝機容量600MW。進水口布置于一期工程壩軸線上游約60m的右側河岸，開挖量為70多萬m3，其中石方開挖約50萬m3。

引水明渠長約175m，渠底高程212m～193.2m，最低開挖高程190m，設于一期廠房進水口右岸巖坡小溝內(nèi)。溝谷發(fā)育方向為北西向，在渠底212m高程以上，右側山坡坡角為25°～28°，坡比為1∶2.14～1∶1.88。溝的下游山坡平緩，且自溝尾至溝口變陡，由16°變?yōu)?2°，相當于坡比1∶3.5～1∶1.6，較陡的32°坡體多為風化巖質(zhì)坡。

明渠右側和下游洞臉坡高均為30m～90m，大部分為70m～80m。邊坡下部由弱——微風化石英脈巖和蝕變巖夾少量松軟巖組成，中部為上過渡相細——中晶輝綠巖，無明顯夾泥，上部為全——強風化層，厚約5m，上覆殘坡積層由含碎石粘性土夾石英脈巖塊組成，明渠區(qū)最厚15m多，屬開挖范圍，坡頂則為6m～11m。

巖灘水電站擴建工程進水口開挖作業(yè)區(qū)域離一期永久建筑物近，最近處僅24m;邊坡較緩但高度較大，最高達102m;石方開挖量大，石方比例達71.5%。施工項目為擴建工程，一期電站已投入運行。為避免爆破作業(yè)對一期電站及周邊民居構成影響，爆破飛石控制顯得尤為重要。

本工程在控制爆破飛石上采取的措施可以歸納為兩大類:主動防護措施;被動防護措施。

2 主動防護采取的措施

2.1 爆破開挖順序的合理選擇

爆破作業(yè)，爆破飛石主要沿最小抵抗線方向飛出，即主要由自由面方向飛出。故為控制飛石，最直接有效的辦法就是改變主爆破方向，使主爆破方向偏離需保護區(qū)域，盡量朝向無人煙及建筑物區(qū)域。本工程主要采用以下開挖順序進行爆破作業(yè):

2.1.1 對引水明渠右側山體的爆破施工，從上游往下游依次進行。爆破作業(yè)將有2個自由面，一個朝向河流方向，一個朝向河流上游方向。在爆破施工時，將底盤抵抗線定于朝向河流上游的自由面，使爆破作業(yè)臨空面背向大壩方向。同時，在連網(wǎng)時，將左側炮孔的起爆順序放在右側炮孔之后，為左側爆破孔增加自由面，以此來減少飛石。

2.1.2 對于下游引水洞洞臉上方山體的開挖，主要在靠近山體側，即右側，先進行一次爆破作業(yè)，形成溝槽。開挖順序從右側到左側順序施工，爆破作業(yè)將有2個自由面，一個朝向右側即溝槽方向或上次爆破炮區(qū)，一個朝向河流上游，選擇朝向山體即每次爆破作業(yè)右側為爆破作業(yè)底盤抵抗線面。同時，在起爆順序上，將上游炮孔起爆順序放在下游炮孔之后，為上游側爆破孔增加自由面。

2.2 選取合理的鉆爆參數(shù)

進水口石方開挖方量比較大，出于經(jīng)濟考慮，采用深孔梯段爆破。由于開挖各梯段高度為15m，結合爆破振動控制要求及現(xiàn)場實際操作(鉆孔操作、爆破器材等)，梯段高度定為8m，鉆孔深約9.5m(超深1m)。

2.2.1 爆破單耗。爆破單耗過大，造成爆破時能量除用于粉碎巖石外，還有多余的能量作用于某些碎塊上，使巖塊能飛很遠，造成飛石;爆破單耗過小，造成大塊率過大，受挖裝手段限制，施工效率將會降低，且大塊巖石二次爆破的飛石控制難度更大。結合巖石情況及現(xiàn)場挖裝手段，通過爆破試驗，將爆破單耗控制在(0.4～0.45)kg/m3之間，裝藥時根據(jù)現(xiàn)場巖石情況略作調(diào)整。

鉆孔采用潛孔鉆，孔徑φ100mm，采用不耦合裝藥，藥卷直徑φ70mm(2#巖石乳化炸藥)。

2.2.2 孔位布置。底盤最小抵抗線過小，爆炸氣體對巖石的有效作用時間過短，應力波在薄弱處突破，造成飛石;底盤抵抗線過大，易產(chǎn)生漏斗效應，同樣易造成飛石。按以往工程經(jīng)驗，W底=(20～50)D;D為鉆孔直徑，W底=2m～5m，取W底=2m;則孔距a=(25～50)D=2.5m～5m，取2.5m;排距b取2m;緩沖孔取1.2m～1.5m。

