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        兩河口水電站砂板巖壩肩開(kāi)挖爆破試驗(yàn)研究

        2021-05-10 07:21:32
        四川水利 2021年2期
        關(guān)鍵詞:設(shè)計(jì)

        張 偉

        (中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司,成都,610091)

        1 概述

        1.1 工程概況

        兩河口水電站大壩心墻混凝土蓋板基礎(chǔ)邊坡從高程2615m至2875m,高差260m,其中左岸壩肩開(kāi)挖高程為2615m至2995m,2875m以下坡比為1∶1.3。

        1.2 地質(zhì)條件

        兩河口水電站左壩肩開(kāi)挖邊坡地形坡度約55°,出露巖性主要以變質(zhì)粉砂巖夾粉砂質(zhì)板巖為主,局部為粉砂質(zhì)板巖和薄層狀變質(zhì)砂巖夾粉砂質(zhì)板巖。邊坡巖體主要位于弱卸荷、弱下風(fēng)化帶,局部位于強(qiáng)卸荷、弱上風(fēng)化帶內(nèi),上游側(cè)邊坡出露斷層與坡面相交角度較大、陡傾下游,破碎帶主要由碎裂巖、片狀巖及糜棱巖組成。

        2 試驗(yàn)?zāi)康募霸囼?yàn)內(nèi)容

        2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

        通過(guò)對(duì)比試驗(yàn),根據(jù)預(yù)裂爆破、光面爆破后效果及爆破聲波檢測(cè)成果,確定兩河口砂板巖質(zhì)壩肩開(kāi)挖爆破采取的方式、線裝藥密度及裝藥結(jié)構(gòu)。

        2.2 試驗(yàn)內(nèi)容

        在左壩肩坡比1∶1.3的邊坡,高程2820m~2810m進(jìn)行預(yù)裂爆破和光面爆破試驗(yàn)。以壩軸線為界,上游側(cè)(壩)0-028.37~(壩)0±000.00范圍邊坡采用預(yù)裂爆破,下游側(cè)(壩)0±000.00~(壩)0+025.93范圍邊坡采用光面爆破,并對(duì)爆破聲波數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,確定適用于左壩肩2875m以下1∶1.3坡比邊坡開(kāi)挖的爆破方式及參數(shù)。

        3 試驗(yàn)過(guò)程

        3.1 測(cè)量放樣

        由測(cè)量隊(duì)對(duì)每個(gè)預(yù)裂孔、光爆孔孔位放樣,孔距均為80cm。

        3.2 鉆孔樣架

        預(yù)裂孔、光爆孔鉆孔前搭設(shè)鉆孔樣架。樣架貼開(kāi)挖坡面搭設(shè),坡面設(shè)置C25@1m插筋,固定樣架鋼管。為滿足下一臺(tái)階鉆機(jī)架鉆要求,采用技術(shù)性超欠挖進(jìn)行開(kāi)挖,孔口欠挖10cm,孔底超挖50cm,故鉆孔角度(即鋼管導(dǎo)向夾角)為38.22°,樣架由測(cè)量放樣后,利用量角器和坡度尺等進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整,最后再由測(cè)量?jī)x器進(jìn)行校核。鉆孔樣架設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1。

        圖1 鉆孔樣架設(shè)計(jì)

        3.3 鉆孔

        3.3.1 預(yù)裂、光爆孔

        預(yù)裂、光爆鉆孔采用QZJ-100B潛孔鉆,鉆孔直徑φ89。預(yù)裂孔及光爆孔間距均為80cm,孔底超深50cm。

        開(kāi)鉆前先由測(cè)量人員按爆破設(shè)計(jì)布孔參數(shù)放出開(kāi)孔位置,采用紅油漆在現(xiàn)場(chǎng)做好標(biāo)識(shí),由現(xiàn)場(chǎng)管理員對(duì)鉆孔人員發(fā)出鉆孔任務(wù)書(shū)(鉆孔位置、角度、深度、孔數(shù)),鉆孔人員按照鉆孔任務(wù)書(shū)所示角度將鉆機(jī)采用鋼管樣架固定,采用扣件將鉆機(jī)導(dǎo)軌和樣架連接穩(wěn)固,鉆機(jī)就位后用坡度尺和其他測(cè)量?jī)x器檢查鉆孔傾角和孔向,鉆孔鉆進(jìn)30cm左右時(shí)調(diào)校鉆孔偏斜度,確保在設(shè)計(jì)輪廓面內(nèi)鉆孔成孔,鉆孔過(guò)程中隨時(shí)對(duì)鉆孔深度和角度進(jìn)行糾偏調(diào)整。

