韋觀長

（福建省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，福建 福州 350000）

1 工程概況

新建生態(tài)電站與芹山電站的引水系統(tǒng)共用進(jìn)水口，并在樁號0+110.00處與已建的引水隧洞相接，交角50°。新建引水隧洞主洞全長325.60m，斷面為城門型，開挖洞徑2.5m×2.8m（寬×高）。

2 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

在隧洞開挖現(xiàn)場，根據(jù)不同的圍巖類別，對鉆爆參數(shù)、炮孔布置、裝藥結(jié)構(gòu)、起爆網(wǎng)路等進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。

通過爆破試驗(yàn)，確定光面爆破的施工參數(shù)及施工工藝，進(jìn)而確保隧洞的開挖質(zhì)量及安全。

3 爆破試驗(yàn)項(xiàng)目

爆破試驗(yàn)項(xiàng)目主要包括下述內(nèi)容：爆破方法的選擇、爆破技術(shù)參數(shù)的設(shè)計(jì)、爆破安全的監(jiān)測、爆破安全的控制。

4 爆破方法選擇

該爆破工程屬于復(fù)雜環(huán)境巖土爆破工程c級，為確保爆破施工的安全，爆破方法的確定核心是嚴(yán)格控制單響藥量，將爆破引起的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度控制在安全允許值以下，確保引水主洞、溢洪道和大壩運(yùn)行安全[1]。

原發(fā)電引水隧洞和新建生態(tài)引水隧洞交叉段，擬采用預(yù)留巖塞法施工；預(yù)留巖塞采用1.0～1.5m短進(jìn)尺，常規(guī)區(qū)段采用2.5m炮孔深度掘進(jìn)。在靠近預(yù)留巖塞段以及隧洞出口與現(xiàn)有導(dǎo)流洞相接段，根據(jù)測振數(shù)據(jù)調(diào)整炮孔深度，采用嚴(yán)格控制單段藥量的微震控制爆破方法。

5 爆破技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)

5.1 隧洞開挖炮孔基本參數(shù)設(shè)計(jì)

5.1.1 炮孔直徑

炮孔直徑是以孔底底部為標(biāo)準(zhǔn)的，選擇炮孔直徑的大小，要充分考慮現(xiàn)有工具和材料條件。炮孔的大小對鑿巖生產(chǎn)率、單位耗藥量均有影響，小直徑孔比大直徑孔鉆鑿速度快，但有裝藥量小的缺點(diǎn)，一般隧道的炮孔直徑在32～50mm。該工程采用微震控制爆破技術(shù)，嚴(yán)格控制最大單段藥量，藥卷直徑為φ32mm，考慮到藥卷與炮孔直徑匹配的關(guān)系。因此該工程炮孔直徑取42mm[2]。

5.1.2 炮孔數(shù)量

炮孔數(shù)量根據(jù)單位炸藥消耗量、開挖斷面積通過計(jì)算得到，與炮孔大小、工作巖面的物理力學(xué)性質(zhì)和炸藥威力大小有關(guān)，炮孔數(shù)量直接影響鉆孔工作量[3]。

式（1）中：N——炮孔數(shù)量，不包括未裝藥的空眼數(shù)；

q——單位炸藥消耗量，一般取1.2～2.4kg/m3（該工程巖石較為堅(jiān)硬，且隧洞斷面狹小，取單耗2.1kg/m3）；

S——開挖斷面積；

α——裝藥系數(shù)，即裝藥長度與炮孔全長的比值；

γ——每米藥卷的炸藥質(zhì)量，單位為kg/m。

5.1.3 炮孔深度

炮孔深度是指炮孔底至開挖面的垂直距離，該工程常規(guī)區(qū)段采用2.5m炮孔深度，靠近預(yù)留巖塞段以及新建生態(tài)引水隧洞出口與現(xiàn)有導(dǎo)流洞相接段根據(jù)測振數(shù)據(jù)來調(diào)整炮孔深度。

5.1.4 炮孔一般按下述原則布置

（1）采用控制爆破法全斷面掘進(jìn)施工，炮孔（光爆孔除外）均與洞軸線平行，周邊實(shí)施光面爆破。

（2）光爆孔是為了實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的輪廓線，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)孔位鉆孔。

5.2 隧洞光面爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

5.2.1 隧洞光面爆破的標(biāo)準(zhǔn)

開挖壁面巖石的成整性用巖壁上炮孔痕跡率來衡量，圍巖壁面上保存有60%以上的半面炮孔痕跡。開挖輪廓成形規(guī)則，巖面平整，無明顯的爆破后產(chǎn)生的裂隙，把超、欠挖控制在規(guī)定要求范圍內(nèi)，圍巖壁面上無松動(dòng)石塊或危石[4]。

