吳超群

(中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

1 工程概況

1.1 簡述

西泌河水庫工程混凝土骨料開采料場位于晴馬縣級公路左側(cè)，距西泌河水庫大壩壩址距離約2.8km～3.2km。料場場址由原貴州省勘探設(shè)計院選址并編寫地勘初步報告，形成勘探成果。料場分布位置位于地下水位以上，開采不受地下水影響。料場分布面積約8.0萬m2，有用層平均開采厚度20.0m，無用層主要為溶蝕風(fēng)化巖體，厚3m～5m。用平均厚度法進(jìn)行有用層儲量計算，按70%的開采率，該料場石料計算儲量約112.0萬m3。

工程實施時，原規(guī)劃料場施工用地部分被晴隆縣交通局征用，為確保料場儲量滿足工程建設(shè)需要，貴陽院對料場位置進(jìn)行了調(diào)整。調(diào)整后的施工用地面積為36346.893m2,經(jīng)測算按照邊坡1∶0.5開挖，石料儲量約65萬m3，料場存儲量能滿足施工需要。

料場地表高程838m～980m，自然地形坡度20°～30°，開采高程范圍837m～926m，高度87m左右。料場開采面為順層切向坡，整個料場開挖形成后呈“П”形布置，料場周邊(外圍)設(shè)截水溝，馬道設(shè)排水溝。料場共分6個臺階，每個臺階預(yù)留3m馬道，邊坡傾角向料場內(nèi)側(cè)傾斜，后邊坡面對晴隆—馬場公路。

圖1 料場開采平面

1.2 主要工程量

1.2.1 主要開采工程量

根據(jù)招標(biāo)文件工程量清單和大壩圖紙資料，壩區(qū)各部位所需骨料計算如表1所示。

表1 各部位所需骨料計算

1.2.2 錨噴支護(hù)工程量

錨噴支護(hù)工程量見表2。

表2 采石場邊坡支護(hù)工程量

2 工程主要特征

(1)料場臨近縣道公路，爆破安全、開挖安全和運輸安全突出。

西泌河水庫工程混凝土骨料開采料場緊臨縣道公路，晴隆至馬場僅此一條縣道，公路上車輛、行人較多，爆破安全極為重要；料場自然地形坡度20°～30°，又是順層切向坡開采，容易發(fā)生順層垮塌，影響開挖，甚至發(fā)生安全事故；料場運料道路與縣道交匯，運輸車輛往返穿梭，容易發(fā)生交通安全問題。

(2)料場開采開口小，落差大，開挖量大，需按分區(qū)、分塊，自上而下開采。

料場開采施工用地面積36346.893m2，總儲量約61萬m3，根據(jù)混凝土骨料需求量，需開采量475336.3m3，其中無用料88600m3，有用料386736m3，分6層開采，每15米設(shè)置一級馬道，馬道寬3m。料場邊坡各分級馬道設(shè)計高度為15m，共分6個臺階，邊坡馬道預(yù)留1.5m厚保護(hù)層，用手風(fēng)鉆光面爆破或用破碎錘鑿除保護(hù)層，按“分區(qū)、分塊，自上而下”的原則開采，可同時布置1～2個臺階面，每個臺階規(guī)劃2個作業(yè)面。

(3)料場裂隙較發(fā)育，巖體呈層狀碎裂結(jié)構(gòu)，受裂隙及層面互相組合切割的影響，容易沿層面滑動而垮塌。

料場深層泥夾層受雨水濕潤，產(chǎn)生或加快巖體深層滑動趨勢，容易造成邊坡大面積垮塌，大量石塊將順坡滾落至晴隆-馬場公路，堵塞社會道路，甚至嚴(yán)重造成人員傷亡。開挖過程中順層切向坡也會受機(jī)械設(shè)備擾動而出現(xiàn)垮塌，損壞機(jī)械設(shè)備，危及人員安全。

3 主要施工技術(shù)

