控制爆破技術(shù)在寶泉電站危崖處理中的應(yīng)用

控制爆破技術(shù)在寶泉電站危崖處理中的應(yīng)用楊興洪（中國(guó)水利水電第七工程局有限公司四川成都611730）【摘要】在河南寶泉抽水蓄能電站危崖處理過(guò)程中，借鑒了控制爆破施工的一般經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合危巖處理的具體情況，將控制爆破技術(shù)應(yīng)用于柱狀危巖的開(kāi)挖處理中，實(shí)現(xiàn)了快速、安全、經(jīng)濟(jì)處理危巖的目的，爆破效果十分理想。

【關(guān)鍵詞】寶泉抽水蓄能電站危崖處理控制爆破1工程概況寶泉抽水蓄能電站位于河南省輝縣境內(nèi)，其下水庫(kù)兩側(cè)岸坡陡峻，左側(cè)庫(kù)岸沖溝發(fā)育，局部切割呈“墻”狀山脊，發(fā)育懸谷。在開(kāi)關(guān)站后高陡的基巖岸坡上，分布有5塊潛在的不穩(wěn)定巖體。在這5塊潛在的不穩(wěn)定巖體中,大部分為柱狀或墻狀危巖體，其中以L(fǎng)3危巖最具代表性。如不穩(wěn)定巖體產(chǎn)生滑塌，對(duì)下庫(kù)進(jìn)/出水口及開(kāi)關(guān)站的正常施工以及電站今后的安全運(yùn)行均有可能造成直接危害。因此，在下水庫(kù)主體工程施工前有必要對(duì)下水庫(kù)周邊不穩(wěn)定巖體預(yù)先進(jìn)行開(kāi)挖處理。2危崖體概況2.1地質(zhì)、地貌情況500KV開(kāi)關(guān)站后坡陡崖分布有L1、L2、L3、L4、L5等五條卸荷張開(kāi)裂隙形成巖柱，各裂隙產(chǎn)狀如下：L1：EW，S∠78～85o，張開(kāi)10～15cm，面粗糙，局部碎石充填，可見(jiàn)延伸長(zhǎng)度約7m，分布于崖腳高程L2：N80～90oW，SW∠78～85o，張開(kāi)3～10cm，內(nèi)夾少量碎石，可見(jiàn)延伸長(zhǎng)度15～20m，分布于高程L3：N60～70oW，SW∠75～80o，張開(kāi)30～40cm，1m深度以后張開(kāi)10～20cmL4：N60～70oW，SW∠78～83o，張開(kāi)10～30cm，上大下小，內(nèi)夾有少量碎石，順陡崖面延伸，分布于高程約680mL5：N5oE～N5oW，NW（SW）∠65～75o，張開(kāi)1～3cm，內(nèi)無(wú)充填物，延伸長(zhǎng)，與陡崖面斜交，分布于高程6802.2危崖穩(wěn)定性分析根據(jù)該5條卸荷裂隙的產(chǎn)狀可知，由L1～L4四條裂隙組成的不穩(wěn)定體失穩(wěn)方向正對(duì)著開(kāi)關(guān)站位置，崖腳距開(kāi)關(guān)站250～300m，原已失穩(wěn)崩塌的大塊石已滾到開(kāi)關(guān)站附近的公路邊；L5裂隙上部?jī)A角70～75o左右，下部?jī)A角65～70o左右，巖體為硬質(zhì)石英巖狀砂巖，其間無(wú)軟弱層，亦無(wú)傾向坡外的中緩傾角結(jié)構(gòu)面與其組合，陡崖段裂隙張開(kāi)1～3cm，屬弱卸荷節(jié)理，裂隙伸入L3下部巖體（高程約500m3危崖體處理方案經(jīng)設(shè)計(jì)、專(zhuān)家討論，由于L4、L5目前對(duì)施工及電站后期運(yùn)行影響不大，暫不做處理。L1、L2危崖體處理量較小，處理難度不大，處理方法參照L3施工。本文主要討論L3危崖體處理方案。3.1處理方案L3處理方案1：從石筍頂部鉆孔，分三層開(kāi)挖爆破到位。第一層分層高度2.5m，采用手風(fēng)鉆垂直頂面向下進(jìn)行鉆孔，將頂面修剪平整；第二層分層高度8.5m，主要采用100B潛孔鉆機(jī)垂直向下進(jìn)行鉆孔，周邊個(gè)別部位采用手風(fēng)鉆輔助鉆孔，第三層分層高度9m，主要采用100B潛孔鉆垂直頂面進(jìn)行鉆孔。L3處理方案2：從石筍上游側(cè)面水平鉆孔，將L3石筍側(cè)面全部布置爆破孔，一次性將L3頂部三層危巖分解爆破到位。L3處理方案3：從第三層上游側(cè)面水平鉆孔，分段爆破，爆出石筍下部第三層巖體，利用石筍自身的失穩(wěn)倒塌，倒塌后再進(jìn)行解小爆破分解。3.2方案比較方案1：方法簡(jiǎn)單可行，施工穩(wěn)妥，控制得力對(duì)其他部位施工的影響較小，且施工過(guò)程可得到較好的控制，可保證施工安全，雖花時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)下部進(jìn)出水口開(kāi)挖有較大影響，但可以通過(guò)組織和上下同步作業(yè)，盡量減少干擾。另外，施工方便，技術(shù)可靠成熟便于控制，對(duì)保留巖體的的威脅小。