白 毅，段志文，田德智，顧利超

(1.中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610000；2. 華電西藏能源有限公司大古水電分公司，西藏 山南 856000)

1 預(yù)裂爆破中易出現(xiàn)的質(zhì)量問題以及原因分析

高邊坡預(yù)裂施工工藝復(fù)雜、施工強(qiáng)度高、工程量大是水電站邊坡開挖的特點(diǎn)，邊坡預(yù)裂爆破的質(zhì)量、能否及時(shí)跟進(jìn)，是后續(xù)驗(yàn)收、支護(hù)以及開挖施工進(jìn)度的關(guān)鍵。在邊坡預(yù)裂爆破施工工藝過程中，需通過對爆破試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)，不斷分析優(yōu)化，找到質(zhì)量問題的關(guān)鍵；對每一步工藝節(jié)點(diǎn)進(jìn)行過程控制，最終才能有效確保邊坡開挖預(yù)裂的成型質(zhì)量。

邊坡預(yù)裂爆破的相關(guān)技術(shù)要求：

1)預(yù)裂縫要貫穿且在地表形成一定開裂寬度。成型質(zhì)量要求中等堅(jiān)硬巖石開裂縫寬≥1.0 cm；堅(jiān)硬巖石.縫寬應(yīng)達(dá)到1.0 cm以上。

2)相鄰兩殘孔間巖面不平整度不大于15 cm(預(yù)裂面不平整度是指預(yù)裂孔所形成的預(yù)裂面的不平整程度)，殘留孔壁不允許有明顯的爆破裂隙。

3)在開挖預(yù)裂面上，殘留孔痕跡間距應(yīng)與開孔孔距一致，整個(gè)預(yù)裂面上的殘留孔痕跡應(yīng)當(dāng)均勻分布；對完整的巖體，成型質(zhì)量要求殘留孔痕跡保存率應(yīng)達(dá)到85%以上，對較完整和較破碎的巖體，成型質(zhì)量要求殘留孔痕跡保存率應(yīng)達(dá)到65%以上；對破碎的巖體，成型質(zhì)量要求殘留孔保存率應(yīng)達(dá)到20%以上。

1.1 爆破后未形成預(yù)裂縫或孔口掀抬

未形成預(yù)裂縫的主要原因有預(yù)裂孔裝藥參數(shù)不理想、未形成不耦合裝藥等。裝藥參數(shù)不理想，孔底加強(qiáng)段藥量過小爆破沖擊波無法撕裂巖石，爆破能量直沖孔口，將孔口堵塞物甚至連帶藥卷沖出孔外，導(dǎo)致孔內(nèi)泄壓，無法達(dá)到預(yù)裂爆破效果。

孔口掀抬的主要原因是孔口堵塞段過小，爆破產(chǎn)生壓力直沖孔口，導(dǎo)致孔口掀抬。

1.2 開挖輪廓面平整度差

導(dǎo)致開挖輪廓面平整度差的原因有地質(zhì)原因和人為原因。地質(zhì)條件差的巖石可采用減小線裝藥密度或調(diào)整孔口間距來減少影響程度。鉆工不熟練、方位角誤差、傾角誤差、放線誤差等人為因素是造成爆破后開挖輪廓面凹凸不平的原因。

1.3 超欠挖嚴(yán)重

出現(xiàn)超欠挖的原因有很多，樣架不牢靠、孔位不準(zhǔn)確、現(xiàn)場施工監(jiān)管不力、測角度儀器精密度差等都是導(dǎo)致超欠挖嚴(yán)重的因素。鉆機(jī)在施工過程中，在沖擊力作用下，鉆機(jī)架設(shè)位置發(fā)生偏移，或樣架鋼管發(fā)生變形，扣件松脫，造成鉆機(jī)鉆進(jìn)方位角及傾角發(fā)生改變，爆破后的預(yù)裂面自然會存在超欠挖嚴(yán)重的問題；孔位測量放樣偏差和樣架未經(jīng)效核，造成孔位精度達(dá)不到要求，施工過程中工人依靠卷尺測量孔距進(jìn)行開孔造孔作業(yè)，導(dǎo)致下鉆位置偏移和樣架偏移，爆破后也會存在較嚴(yán)重超欠挖現(xiàn)象；在鉆孔施工過程中，若測角度儀器精密度差，方位角及傾角測量存在偏差，隨著鉆孔深度增加，角度偏移越大，不但會出現(xiàn)嚴(yán)重超欠挖現(xiàn)象，而且會存在交叉孔、八字孔等質(zhì)量問題。

1.4 預(yù)裂孔殘孔率低

殘孔率過低主要與預(yù)裂孔的裝藥結(jié)構(gòu)有關(guān)，藥量過大和孔口堵塞段過短都會導(dǎo)致殘孔率低。藥量大和空口堵塞段過短的直接結(jié)果就是孔內(nèi)爆破沖擊波太強(qiáng)，破壞預(yù)裂孔周圍巖石從而破壞預(yù)裂結(jié)構(gòu)面，降低殘孔率。

1.5 高邊坡預(yù)裂爆破實(shí)驗(yàn)