3.1 總施工程序

測量放樣→施工道路布置→風(fēng)水電布置→截水溝開挖→覆蓋層剝離→無用料剝離→開口線放樣→鉆孔爆破→石料開挖→裝車及運輸

3.2 施工布置

3.2.1 施工道路布置

從馬場公路與料場交接處高程約836m修建施工道路，施工道路呈“Z”字形由山腳盤繞到高程920m，最大轉(zhuǎn)彎半徑16.54m，道路縱向坡比控制在10%以內(nèi)。隨著料場梯段逐層下挖，施工道路相應(yīng)下降，工作面也相應(yīng)調(diào)整。

3.2.2 風(fēng)、水、電布置

3.2.2.1 供風(fēng)布置

石料場內(nèi)梯段爆破采用1臺履帶式液壓JK590C鉆機(jī)(CM351)鉆孔，1臺AIRMAN/PDSH850S型25m3/min移動空壓機(jī)供風(fēng)，供應(yīng)的φ115耗風(fēng)量為11.3m3/min，料場邊坡支護(hù)供風(fēng)采用1臺20m3/min移動空壓機(jī)供應(yīng)。

3.2.2.2 供水布置

石料場施工用水主要為邊坡支護(hù)和施工道路養(yǎng)護(hù)用水，在靠近山坳處引山溝滲水至高程846m水池，由供水管道接口取水，水池容量50m3。

3.2.2.3 供電布置

石料場主要有電動空壓機(jī)和現(xiàn)場照明用電，規(guī)劃電動空壓機(jī)和照明容量1200kVA，采取兩臺630kVA變壓器并聯(lián)使用，變壓器就近接入附近道路旁供電線路。

3.2.3 截排水及馬道布置

(1)料場頂部開采前在開采區(qū)外離開采邊線3m～5m處布置永久性截水溝，截水溝為梯形斷面，底寬80cm，深80cm，兩側(cè)坡比不陡于1∶1.5。

(2)在成型邊坡每15m設(shè)一級馬道，每級馬道上設(shè)置一道排水溝，排水溝依馬道坡腳砌筑，并在采場的兩端與截水溝匯合，排水溝凈斷面尺寸均為20cm×30cm。截排水溝邊墻和底板用M7.5漿砌石砌筑，底板采用水灰比的1∶2.5水泥砂漿抹面3cm厚。

3.3 開采方式及施工配置

按“分區(qū)、分塊，自上而下”的原則開采，可同時布置1～2個臺階面，每個臺階規(guī)劃2個作業(yè)面，每個工作面按50.0m×12.0m(長×寬)。作業(yè)面的開采鉆爆和邊坡預(yù)裂均采用1臺自帶風(fēng)的履帶式液壓JK590C鉆機(jī)(CM351)，臺階水平堅硬巖石用2～3臺手持式汽腿鉆孔進(jìn)行光爆，巖石較軟可采用一臺破碎錘鑿除。作業(yè)面布置1臺1.5m3反鏟挖裝，配4～6臺20t自卸汽車運輸。料場分區(qū)同步下降，每層次開采厚度可按13.5m分層施工，馬道保護(hù)層按1.5m控制，一次爆破開采的規(guī)?？煽刂圃?.50萬m3～1.0萬m3。

為了保證開采石料粒徑的均勻性，更好地滿足人工骨料開采要求，在開采施工中，以大孔徑的履帶式液壓JK590C鉆機(jī)為主，靠近邊坡部位的緩沖孔輔以支架式潛孔鉆機(jī)鉆孔。采取大孔距，小排距的鉆孔方式，并采用人工配合機(jī)械裝藥和采用高精度非電雷管網(wǎng)絡(luò)的方式進(jìn)行全耦合連續(xù)裝藥，微差爆破，既降低作業(yè)人員的勞動強度和生產(chǎn)成本，又可提高工作效率和機(jī)械化作業(yè)程度，且可大幅度地減少二次解炮率和加快開采施工進(jìn)度。