        3.3.2 緩沖、主爆孔

        緩沖孔、主爆孔采用CM351鉆機(jī)或D7液壓鉆機(jī)鉆孔,鉆孔直徑φ115,預(yù)裂爆破區(qū)域間排距4.0m×4.5m,光面爆破區(qū)域間排距3.0m×4.0m,孔深均為13.2m,鉆孔時(shí)若出現(xiàn)飄孔,需將成孔深度減少至10m~12m,孔底超深80cm。

        在鉆孔布孔時(shí)需避開(kāi)軟弱夾層,由質(zhì)檢員對(duì)鉆孔孔網(wǎng)參數(shù)及質(zhì)量進(jìn)行檢查,要認(rèn)真檢查鉆孔間排距、角度及深度等控制性技術(shù)指標(biāo)是否滿足要求。

        鉆機(jī)就位后用自制量角器或地質(zhì)羅盤(pán)及坡度尺檢查鉆孔孔向和傾角,鉆孔鉆進(jìn)50cm左右時(shí)檢查和調(diào)校鉆孔偏斜度,確保鉆孔質(zhì)量。鉆孔完成后采用水泥紙將孔口堵好,以防石渣落入孔內(nèi)堵孔。若出現(xiàn)嚴(yán)重塌孔導(dǎo)致無(wú)法成孔時(shí)需進(jìn)行換位鉆孔。

        3.3.3 鉆孔質(zhì)量要求。

        (1)鉆孔孔位應(yīng)根據(jù)爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)放樣。

        (2)主爆孔鉆孔實(shí)際孔位與設(shè)計(jì)孔位的偏差不宜大于孔間排距的8%。

        (3)鉆孔傾角與方向偏差,主爆孔不宜大于2°,預(yù)裂爆破和光面爆破孔不宜大于1°。

        (4)鉆孔開(kāi)鉆角度應(yīng)符合爆破設(shè)計(jì)的規(guī)定。緩沖、主爆孔深允許偏差宜為+20cm,預(yù)裂、光面爆破孔宜為±5cm。

        (5)鉆孔完成后清除孔內(nèi)積水和巖渣,并對(duì)孔口簡(jiǎn)易封堵進(jìn)行保護(hù)。

        (6)對(duì)鉆孔堵塞后不能裝藥的孔進(jìn)行掃孔或重鉆。

        3.4 驗(yàn)孔

        每個(gè)鉆孔完畢后,進(jìn)行孔深的檢查。預(yù)裂孔超深時(shí)先回填,后裝藥。在鉆孔鉆進(jìn)過(guò)程中,進(jìn)行孔的方位角和傾角的檢查;在所有的鉆孔工作完畢后,進(jìn)行孔深、孔位角、傾角等孔網(wǎng)參數(shù)的檢查。所有鉆孔的參數(shù)誤差需在設(shè)計(jì)范圍內(nèi),否則需重新進(jìn)行鉆孔或掃孔處理。

        3.5 裝藥及裝藥結(jié)構(gòu)

        3.5.1 預(yù)裂爆破

        預(yù)裂孔采用不耦合間隔裝藥,底部加強(qiáng)裝1200g,每30cm裝1/3節(jié)φ32藥卷,按裝藥設(shè)計(jì)間隔布置在竹片和導(dǎo)爆索上,竹片和藥串放入預(yù)裂孔內(nèi),藥串面向巖體開(kāi)挖一側(cè)。標(biāo)準(zhǔn)段線裝藥密度為223g/m,孔口段每30cm裝1/4節(jié)φ32藥卷,共3支,堵塞長(zhǎng)度為201cm,單孔裝藥量為4.23kg,平均線裝藥密度257g/m。預(yù)裂爆破孔設(shè)計(jì)裝藥結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

        圖2 預(yù)裂爆破裝藥結(jié)構(gòu)

        緩沖孔及主爆孔采用耦合連續(xù)裝藥,緩沖孔單孔裝藥量為53kg,主爆孔單孔裝藥量為133kg,堵塞長(zhǎng)度均為260cm,炸藥單耗為0.45kg/m3。

        3.5.2 光面爆破

        光爆孔采用不耦合間隔裝藥,底部加強(qiáng)裝藥800g,每33cm裝1/3節(jié)φ32藥卷,按裝藥設(shè)計(jì)間隔布置在竹片和導(dǎo)爆索上,竹片和藥串放入光爆孔內(nèi),藥串面向巖體開(kāi)挖一側(cè)。標(biāo)準(zhǔn)段線裝藥密度為203g/m,孔口段每30cm裝1/4節(jié)φ32藥卷,共3支,堵塞長(zhǎng)度為203cm,單孔裝藥量為3.7kg,平均線裝藥密度219g/m。光面爆破孔設(shè)計(jì)裝藥結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