2.2.3 填塞長度。當堵塞長度過小時，爆破時孔口四周部分巖石獲得較高的初始速度從孔口處沖出，形成爆破飛石;當相鄰二個以上爆破孔同時出現(xiàn)堵塞長度過小時，孔口處出現(xiàn)應力波疊加，爆破漏斗效應更顯著，飛石更遠。所以堵塞長度必須大于最小抵抗線;當堵塞長度過大時，容易形成大塊石，根據(jù)以往經(jīng)驗，填塞長度L=(25～50)D，L=2.5m～5m，堵塞長度取4m～4.5m。堵塞物為方便操作，直接選用鉆孔排渣，但應篩出里面的碎石，同時應保證堵塞質(zhì)量。

2.2.4 爆破網(wǎng)絡。微差爆破網(wǎng)絡能較好地控制爆破飛石及大塊率，孔間延時時差是一個相當關鍵的參數(shù)，對爆破結果影響較大。結合爆破振動控制要求，孔內(nèi)孔外分段相結合，單孔單響，結合以往爆破工程經(jīng)驗，孔位之間段位延時選擇50ms～110ms。

2.3 對爆破面的覆蓋防護

為避免爆破飛石造成的損失，對部分關鍵部位還采用了覆蓋防護的措施以確保安全。

覆蓋防護，對炮區(qū)使用鐵絲網(wǎng)加沙袋進行防護。首先在超出炮區(qū)2m范圍內(nèi)區(qū)域鋪設一層鐵絲網(wǎng)，后在鐵絲網(wǎng)上擺放沙袋，沙袋擺放數(shù)量按爆破孔(4～5)個/m2、預裂孔(2～3)個/孔，并結合實際裝藥量進行控制。

2.4 加強對作業(yè)現(xiàn)場的施工管理

每次爆破作業(yè)前，首先結合相關資料進行現(xiàn)場地質(zhì)勘查，摸清巖石地質(zhì)結構特點，諸如巖石類型、風化程度，斷層和節(jié)理的方位走向、巖縫、軟弱層等。結合炮區(qū)實際情況，開展爆破設計工作，合理布孔、選定裝藥結構、計算裝藥量及爆破網(wǎng)絡等。

鉆孔過程中實行過程控制，每個炮孔的孔位由技術人員現(xiàn)場確定并做出標記。各孔要盡量平行，嚴禁出現(xiàn)交叉。鉆孔時，在開孔及頭1m過程中，隨時測量角度，發(fā)現(xiàn)偏差，及時修正。同時，操作手通過鉆機工況，隨時掌握出現(xiàn)的異常地質(zhì)情況，對出現(xiàn)的裂隙、夾層等特殊地質(zhì)做好記錄，作為后續(xù)計算裝藥量的補充依據(jù)之一。

裝藥前，首先檢查孔況，對出現(xiàn)孔位異常的，如孔深、角度問題，需進行處理后再裝藥，如不能處理到位，將此孔廢棄后重新補孔，滿足要求后再開始裝藥作業(yè)。對于單孔藥量，由專業(yè)技術人員結合現(xiàn)場實際進行控制，嚴禁隨意增減藥量。尤其是第一排孔的裝藥，如由于自由面的不平整，造成最小抵抗線過小的，需采用減少藥量或在薄弱位置間隔裝藥等手段進行控制。嚴格按照爆破設計布置爆破網(wǎng)絡，連網(wǎng)完成后，對網(wǎng)絡要進行復查，保證各孔及聯(lián)網(wǎng)段位正確，確保爆破網(wǎng)絡與爆破設計相符。

做好爆破警戒工作，爆破作業(yè)前對爆破設計中劃定的爆破警戒區(qū)(不大于200m)人員、設備進行清理，爆破警戒工作完成后，方能起爆，避免爆破飛石對人員、設備造成損傷。

3 被動防護采取的措施

主要是以下防護方法:間接防護及保護性防護。

間接防護。根據(jù)爆破時最小抵抗線的方向，在大壩關鍵部位附近適當位置布置一道被動防護網(wǎng)，主體使用鋼管排架。鋼管排架主要材料是φ48mm鋼管，立桿間距1.2m，層間距1.5m，縱橫鋼管交叉采用扣件聯(lián)接，立桿節(jié)長采用搭接，搭接長度大于1.5m，排架外側設斜撐，同時在其上鋪設一層鋼絲網(wǎng)，一層竹跳板，竹跳板、鐵絲網(wǎng)用扎絲綁扎，以使其能承受爆破飛石的沖擊，主要遮擋從爆破作業(yè)中飛出的石塊。

保護性防護。對大壩壩頭的變電器房及崗亭等設施，外層堆碼沙袋、頂部擺放竹跳板進行防護。

通過采取被動防護措施，即使爆破作業(yè)過程有少量飛石自爆破區(qū)飛出，也能避免對建筑物構成破壞。

4 小結

通過采用以上主動防護及被動防護措施，進水口開挖工程從開始開挖至開挖結束，自始至終無一例對一期電站運行構成影響的爆破安全事故發(fā)生，周邊居民的生產(chǎn)生活也未受到影響。實踐證明，高邊坡開挖爆破所采取的安全防護措施十分合理，對整個開挖爆破飛石安全控制取得了預期效果。