余俊 魯飛 章金洲 賈金龍

摘 要：巖石地段輸變電工程基礎開挖施工通常采用爆破法開挖，一次爆破進尺為斷面直徑的0.3倍～0.5倍，存在爆破施工循環(huán)多，鉆孔數目多，炮眼利用率低，炸藥消耗大，超挖、欠挖現象嚴重等諸多問題，影響了施工質量，制約了施工進度，同時還存在較大的施工安全隱患。樁井一次爆破成型技術，采用大角度雙聚能預裂爆破、高精度數碼雷管分層逐孔起爆、中深孔水壓爆破相結合的方式，較好的解決了常規(guī)方法存在的諸多問題，是樁井爆破開挖技術的一次創(chuàng)新。

關鍵詞：特高壓輸電線路；樁井；一次爆破成型

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.133

1 引言

特高壓電網已納入國家"十二五"規(guī)劃綱要、能源發(fā)展"十二五"規(guī)劃、中長期科技發(fā)展規(guī)劃綱要、大氣污染防治行動計劃等多項規(guī)劃和計劃。目前，國家電網結合“一帶一路”發(fā)展契機，大力推動特高壓建設，未來5～10年將會是特高壓電網工程建設發(fā)展的黃金時期，相關的電力設備和科技研究項目將會推動特高壓電網工程建設。

輸變電工程基礎開挖施工常采用掏挖式樁井，巖石地段需采用爆破方法開挖。小斷面（小于10m2）中深（小于10m）樁井爆破開挖，在高壓線樁井施工中所占比例較大。由于樁井斷面小，只有一個自由面，爆破的夾制作用大，進尺受到限制，目前常規(guī)的爆破方法開挖，通常一次爆破進尺為斷面直徑的0.3倍～0.5倍[1]。存在爆破施工循環(huán)多，鉆孔數目多，炮眼利用率低，炸藥消耗大，樁井成形不理想，超挖、欠挖現象嚴重等諸多問題[2-3]。影響了施工質量，制約了施工進度，增加了施工成本，也是當今小斷面樁井爆破開挖所面臨的技術難題。

開展小斷面中深樁井一次成型深孔爆破新技術研究，對實現“安全可靠、自主創(chuàng)新、經濟合理、環(huán)境友好、國際一流”的優(yōu)質精品工程目標，具有現實意義。同時可以兼顧應急搶險的目的，做到功能上的二合一，提高其利用率和使用范圍。

2 總體方案及關鍵技術

2.1 總體方案

特高壓輸電線路樁井一次爆破成型總體方案為：周邊空（一次成型孔）大角度雙聚能預裂爆破，掏槽孔采用大空孔掏槽，輔助孔采用孔內延期分層爆破；爆破過程中首先周邊孔預裂爆破，一次形成整個樁井的井壁，200ms延時后一層輔助孔逐孔起爆，一定延時后分層依次起爆，大空孔掏槽孔僅在底部進行一定量裝藥并填塞；如一次爆破深度較深時，增加鉆鑿輔助孔Ⅱ，分布于周邊孔與輔助孔之間，采用深孔水間隔裝藥，增加爆破效果，并保護井壁不被破壞。

2.2 關鍵技術

特高壓輸電線路樁井一次爆破成型關鍵技術：

（1）潛孔鉆機深孔鑿巖偏斜率控制技術。潛孔鉆機與常見鑿巖機比較，其具有鉆孔直徑大、鉆孔深度大、效率高、適應范圍廣等特點，是當前常用的大型鑿巖設備。但潛孔鉆機鉆孔時，隨著鉆孔延深，鉆桿在偏轉力矩的作用下會逐漸產生偏斜甚至彎曲，從而導致鉆進方向發(fā)生一定變化，實際鉆孔軌跡偏離設計軌跡，類似現象稱為鉆孔偏斜。受自然、技術及人為因素影響，目前技術條件下，潛孔鉆機在鑿巖施工過程中常出現一定程度的鉆孔偏斜，尤其在中、深孔鉆孔施工中較為明顯。鑿巖偏斜率的產生對樁井能否一次爆破成型具有較大的影響。施工中，必須根據地形、地質和相關技術條件，合理設計鉆孔的軌跡，同時，為減小鑿巖偏斜率分別從鉆機作業(yè)平臺改造（場地進行混凝土澆筑找平）、潛孔鉆機鉆壓鉆速等鉆機參數控制等方面進行作業(yè)。

