彭 濤 郭 鵬

（中國水利水電第十一工程局有限公司 鄭州市 450001）

1 概 況

1.1 工程簡介

涔天河水庫擴(kuò)建工程壩址位于湘水支流瀟水上游涔天河峽谷出口處，永州市江華瑤族自治縣東田鎮(zhèn)境內(nèi)，下距東田鎮(zhèn)和江華縣城分別為3 km 和12 km。右岸洞群進(jìn)水口邊坡土石方開挖區(qū)域包括1#泄洪洞及引水發(fā)電洞進(jìn)口的土石方開挖，整個(gè)邊坡開挖高差為98 m，分七級(jí)馬道開挖，開挖方量約254 300 m3，開挖工期緊。本文概述了通過爆破參數(shù)優(yōu)化，支護(hù)順序調(diào)整等措施，來控制在施工難度大，工期要求緊的基礎(chǔ)上如何保證邊坡開挖施工質(zhì)量及施工安全。

1.2 前期施工中存在的主要問題

（1）爆后巨石及大塊較多，須進(jìn)行大量二次爆破處理，影響施工連續(xù)性及出渣效率；

（2）底板不平，嚴(yán)重影響反鏟清渣寬度及深度增加，清渣不徹底影響后續(xù)鉆孔；

（3）馬道局部欠挖或超挖嚴(yán)重，馬道坡腳易缺損；

（4）預(yù)裂面質(zhì)量較差，坡面不平整度較大；

（5）開挖爆破程序較亂，爆破次數(shù)較多；

（6）爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)及連接存在問題，不能實(shí)現(xiàn)孔間順序起爆，網(wǎng)絡(luò)可靠性較差；

（7）爆破振動(dòng)較大，直接影響周邊建筑物安全及居民正常生活；

（8）支護(hù)施工影響開挖進(jìn)度，窩工現(xiàn)象嚴(yán)重。

2 爆破實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化爆破參數(shù)，加快施工進(jìn)度

通過爆破試驗(yàn)，采集爆破施工參數(shù)，確定安全、合理的基本爆破參數(shù)。同時(shí)驗(yàn)證、調(diào)整爆破設(shè)計(jì)，優(yōu)化爆破方案，從而能夠指導(dǎo)后續(xù)爆破施工，推進(jìn)開挖施工效率，保證開挖質(zhì)量，為施工生產(chǎn)奠定理性基礎(chǔ)。石方爆破試驗(yàn)選在EL 339 高程，B0+075～B0+110 段處，包括三組預(yù)裂爆破試驗(yàn)及兩組梯段爆破試驗(yàn)，爆破試驗(yàn)初擬參數(shù)見表1。

通過爆破實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)前期爆破技術(shù)、參數(shù)中存在的問題為爆破間排距偏大，炸藥單耗較低，過于追求安全而采用較大堵塞長度，引起表層石塊較大；雷管使用單一，未進(jìn)行順序起爆，單響藥量大，造成爆破振動(dòng)過大；邊坡預(yù)裂孔未采用間隔裝藥，造成坡面拉裂嚴(yán)重，不平整；馬道臺(tái)階未采取預(yù)留保護(hù)層開挖，且預(yù)裂孔底裝藥量不夠，緩沖孔距離偏大，造成坡腳大量留埂，欠挖現(xiàn)象嚴(yán)重。

表1 爆破實(shí)驗(yàn)參數(shù)