3.4 爆破設(shè)計

3.4.1 爆破開采

3.4.1.1 覆蓋層開挖和孤石鉆爆

料場開挖前，先在邊坡開口線外3m～5m處開挖截水溝，作好邊坡排水工作，防止降水進(jìn)入開采工作面，確保料場開挖邊坡穩(wěn)定。對巖石部分采用手風(fēng)鉆造孔裝藥爆破，人工清渣，但在土方和石方清渣能用挖掘機(jī)的部位則采用挖掘機(jī)施工。

926m～911m采用一次揭除方案，開挖前人工清除表面雜草灌木，土方采用推土機(jī)或挖掘機(jī)直接開挖，石方采用手風(fēng)鉆造孔，淺孔爆破開挖；911m以下剝離層開采前剝離干凈，開挖渣料采用CAT320D反鏟集渣裝車，20t自卸車運輸。

3.4.1.2 邊坡石方開挖

邊坡石方開挖采用自上而下分層小梯段爆破。鉆爆主要采用履帶式液壓JK590C鉆機(jī)，設(shè)計邊坡線采用預(yù)裂爆破技術(shù)按設(shè)計坡比成形。

梯段高度一般不大于15m，對存在地質(zhì)隱患問題的開挖部位，采用15m以下的梯段進(jìn)行鉆爆施工。爆破孔布置采用寬孔距、小排距梅花型布孔方式，排間或孔間用毫秒雷管微差起爆，梯段爆破施工流程見圖2。

圖2 梯段爆破工藝流程

3.4.1.3 鉆爆開挖中初步參數(shù)設(shè)計

(1)預(yù)裂爆破

采用YQ100B型鉆機(jī)造孔。

初擬預(yù)裂爆破參數(shù)：

①鉆孔孔徑：φ90mm，孔距：100cm，孔深：12.5m。

②預(yù)裂孔線裝藥密度q線=150g/m，藥卷直徑：φ32mm。裝藥結(jié)構(gòu)：采用不耦合裝藥，孔底增加藥量根據(jù)不同孔深選為q線的3～5倍，孔口段裝藥量選為q線的1/2～1/4。

③起爆網(wǎng)絡(luò)：采用V型微差起爆網(wǎng)絡(luò)。

(2)梯段爆破

巖石分層開挖，分層梯段高度15m，用履帶式液壓JK590C型鉆機(jī)造孔。

采用小區(qū)微差爆破技術(shù)，采用單耗Q=0.35kg/m3，最大段起爆藥量不大于500kg，水平保護(hù)層上部一層梯段爆破不大于150kg。鉆孔間排距按4m×5m控制，采用乳化炸藥，連續(xù)裝藥。

3.4.2 石料鉆爆、開挖及運輸

3.4.2.1 石料開采

(1)深孔梯段鉆爆

石料開采前，根據(jù)大壩石料級配的技術(shù)要求，進(jìn)行相應(yīng)規(guī)模的爆破試驗，試驗內(nèi)容包括鉆孔布置、裝藥結(jié)構(gòu)、炸藥單耗等，并根據(jù)試驗結(jié)果提交可行性報告。爆破參數(shù)見表3。

表3 石料開采邊坡梯段爆破試驗參數(shù)

(2)預(yù)裂爆破施工

石料場開挖邊坡最大高度90余米，馬道平臺寬度為3.0m，采用預(yù)裂爆破施工，維護(hù)馬道原有穩(wěn)定性，預(yù)裂孔間距0.8m～1.0m。3.0m寬的梯段馬道采用破碎錘開鑿。預(yù)裂孔爆破參數(shù)見表4。

表4 預(yù)裂孔爆破參數(shù)

預(yù)裂爆破起爆網(wǎng)絡(luò)采用非電導(dǎo)爆系統(tǒng)，導(dǎo)爆索傳爆，預(yù)裂爆破采用一個單獨的起爆網(wǎng)絡(luò)，在梯段爆破前實施。