（2）大角度雙聚能預裂爆破技術。雙聚能槽藥卷的成形技術和確保聚能射流能夠沿著預裂面發(fā)揮氣刃作用的對中技術，使爆破應力波作用、高壓氣體的膨脹作用、聚能射流的氣刃作用，在巖體形成裂隙的瞬間能夠有機結合、相互作用，從而完成了將預裂爆破和聚能作用的有機結合，實現了聚能預裂爆破技術的生產應用。大角度雙聚能預裂爆破技術是根據特高壓輸電線路樁井一次爆破成型需要，對雙聚能預裂爆破技術的改進，主要根據樁井的截面尺寸調整雙聚能的角度，保證樁井井壁的一次成型，同時還大大減小了爆破對樁井井壁巖體的危害，增強井壁巖石的穩(wěn)定性。

（3）高精度數碼雷管分層逐孔起爆技術。高精度數碼雷管技術無論是在國內還是國外都是非常成熟的技術，每發(fā)雷管在生產過程中經過多重工序檢驗，產品性能穩(wěn)定，可靠性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的雷管。爆破作業(yè)中，電子雷管組網后能實現在線重復檢測，為網絡爆破提供了可靠的檢測手段。SF-A型電子雷管延時精度為±1ms，全網絡延期時間精度為±2ms，誤差不會疊加，在0—8000ms的延時范圍內，用戶可根據需求以大于4ms間隔任意選擇延期時間。實際施工中利用數碼雷管延期精度高，使用安全等特點，合理設計爆破參數，達到了巖石分層逐孔起爆的效果。高精度數碼雷管是我國爆破行業(yè)發(fā)展的重點技術之一。通過本文的研究把高精度數碼雷管技術引入到輸變電工程中，同時也具有特殊的意義。

（4）中深孔水壓爆破技術。掘進水壓爆破是“往炮眼中一定位置注入一定量的水，用專用的‘炮泥回填堵塞炮眼”，利用水中傳播沖擊波對水的不可壓縮性和爆炸能量經過水傳遞到圍巖的無損性。同時，水在爆炸氣體膨脹作用下形成的“水楔”效應，有利于巖石的有效破碎，炮孔中的水也可以起到霧化降塵作用，較少爆破粉塵對環(huán)境的污染。本文采用中深孔水壓爆破新技術，可以有效保證樁井一次爆破成型效果、減少了裝藥量，同時起到了降低爆破危害效應的作用。

3 爆破參數及技術實現

本文結合蒙西-天津南1000kV特高壓線路工程10標樁井爆破開挖施工開展相關研究。在施工點附近類似基礎樁基地質開挖區(qū)域巖石結構為砂巖，井口以下0.6 m 段為泥質砂巖，然后是約0.15m 的砂質泥巖，下面是粉紅色砂巖。砂巖的抗壓強度為65～75Mpa，巖質較硬，層理欠發(fā)育，巖石較完整，具備開挖的良好條件。樁井設計開挖直徑2.5m，深6米。

3.1 爆破參數

根據總體爆破方案，爆破參數設計如下：

（1）炮孔直徑。掏槽孔、輔助孔和周邊孔的炮孔直徑均取90mm，作為自由面和補償空間的空孔直徑取90mm。

（2）炮孔深度。掏槽孔、輔助孔孔深6.5m，周邊孔孔深7m。

（3）布孔參數。周邊孔孔距0.87m，共計布設9個孔；輔助孔孔距0.63，共計布設6個孔；中間空孔作為掏槽孔。炮孔布設如圖2所示。

3.2 炮孔布置及鉆孔

炮孔按照設計要求精確布孔，實際施工如圖3所示，鉆孔時采用潛孔鉆或地質鉆進行鉆孔作業(yè)（根據施工地形條件選擇），要保證鉆孔的鉛直性，施工中為減小鑿巖偏斜率分別從鉆機作業(yè)平臺改造（場地進行混凝土澆筑找平）、潛孔鉆機鉆壓鉆速等鉆機參數控制等方面進行作業(yè)，誤差不得大于5‰。