知道了問題的存在，爆破實(shí)驗(yàn)方向就明確了方向，通過對(duì)爆破參數(shù)一次次優(yōu)化，現(xiàn)場(chǎng)施工情況明顯改善。主爆孔間排距由3.0 m×3.0 m 調(diào)整為3.0 m×2.0 m，炸藥單耗由0.33 kg/m3左右提高到（0.45～0.50）kg/m3，并將堵塞長度減到（2.5～3.0）m，實(shí)現(xiàn)了爆堆表層及總體塊度約在80 cm 以下的效果，大大提高了邊坡出渣效率。通過對(duì)預(yù)裂孔采用間隔不耦合裝藥，并在預(yù)裂孔底加大裝藥量（裝藥線密度加大一倍），預(yù)裂孔裝藥線密度由450 g/m 減小到 （250～300）g/m，將炸藥由Φ70 改為Φ32 藥卷，加大不耦合系數(shù)，從而將爆破后半孔率提高到85%以上，坡面不平整度控制在14 cm 左右，且有效減少了坡腳留埂現(xiàn)象。通過預(yù)留馬道保護(hù)層（保護(hù)層厚度在2.0 m～3.0 m 之間），并將鉆孔機(jī)械改成手風(fēng)鉆鉆孔進(jìn)行二次爆破，提高了邊坡馬道開挖質(zhì)量。對(duì)爆破網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，采用分段爆破，確保后排孔晚于前排孔起爆；孔內(nèi)雷管分別安放在裝藥段底部及中部，確保較高準(zhǔn)爆率；同時(shí)對(duì)邊坡開挖爆破進(jìn)行爆破安全監(jiān)測(cè)，并適時(shí)提高爆破規(guī)模，達(dá)到邊坡安全爆破振動(dòng)速度控制的要求（見爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果）。圖1 為通過爆破試驗(yàn)調(diào)整爆破參數(shù)后預(yù)裂面典型殘孔的照片。

圖1 通過爆破試驗(yàn)調(diào)整爆破參數(shù)后預(yù)裂面典型殘孔照片

通過以上爆破施工試驗(yàn)得出適合現(xiàn)場(chǎng)開挖的爆破參數(shù)，預(yù)裂孔采用Φ32-200 g 型2#巖石乳化炸藥間隔不耦合裝藥，導(dǎo)爆索起爆；主爆孔采用Φ70-1 714 g 型2#巖石乳化炸藥，毫秒延期導(dǎo)爆管雷管微差起爆，并將最大單響藥量控制在120 kg 以內(nèi)。優(yōu)化后爆破參數(shù)如表2。

表2 爆破參數(shù)

從圖1 優(yōu)化爆破參數(shù)爆破后邊坡預(yù)裂面可以看出開挖面穩(wěn)定且無松動(dòng)巖塊、懸掛體和尖角；爆破未破壞巖體的整體性，開挖面無明顯爆破裂痕。且爆破開挖完成經(jīng)質(zhì)檢驗(yàn)收保護(hù)層開挖、開挖坡面、巖體的完整性、平均坡度、坡腳標(biāo)高、坡面局部超欠挖、爆孔痕跡保存率均達(dá)到98%以上，評(píng)定為優(yōu)良。

3 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)

采取爆破實(shí)驗(yàn)，得出相應(yīng)爆破參數(shù)后，對(duì)進(jìn)口邊坡EL 285.00 m～EL 275.00 m B0+65.000 m～B0+130.000 m 爆破進(jìn)行爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)過程嚴(yán)格遵照《爆破安全規(guī)程》（GB 6722-2011）進(jìn)行，根據(jù)爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)成果，徑向（X）的爆破振動(dòng)速峰最大值為2.788 cm/s（圖2）；切向（Y）的爆破振動(dòng)速峰最大值為1.887 cm/s（圖3）；垂直方向（Z）的爆破振動(dòng)速峰最大值為1.787 cm/s（圖4）。可以看出徑向、切向、垂直方向的爆破振動(dòng)振速峰值均低于《爆破安全規(guī)程》規(guī)定水工隧洞、閘壩振動(dòng)速度標(biāo)準(zhǔn)值7.0 cm/s，確保了進(jìn)口邊坡旁邊水工建筑物的安全和居民正常生活，說明爆破實(shí)驗(yàn)對(duì)爆破參數(shù)的優(yōu)化是有效的，不僅保證了邊坡開挖進(jìn)度、質(zhì)量，同時(shí)保證了安全。