3.4.2.2 石料挖裝與運輸

爆破生產(chǎn)出的石料主要采用1.5m3挖機(jī)進(jìn)行挖裝，采用20t自卸汽車進(jìn)行運輸，不合格的超大徑石料用反鏟選挑出來堆放一旁，待用手風(fēng)鉆鉆孔采用淺孔爆破方法解小后再運至砂石加工系統(tǒng)。

3.5 爆破安全

爆破工程必然緊密聯(lián)系安全問題，故爆破前要做好各項安全準(zhǔn)備工作，對爆破區(qū)域附近必須嚴(yán)加防范，設(shè)置警戒標(biāo)志和信號，不留死角，人員必須撤離到300m以外，機(jī)械必須撤離到200m以外，對不能撤離的設(shè)備，必須進(jìn)行遮蓋防護(hù)。

(1)采石場外側(cè)爆破采用淺孔減弱爆破，同時準(zhǔn)確精細(xì)安排爆破順序，控制爆破方向，以最大限度減少爆破后落向山下的滾石。

(2)加強料場周邊警戒，根據(jù)實際情況對可能觸及到的范圍進(jìn)行預(yù)測并實施警戒，各道口設(shè)置警戒哨卡，派專人值守，警戒區(qū)內(nèi)人員、設(shè)備提前撤離，對無法撤離的設(shè)施設(shè)置保護(hù)措施。

(3)沿采石場山腳高程836m～846m的道路邊緣設(shè)置1.5m高，長200m～300m碼放編織袋攔渣墻，以攔截山體坡面滾石。

3.6 料場支護(hù)施工

3.6.1 預(yù)應(yīng)力錨桿施工

預(yù)應(yīng)力錨桿主要布置在高程926m～911m邊坡上。預(yù)應(yīng)力錨桿采用φ25錨桿，長度為9m螺紋鋼筋作為錨桿材料，錨桿張拉力130kN,錨桿錨固段長度3m，自由段長度6m。

3.6.2 噴射混凝土施工

噴射混凝土多為素噴混凝土，局部地質(zhì)較差地段采用掛網(wǎng)噴混凝土。其中網(wǎng)噴混凝土在噴射前布設(shè)鋼筋網(wǎng)，鋼絲筋直徑為ф6.5mm，將鋼筋切割成長度為6m直鐵，并用車運至施工部位現(xiàn)場綁扎編制成網(wǎng)，鋼筋間距為200mm。

3.7 現(xiàn)場工藝試驗

噴射混凝土施工前，對每種配比作三次噴板試驗，通過試驗選用合適的噴混凝土外加劑，增加一次噴層的厚度，減少回彈量，并適應(yīng)在有水的情況下施噴。試驗板的混凝土工藝、質(zhì)量和抗壓強度達(dá)到要求并經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后，才能進(jìn)行噴射混凝土施工。

4 結(jié)語

(1)按“分區(qū)、分塊，自上而下”的原則開采，一次爆破開采的規(guī)?？刂圃?.50萬m3～1.0萬m3，爆破開采量滿足工程各部位混凝土澆筑強度及進(jìn)度計劃安排。

(2)開挖順層切向坡時，按照“先鎖口，再預(yù)應(yīng)力錨固，最后噴射混凝土”施工順序，確保了邊坡穩(wěn)固，開挖安全得到較好保證。

(3)嚴(yán)格控制梯段爆破裝藥量，減小爆破對高邊坡擾動，控制飛石拋出距離，做好爆破警戒距離，確保了爆破安全。

(4)棄渣運至規(guī)劃棄渣場，按棄渣場規(guī)劃方案集中堆放。棄渣時聽從渣場管理人員指揮，有序堆渣。渣場使用過程中，將按穩(wěn)定邊坡堆放，并加強維護(hù)和管理，避免棄渣處置不當(dāng)對渣場防護(hù)設(shè)施造成破壞。