        圖3 光面爆破裝藥結(jié)構(gòu)

        緩沖孔及主爆孔采用耦合連續(xù)裝藥,緩沖孔單孔裝藥量為55kg,主爆孔單孔裝藥量為137kg,堵塞長(zhǎng)度均為260cm,炸藥單耗為0.45kg/m3。

        3.5.3 堵塞

        預(yù)裂孔及光爆孔藥串安裝入孔后,用紙團(tuán)等松軟物質(zhì)壓在藥柱上,孔口段采用細(xì)巖砂堵塞搗實(shí),堵塞長(zhǎng)度2m左右,緩沖孔和主爆孔堵塞長(zhǎng)度不小于2.5m~3.0m。

        3.6 起爆網(wǎng)絡(luò)

        預(yù)裂孔、光爆孔、緩沖孔、主爆孔起爆網(wǎng)絡(luò)采用孔內(nèi)延時(shí),孔外分段,電雷管一同起爆。預(yù)裂爆破,預(yù)裂孔先于主爆孔起爆;光面爆破,主爆孔先于光爆孔起爆。

        3.6.1 預(yù)裂爆破

        預(yù)裂爆破采用非電導(dǎo)爆索起爆,毫秒導(dǎo)爆管繼爆,10孔一響,最大單響藥量為42.3kg,預(yù)裂孔與主爆孔同一網(wǎng)絡(luò)起爆,預(yù)裂孔先行起爆,起爆時(shí)間超前相鄰主爆孔100ms以上。緩沖孔、主爆孔采用雙導(dǎo)爆管反向起爆,最大單響藥量為266kg。起爆網(wǎng)絡(luò)采用電雷管起爆。

        3.6.2 光面爆破

        光面爆破采用非電導(dǎo)爆索起爆,毫秒導(dǎo)爆管繼爆,10孔一響,最大單響藥量為37kg,光爆孔與主爆孔同一網(wǎng)絡(luò)起爆,光爆孔最后起爆,起爆時(shí)間較相鄰主爆孔晚100ms以上。緩沖孔、主爆孔采用雙導(dǎo)爆管反向起爆,最大單響藥量為274kg,起爆網(wǎng)絡(luò)采用電雷管起爆。

        3.7 爆破聲波檢測(cè)

        在爆破試驗(yàn)期間,對(duì)左壩肩預(yù)裂與光面爆破對(duì)比試驗(yàn)進(jìn)行了聲波檢測(cè)。共布置了6組爆前爆后單孔聲波和3組爆前爆后對(duì)穿聲波測(cè)試進(jìn)行檢測(cè)。

        4 爆破效果對(duì)比分析

        預(yù)裂爆破試驗(yàn)段為心墻基礎(chǔ)下游側(cè),邊坡巖體強(qiáng)風(fēng)化、大部分較為破碎,爆破后殘孔率為25%,不平整度小于15cm。

        光面爆破試驗(yàn)段為心墻基礎(chǔ)上游側(cè),邊坡巖體弱風(fēng)化、部分較為完整,爆破后殘孔率為73%,滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求,但不平整度大于15cm。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果來(lái)看,由于光爆孔間距大、裝藥量較小,致使相鄰兩殘留炮孔間不平整度平均為18cm。

        根據(jù)爆破損傷檢測(cè),單孔聲波和對(duì)穿聲波在1.0m、2.0m、5.0m各處衰減率均未超過(guò)10%,滿足設(shè)計(jì)要求,說(shuō)明預(yù)裂、光爆裝藥量及單響藥量適中,但仍有調(diào)整空間,可進(jìn)一步優(yōu)化。

        5 總結(jié)及建議

        通過(guò)預(yù)裂爆破與光面爆破對(duì)比,爆破后殘孔率均滿足設(shè)計(jì)要求,但光面爆破不平整度大于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值,且單孔聲波及對(duì)穿聲波衰減率大于預(yù)裂爆破,對(duì)邊坡?lián)p傷較大。若采用光面爆破,則需減小緩沖孔與光爆孔距離及光爆孔間距,同時(shí)需采用預(yù)留保護(hù)層并減小梯段高度的方式施工,需多次進(jìn)行試驗(yàn)比選最優(yōu)參數(shù)才能取得更好的效果,那么就會(huì)增加大量的施工投入,從而導(dǎo)致施工進(jìn)度緩慢,故不建議全面進(jìn)行光面爆破施工。建議后續(xù)施工中采用預(yù)裂爆破的方法進(jìn)行施工,并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)條件編制爆破設(shè)計(jì),針對(duì)不同的地質(zhì)條件,調(diào)整合理的爆破參數(shù)。

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