5.2.2 隧洞光面爆破的主要參數(shù)

（1）光爆孔間距

周邊孔對圍巖起到直接保護(hù)作用，其參數(shù)應(yīng)該嚴(yán)格控制，合理的光爆孔間距應(yīng)該是炮孔間形成貫穿裂縫。一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定孔間距系數(shù)Ki=8～18，即

式（2）中：a——光爆孔間距，mm；

d——炮孔直徑，mm。

該工程爆孔直徑為42mm，即a=336～756mm。同時(shí)考慮布孔的均勻性，根據(jù)不同的斷面形式選取不同的光爆孔間距。

（2）光爆孔密集系數(shù)

光面爆破爆孔的孔距a與光面爆破層厚度即最小抵抗線的大小W有著密切關(guān)系，通常以周邊孔的密集系數(shù)K（K=a/W）表示，K值的大小對光面爆破的影響很大。巖質(zhì)軟弱、裂隙發(fā)育者，眼距應(yīng)小而抵抗線應(yīng)大，堅(jiān)硬、穩(wěn)定的巖石上，眼距應(yīng)大而抵抗線應(yīng)小。在隧洞施工中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可知一般取K=0.6～1.0。

5.3 隧洞開挖鉆爆參數(shù)設(shè)計(jì)

5.3.1 炮孔布置

對于開挖區(qū)，光爆孔頂拱炮孔間距為550mm，兩側(cè)直立邊墻的間距為500mm，共布置14個(gè)光爆孔，其中頂拱6個(gè)，兩側(cè)邊墻8個(gè)，光爆層厚度為0.6m；共布置11個(gè)崩落孔，5個(gè)掏槽孔，4個(gè)底板孔以及4個(gè)空孔[5]，炮孔布置圖如圖1所示。

圖1 炮孔布置圖（單位：m）

5.3.2 炮孔裝藥結(jié)構(gòu)

對于開挖區(qū)，光爆孔采用1/4φ32mm藥卷間隔20cm，底部1節(jié)φ32mm加強(qiáng)間隔裝藥，裝藥長度2m，堵塞長度0.5m，單孔裝藥量0.5kg。崩落孔及掏槽孔采用φ32mm藥卷連續(xù)裝藥，裝藥長度1.5m，堵塞長度1m，單孔裝藥量1.5kg，裝藥結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 裝藥結(jié)構(gòu)示意圖（單位：m）

5.4 隧洞開挖爆破網(wǎng)路

采用導(dǎo)爆管雷管起爆網(wǎng)路或電子雷管起爆網(wǎng)路，掏槽孔為1～2孔一段，崩落孔為1～2孔一段，光爆孔為3～4孔一段，整個(gè)起爆網(wǎng)路最大單段藥量為3.0kg，每個(gè)掏槽孔和崩落孔內(nèi)均放一個(gè)電子數(shù)碼雷管，光爆孔采用導(dǎo)爆索連接，導(dǎo)爆索上放一發(fā)電子數(shù)碼雷管，每個(gè)電子數(shù)碼雷管按照設(shè)計(jì)的起爆網(wǎng)路設(shè)定時(shí)間，起爆網(wǎng)路圖如圖3所示。

圖3 爆破網(wǎng)路圖

6 爆破試驗(yàn)施工

6.1 布孔

鉆眼前應(yīng)嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)參數(shù)放出炮眼位置，并繪出開挖斷面輪廓線。在圍巖節(jié)理發(fā)育和巖性變化較大的段落，可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行鉆孔孔位的微調(diào)，調(diào)整時(shí)需要考慮光面爆破層厚度、排距和孔距之間的關(guān)系。

6.2 鉆孔

在進(jìn)行鉆孔施工作業(yè)時(shí)，各鉆工分區(qū)、分部位定人定位施鉆，鉆孔作業(yè)人員應(yīng)嚴(yán)格遵守設(shè)備使用安全及維護(hù)操作規(guī)程，按照崗位操作規(guī)程的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)程序進(jìn)行操作。

6.3 檢查驗(yàn)收

鉆眼施工完畢，按炮眼布置圖進(jìn)行孔深和孔距及傾角檢查驗(yàn)收，并做好記錄，有不符合要求的炮眼應(yīng)重鉆，經(jīng)檢查合格后，才能裝藥起爆。每排炮按“平、直、齊”的要求進(jìn)行檢查，做到炮孔的孔底落在爆破規(guī)定的同一個(gè)鉛直斷面上。

6.4 裝藥

隧洞作業(yè)面裝藥前應(yīng)將炮眼內(nèi)的泥漿、石粉吹洗干凈，清理炮孔孔邊的浮渣、石塊，核對孔深、炸藥數(shù)量及雷管段別。裝藥分片分組，嚴(yán)格按爆破參數(shù)表及炮孔布置圖規(guī)定的單孔裝藥量、雷管段別“對號入座”，用木質(zhì)或竹制炮棍將藥卷輕輕推到位，各藥卷之間要貼緊。