為確保西藏DG水電站廠壩基坑開挖高邊坡預(yù)裂爆破質(zhì)量，該工程于基坑左岸進(jìn)行預(yù)裂爆破實(shí)驗(yàn)，爆破結(jié)果如圖1、2所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)區(qū)爆破結(jié)果圖

圖2 實(shí)驗(yàn)區(qū)爆破結(jié)果圖

上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)裂孔殘孔率低，預(yù)裂面超欠挖嚴(yán)重，開挖輪廓面平整度差，爆破后未形成預(yù)裂縫或孔口掀抬，針對以上易出現(xiàn)問題，該工程及時(shí)采取以下措施，進(jìn)行預(yù)裂成型質(zhì)量控制。

2 預(yù)裂成型質(zhì)量過程控制

預(yù)裂爆破作業(yè)主要工序如下：

爆破設(shè)計(jì)及審批→鉆爆施工工作面清理、找平→基礎(chǔ)面驗(yàn)收→測量放線及布孔→鉆孔參數(shù)技術(shù)交底→搭設(shè)樣架、架鉆→鉆孔→清孔→鉆孔質(zhì)量驗(yàn)收→驗(yàn)收合格(不合格孔回填砂漿重新造孔)→爆破申請→爆破前技術(shù)交底→裝藥及聯(lián)網(wǎng)→爆破網(wǎng)絡(luò)檢查及驗(yàn)收→起爆→爆破后安全檢查→爆破效果分析及總結(jié)。

2.1 爆破設(shè)計(jì)控制

在鉆爆施工前，技術(shù)、質(zhì)量、施工人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合爆破區(qū)域地質(zhì)巖層情況，根據(jù)前期爆破試驗(yàn)效果、此次作業(yè)現(xiàn)場情況及上次爆破總結(jié)等確定鉆爆參數(shù)、起爆方式、聯(lián)網(wǎng)方式等，從而進(jìn)行此次爆破設(shè)計(jì)。爆破設(shè)計(jì)內(nèi)容包含：孔位布置圖、剖面圖(含局部大樣)、爆破網(wǎng)絡(luò)聯(lián)線圖、裝藥結(jié)構(gòu)圖、鉆爆參數(shù)、藥量計(jì)算說明、本次爆破區(qū)域地質(zhì)描述及爆破設(shè)計(jì)說明等。爆破設(shè)計(jì)必須由項(xiàng)目部審批，后報(bào)監(jiān)理部審批，審批合格后嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行鉆爆作業(yè)，以便爆破作業(yè)完成后針對各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行結(jié)果分析、總結(jié)，并不斷優(yōu)化。

2.2 鉆爆作業(yè)面清理、找平

鉆爆作業(yè)區(qū)域清理基礎(chǔ)面開口線位置必須清理干凈，確保后續(xù)測量放點(diǎn)高程、孔位準(zhǔn)確。主爆孔區(qū)域找平，確保主爆孔鉆孔設(shè)備能夠方便施工。主爆孔孔位浮渣必須清理干凈，確保測量放出孔位、高程準(zhǔn)確。

2.3 測量放線及布孔控制

測量放線過程應(yīng)由測量人員和現(xiàn)場施工管理人員共同參與并嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行，并由測量隊(duì)長二次復(fù)核，孔位、孔斜、高程等必須準(zhǔn)確?？孜黄畈坏么笥诳拙嗟?%。預(yù)裂孔的點(diǎn)位和方向點(diǎn)應(yīng)當(dāng)逐孔進(jìn)行測放，孔位和方向點(diǎn)必須由現(xiàn)場施工管理人員和質(zhì)量管理人員進(jìn)行驗(yàn)收，以保證鉆機(jī)方位控制的精度。

測放出的孔位及方向點(diǎn)用紅油漆進(jìn)行噴涂標(biāo)示。對沒個(gè)孔進(jìn)行編號并保護(hù)。放線及布孔結(jié)束后，計(jì)算出各個(gè)孔深及傾角，并在第一時(shí)間組織鉆爆施工班組進(jìn)行書面交底。

2.4 搭設(shè)樣架控制

樣架搭設(shè)過程由測量全程控制，按照預(yù)裂孔的位置搭設(shè)樣架，樣架固定樁位使用手風(fēng)鉆造80 cm深錨樁孔，插入1.0 m長鋼管形成錨樁，樣架采用5 mm壁厚48 mm直徑架管搭設(shè)，確保樣架的剛度及穩(wěn)定性；樣架搭設(shè)完成后，測量效核樣架工作面橫桿的水平度以及豎桿的傾角，并在橫桿上標(biāo)示出對應(yīng)各預(yù)裂孔固定鉆機(jī)的點(diǎn)位，施工人員按照所示點(diǎn)位進(jìn)行架鉆；鉆機(jī)固定在樣架后先進(jìn)行人工粗調(diào)，然后進(jìn)行測量微調(diào)直至準(zhǔn)確無偏差，以保證鉆桿方位角、傾角滿足設(shè)計(jì)要求。質(zhì)檢人員和施工管理人員要對樣架進(jìn)行復(fù)查、驗(yàn)收，主要對資源配置、樣架穩(wěn)定性、孔位準(zhǔn)確性以及鉆機(jī)在各方向的角度進(jìn)行復(fù)查，復(fù)查后要對可預(yù)見性的問題進(jìn)行預(yù)防并采取措施控制，復(fù)檢合格后才能進(jìn)行造孔施工。