3.3 技術實現

周邊空（一次成型孔）采用大角度雙聚能預裂爆破（圖4所示），大角度雙聚能預裂爆破技術是根據特高壓輸電線路樁井一次爆破成型需要，對雙聚能預裂爆破技術的改進，主要根據樁井的截面尺寸調整雙聚能的角度，保證樁井井壁的一次成型，同時還大大減小了爆破對樁井井壁巖體的危害，增強井壁巖石的穩(wěn)定性；掏槽孔采用大空孔掏槽，底部設置拋渣藥包，輔助孔采用孔內延期分層爆破。爆破過程中首先周邊孔預裂爆破，一次形成整個樁井的井壁，200ms延時后一層輔助孔逐孔起爆，一定延時后分層依次起爆，大空孔掏槽孔僅在底部進行一定量裝藥并填塞，起到拋渣的作用。如一次爆破深度較深時，增加鉆鑿輔助孔Ⅱ，分布于周邊孔與輔助孔之間，采用深孔水間隔裝藥，增加爆破效果，并保護井壁不被破壞，保證了樁井一次爆破成型效果、提高了裝藥能量利用率，同時起到了降低爆破粉塵等危害效應的作用。

該技術設計合理，可以達到樁井一次爆破成型的目的，樁井壁面得到保護，爆破危害效應可以得到較好控制；但是，該技術存在裝藥結構較復雜，爆破作業(yè)人員需要經過一定時間的針對性培訓，高精度數碼雷管購買地區(qū)性差異較大等問題。

4 爆破效果

采用大角度雙聚能預裂爆破、高精度數碼雷管分層逐孔起爆、中深孔水壓爆破相結合的樁井一次爆破成型技術，可以在巖質較硬、層理欠發(fā)育、巖石較完整地質條件下，一次爆破開挖深度4-6m樁井。具體爆破后清理效果如圖6所示。

爆破過程中，在距離爆破中心25m處基巖上設置了爆破振動監(jiān)測儀（圖7所示），對豎井爆破所引起的地面質點振動速度進行了監(jiān)測。圖8為爆破振動監(jiān)測儀測得的該處垂直振動速度波形，從圖形分析可以看出，整體波形較分散，與微差延時吻合，爆破震動得到了有效的控制。

5 結論

特高壓輸電線路樁井一次爆破成型關鍵技術，采用大角度雙聚能預裂爆破、高精度數碼雷管分層逐孔起爆、中深孔水壓爆破相結合的方式，是樁井爆破開挖技術的一次創(chuàng)新。

該技術基本解決了傳統(tǒng)輸變電工程基礎爆破開挖方法存在爆破施工循環(huán)多，鉆孔數目多，炮眼利用率低，炸藥消耗大，樁井成形不理想，超挖、欠挖現象嚴重等制約特高壓電網工程建設發(fā)展的諸多實際問題，可以使深基坑開挖減少人工作業(yè)量，降低安全風險。同時可以兼顧應急搶險的目的，做到功能上的二合一，提高其利用率和使用范圍。同時可推廣到國民生產各個行業(yè)中涉及樁井爆破開挖的項目。

該技術對于工程地質情況要求較高，土石堅硬系數8—18的裂隙不發(fā)育巖石區(qū)域施工效果理想。但是對于節(jié)理裂隙較發(fā)育地區(qū)實施該技術，相關爆破設計與參數還需進行進一步的研究。

參考文獻：

[1]孫桂喜，魏日華，付廷伍.豎井爆破開挖控制技術[J].東北水利水電，2007，25（278）：16-18.

[2]張義平，陳壽如，王茂玲.豎井深孔分層爆破法的探討及應用[J].采礦技術，2002，2（02）：73-75.

[3]杜立紅.淺析豎井、斜井施工方法[J].大眾科技，2005（83）：118-119.

[4]朱俊杰，李曉陽，王軍等.白蓮河抽水蓄能電站豎井開挖施工[J]. 水利水電技術，2008，39（12）：64-67.

[5]張甫元，崔建井.立井凍結段爆破施工安全技術[J].煤炭技術，2003，2（22）：61-63.

[6]1000kV架空送電線路施工及驗收規(guī)范（Q/GDW1153-2012）[S].

[7]1000kV架空送電線路工程施工質量檢驗及評定規(guī)程（Q/GDW1163-2012）[S].

作者簡介：余俊（1981-），男，安徽宣城人，本科，工程師，主要從事輸變電線路施工管理。