6.5 堵塞

炮孔堵塞是爆破施工中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，不僅提高了破巖效果，而且減小了巖石的拋擲距離，降低了空氣沖擊波強(qiáng)度，提升巖石的破碎程度，也更利于裂縫的形成。因此應(yīng)由專人負(fù)責(zé)炮孔堵塞，確保填塞長度及密實(shí)度，保證填塞質(zhì)量滿足規(guī)范要求。填塞的材料應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，不得使用木頭樁、小石塊或其他代替充填物堵塞炮孔。

6.6 聯(lián)網(wǎng)

為防止拉斷聯(lián)接好的網(wǎng)路線，導(dǎo)爆管要預(yù)留一定富余長度。網(wǎng)路聯(lián)接要有專人警戒，非爆破人員應(yīng)在網(wǎng)路的聯(lián)接前撤離到爆區(qū)以外的安全范圍內(nèi)，以防意外發(fā)生。

6.7 起爆

起爆前，在通往爆區(qū)的主要通道、出入口進(jìn)行臨時(shí)交通管制，并做好安全警戒，各出入口的警戒工作要通過對講機(jī)或電話做好協(xié)調(diào)。并向爆破施工安全范圍以內(nèi)發(fā)出響亮的爆破警報(bào)，待所有施工人員和機(jī)械設(shè)備全部撤離到警戒范圍外方可起爆。

7 爆破安全監(jiān)測

7.1 監(jiān)測內(nèi)容

為科學(xué)評價(jià)爆破對保護(hù)對象產(chǎn)生的有害影響，為后續(xù)的爆破參數(shù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)，擬開展以下監(jiān)測工作。

7.1.1 爆破振動(dòng)監(jiān)測

包括重點(diǎn)保護(hù)目標(biāo)監(jiān)測和振動(dòng)傳播規(guī)律監(jiān)測。

7.1.2 爆破噪聲

附近村莊居民區(qū)爆破噪聲分貝值監(jiān)測。

7.2 測點(diǎn)布置

7.2.1 固定測點(diǎn)

在大壩、溢洪道、上壩公路及邊坡、進(jìn)水口等部位布置固定監(jiān)測點(diǎn)。

7.2.2 移動(dòng)測點(diǎn)

在洞口段爆破時(shí)，應(yīng)在芹山村民房布設(shè)移動(dòng)監(jiān)測點(diǎn)，應(yīng)在圍巖類別發(fā)生變化或爆破試驗(yàn)時(shí)，在隧洞巖壁上布設(shè)移動(dòng)監(jiān)測點(diǎn)，回饋分析爆破應(yīng)力波的傳播規(guī)律，為爆破優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

8 爆破安全控制

8.1 個(gè)別飛散物

個(gè)別飛散物的產(chǎn)生與炮孔參數(shù)和炸藥單耗等因素密切相關(guān)，因該工程為隧洞掘進(jìn)爆破，爆破飛石的影響相對較小，只需要在洞口警戒好，并采用防護(hù)簾做好洞口飛石阻擋即可。

8.2 噪聲控制

8.2.1采用毫秒延期分區(qū)爆破，最大限度降低最大單響藥量。

8.2.2 保證炮孔堵塞長度和質(zhì)量，做好爆破區(qū)域內(nèi)的防護(hù)工作。

8.2.3 對爆破傳爆雷管的接力點(diǎn)進(jìn)行覆蓋。

8.3 爆破沖擊波控制

該工程為隧道掘進(jìn)爆破，裝藥點(diǎn)相對分散，且采用毫秒延期爆破，已最大限度降低了最大單響藥量。

8.3.1 保證炮孔堵塞質(zhì)量，良好的堵塞可以極大削弱爆破沖擊波。

8.3.2 在隧洞口安裝防護(hù)門阻擋空氣沖擊波向外傳播。

9 結(jié)語

通過爆破試驗(yàn)以檢測爆破單耗、單段藥量、炮孔堵塞及防護(hù)質(zhì)量，爆破試驗(yàn)完成后進(jìn)行總結(jié)分析，根據(jù)爆破開挖質(zhì)量進(jìn)一步優(yōu)化鉆、爆參數(shù)，調(diào)整爆破網(wǎng)絡(luò)，用以指導(dǎo)隧洞開挖的爆破作業(yè)。確定合理的爆破方案和各項(xiàng)爆破參數(shù)，確保爆破施工安全；確定合理的爆破安全控制標(biāo)準(zhǔn)，確保周圍環(huán)境的安全。