圖3 搭設(shè)樣架過程控制圖

2.5 鉆孔過程控制

預(yù)裂孔鉆孔過程中，現(xiàn)場技術(shù)員與質(zhì)檢員進(jìn)行旁站，并按照鉆孔參數(shù)對各個(gè)孔進(jìn)行檢查，監(jiān)督鉆工在開孔10、20、50、80 cm處進(jìn)行鉆機(jī)傾角和方位角的檢查，之后每米檢查一次，終孔時(shí)使用有刻度標(biāo)示的鉆桿進(jìn)行孔深控制，孔深偏差不大于5 cm。鉆孔過程中，要求鉆工詳細(xì)記錄造孔記錄，尤其是鉆孔過程中各孔深位置的返塵情況，以便于裝藥聯(lián)線時(shí)對不同地質(zhì)層的裝藥情況進(jìn)行調(diào)整。鉆孔開孔時(shí)應(yīng)當(dāng)降低沖壓壓力，緩慢開孔，孔口附近鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)當(dāng)采用低壓力、低鉆速進(jìn)行，確保出現(xiàn)方位角或傾角偏差時(shí)能夠及時(shí)調(diào)整過來。同時(shí)，現(xiàn)場技術(shù)員和質(zhì)檢員應(yīng)當(dāng)隨時(shí)檢查樣架與鉆機(jī)連接的牢固性。預(yù)裂孔傾角及方位角的監(jiān)測采用地質(zhì)羅盤進(jìn)行測量控制，當(dāng)傾角偏差>0.3°、方位角偏差>0.5°或鉆機(jī)固定卡扣松動、鉆機(jī)不穩(wěn)定時(shí)，必須停鉆并采取糾偏措施，待糾偏完成后再進(jìn)行鉆孔作業(yè)。鉆孔完成后，進(jìn)行逐孔檢查驗(yàn)收(傾角偏差≤0.3°、方位角偏差≤0.5°、孔深偏差≤5 cm)。

2.6 爆破前技術(shù)交底

在鉆孔驗(yàn)收合格后，結(jié)合鉆孔記錄現(xiàn)場分析并推斷預(yù)裂面局部巖層情況，并根據(jù)分析結(jié)果現(xiàn)場調(diào)整局部線裝藥密度，降低對軟弱夾層和巖石破碎帶的爆破影響，從而控制預(yù)裂面超欠挖，提高預(yù)裂面殘孔率和平整度。將調(diào)整后裝藥參數(shù)、聯(lián)線方式現(xiàn)場對裝藥工進(jìn)行技術(shù)交底。

2.7 爆破控制

裝藥以及聯(lián)線必須按照爆破設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行裝藥聯(lián)線。預(yù)裂藥卷要求按設(shè)計(jì)間距牢固的綁扎在寬3～4 cm竹片上，竹片如需搭接時(shí)必須保證搭接部位綁扎牢固，竹片背藥側(cè)靠近預(yù)裂殘孔保留面?？椎准訌?qiáng)裝藥段嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行加強(qiáng)裝藥，孔口堵塞段用編織袋堵塞，并用炮泥進(jìn)行堵塞覆蓋，確?？變?nèi)不出現(xiàn)耦合性裝藥及爆破沖擊波泄壓的情況發(fā)生，保證預(yù)裂爆破成型質(zhì)量。聯(lián)網(wǎng)施工過程中，現(xiàn)場技術(shù)員及質(zhì)量管理人員對聯(lián)網(wǎng)過程全程監(jiān)督管理，炮工應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)線圖施工，導(dǎo)爆索連接采用扭結(jié)法，搭接長度>30 cm，且要求主干索、支干索和引爆索順傳爆方向的夾角<90°，以免出現(xiàn)啞炮。

圖4 高邊坡預(yù)裂爆破效果圖

圖5 高邊坡預(yù)裂爆破效果圖

2.8 預(yù)裂成型質(zhì)量

通過上述各項(xiàng)質(zhì)量措施控制，西藏DG水電站廠壩基坑高邊坡預(yù)裂爆破效果明顯提高，預(yù)裂孔殘孔率較高，預(yù)裂面超欠挖控制優(yōu)良，開挖輪廓面平整度完好，預(yù)裂爆破質(zhì)量得到了有效控制，效果圖如圖4、圖5。

3 結(jié) 語

預(yù)裂爆破是一項(xiàng)技術(shù)要求嚴(yán)格、施工過程要求嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋乒に?，在施工過程中只要能夠準(zhǔn)確地找出產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因，采取相應(yīng)的控制措施，質(zhì)量問題就能夠有效地避開，爆破成型質(zhì)量也就有了保證。影響預(yù)裂爆破成型質(zhì)量的因素還有很多，我們要對具體問題進(jìn)行分析并采取措施，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范要求施工，才能夠確保預(yù)裂爆破質(zhì)量。