圖2 徑向（X）振動(dòng)波形圖

圖3 切向（Y）振動(dòng)波形圖

圖4 垂直方向（Z）振動(dòng)波形圖

4 邊坡開挖質(zhì)量管理措施調(diào)整

開挖初期因邊坡巖石節(jié)理發(fā)育，巖石破碎，為防止碎石、危石脫落砸傷施工人員，邊坡每開挖3 m 便需進(jìn)行邊坡掛網(wǎng)噴混凝土支護(hù)，這種質(zhì)量管理措施嚴(yán)重影響邊坡開挖進(jìn)度，且容易造成機(jī)械和人員窩工現(xiàn)象。通過現(xiàn)場(chǎng)開挖后對(duì)邊坡重新進(jìn)行地質(zhì)勘測(cè)發(fā)現(xiàn)圍巖自穩(wěn)能力在8 m 以上，因此在保證開挖進(jìn)度又要保證開挖質(zhì)量和安全的情況下，將邊坡掛網(wǎng)噴混凝土支護(hù)至后邊坡開挖一個(gè)臺(tái)階，即邊坡爆破完成后，只有錨桿支護(hù)緊隨開挖面，待開挖一個(gè)臺(tái)階后再采用搭設(shè)腳手架方式進(jìn)行邊坡掛網(wǎng)噴混凝土支護(hù)，并且在施工期間，為確保質(zhì)量和安全，邊坡設(shè)置了多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行嚴(yán)密的邊坡穩(wěn)定監(jiān)控，未發(fā)生任何異常情況，邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移結(jié)果見表3。

經(jīng)過4 個(gè)多月14 次對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量觀測(cè)及對(duì)邊坡裂縫觀測(cè)，得邊坡各觀測(cè)點(diǎn)累計(jì)平行基線方向位移（標(biāo)量）（1.6～2.4）mm，最大累計(jì)平行基線方向位移為8#觀測(cè)點(diǎn)； 垂直基線方向位移 （標(biāo)量）（0.4～2.3）mm，最大累計(jì)垂直基線方向位移為7#點(diǎn)；高程方向位移（標(biāo)量）（0.5～2.2）mm，最大累計(jì)高程方向位移為7#點(diǎn)；平行、垂直基線及高程方向蠕變量均較小。觀測(cè)期間邊坡未出現(xiàn)裂縫，處于穩(wěn)定狀態(tài)?？梢哉f邊坡支護(hù)順序的調(diào)整不但提高了開挖進(jìn)度，而且使人員和設(shè)備得到充分的利用，方便了現(xiàn)場(chǎng)施工，同時(shí)開挖質(zhì)量和安全也得到保障。

表3 邊坡個(gè)觀測(cè)點(diǎn)平行基線方向，垂直基線方向，高程方向位移監(jiān)測(cè)結(jié)果

5 結(jié) 語

涔天河擴(kuò)建工程中右岸進(jìn)水口邊坡地質(zhì)條件復(fù)雜，施工難度非常大，經(jīng)過不懈的探索研究，終于找到了適合的施工方案。而邊坡開挖能提前一月達(dá)到EL 260 m，使得引水發(fā)電洞和1#泄洪洞能夠提前進(jìn)洞，為汛期到來做好充分準(zhǔn)備。其中實(shí)施爆破試驗(yàn)，優(yōu)化爆破參數(shù)、調(diào)整支護(hù)順序，有效地保證了開挖質(zhì)量和開挖進(jìn)度，起到了非常關(guān)鍵的作用，為其它類似工程提供參考。

[1] 康世榮，陳東山.水利水工程施工組織設(shè)計(jì)手冊(cè)2[M].北京：中國水利水電出版社，2008.

[2] DLT 5181－2003.水電水利工程錨噴支護(hù)施工規(guī)范[S].北京:中國電力出社，2003．

[3] GB 50202-2002.建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2002.

[4] SL 398-2007.水利水電工程施工通用安全技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，2008.

[5] GB 50330-2002.建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

[6] GB 6722-2011.爆破安全規(guī)程[S].2003.