方案2：主要優(yōu)點(diǎn)是將一次爆破到位，總體施工時(shí)間短，缺點(diǎn)是技術(shù)要求高，需要很高的爆破設(shè)計(jì)水平和施工水平，且難以控制，雖工期短，但施工安全風(fēng)險(xiǎn)大，對(duì)保留巖體存在、傷害的可能。方案3：優(yōu)點(diǎn)主要是施工準(zhǔn)備工作量低，施工時(shí)間短，有利于開(kāi)關(guān)站邊坡及尾水邊坡施工的早日開(kāi)工；缺點(diǎn)主要是對(duì)爆破作業(yè)的技術(shù)要求很高，對(duì)下部的高壓線(xiàn)及公路破壞較大。但由于L3危巖體呈后傾狀態(tài),在其底部實(shí)施爆破后,危巖體將有可能不向前拋擲或傾倒,而是沿其后緣切割面整體向下滑動(dòng)。如果出現(xiàn)此種局面,再次對(duì)其進(jìn)行處理時(shí),危巖體存在隨時(shí)繼續(xù)向下滑動(dòng)的可能性,其施工安全均無(wú)法保證。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察，各方專(zhuān)家意見(jiàn)，盡管三個(gè)處理方案在實(shí)施過(guò)程中均有一定的難度,但經(jīng)充分研究、討論后,認(rèn)為采取方案一進(jìn)行處理,只要爆破設(shè)計(jì)合理,并精心組織施工,應(yīng)可以達(dá)到處理的目的。即淺孔分層下降，松動(dòng)爆破，控制飛石距離、爆破震動(dòng)和拋擲方向，控制石渣塊徑。各爆破方案見(jiàn)下圖：4施工準(zhǔn)備4.1臨時(shí)道路布置與修建根據(jù)施工需要，結(jié)合地形條件，各布置一條至L1～L3危巖根部和至L2頂部臨時(shí)便道。4.2L2頂部腳手架布置及架設(shè)處理開(kāi)關(guān)站后坡危巖遵循自上而下的開(kāi)挖規(guī)則，因此在處理L1～L3時(shí)必須先上至L3頂部，然后自上而下分層逐步下挖。從現(xiàn)場(chǎng)地形看，自L(fǎng)1搭設(shè)腳手架至L3頂部是不現(xiàn)實(shí)的，因此結(jié)合地形及施工便道布置情況，自L(fǎng)2頂部利用有限的地形搭設(shè)腳手架，布置踏梯。腳手架的布置主要是解決人員、材料及工器具通行運(yùn)輸問(wèn)題。4.3施工供風(fēng)布置風(fēng)源：供風(fēng)設(shè)備采用20m3油動(dòng)空壓機(jī)，利用WA380裝載機(jī)將油動(dòng)空壓機(jī)拖至3#-2-1道路，并對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行一定的安全防護(hù)。零星用風(fēng)則采用打氣泵供風(fēng)。供風(fēng)管路：供風(fēng)管路采用Φ80鋼管從3#-2-1道路上沿原始邊坡地形向上接至L2陡崖頂部，然后再用1.5〞膠管接入工作面。5開(kāi)挖施工方法5.1L根據(jù)設(shè)計(jì)修改通知以及設(shè)計(jì)人員和監(jiān)理工程師現(xiàn)場(chǎng)指定知道，L3危崖處理范圍自高程560～532區(qū)間，高差大約28ｍ。主要表現(xiàn)為三層，第一層主要為遠(yuǎn)觀(guān)為三個(gè)大的浮石，長(zhǎng)約20ｍ，寬6～8ｍ，高度5～8ｍ；第二層為完整的巖體，與保留山體之間有明顯裂隙，該層長(zhǎng)度約23ｍ，寬度8～10ｍ，高度約15ｍ；第三層巖體完整，巖石表現(xiàn)為紅褐色，水平層狀明顯，與山體之間有明顯裂隙。該層長(zhǎng)度20ｍ左右，寬度與第二層基本一致，高度7ｍ左右。先鉆爆外部的最大的孤石，然后向山體依次鉆爆。施鉆外部大孤石時(shí)，利用靠里側(cè)的孤石施作插筋，作為安全繩的固定點(diǎn)，施鉆最里面的孤石時(shí)，安全繩固定在巖壁的插筋上。當(dāng)上部浮石基本清除完后，下部基本為一個(gè)整體施工平臺(tái)，采用常規(guī)方法，一次施鉆，一次分段爆破。爆破鉆孔采用YT28手風(fēng)鉆垂直巖體頂部鉆孔，靠上游側(cè)爆破抵抗線(xiàn)稍微小一些，靠腳手架部位的抵抗線(xiàn)稍微大一點(diǎn)，以便石渣盡量向上游方向拋擲。爆破采用寬孔距小抵抗線(xiàn)分段起爆松動(dòng)爆破，分層厚度2.5~3m；爆破后石碴大部分被拋擲到上游山坡坡面，留在平臺(tái)上的余渣采用人工推向上游山坡。5.2L采用手風(fēng)鉆自L(fǎng)2、L3頂部向下分層鉆爆。爆破采用寬孔距小抵抗線(xiàn)分段起爆松動(dòng)爆破，V形電力起爆方式，分層厚度2.5～3m；爆破后石碴大部分被拋擲到正面山脊，留在平臺(tái)上的余渣采用人工推向上游山坡。6爆破設(shè)計(jì)6.1爆破方式小抵抗線(xiàn)寬孔距孔間微差順序起爆。孔距為抵抗線(xiàn)的2～4倍，這種爆破方式，可以有效控制巖塊粒徑，控制單向藥量，盡可能減小爆破震動(dòng)。6.2最小抵抗線(xiàn)的確定確定抵抗線(xiàn)Ｗ值主要從安全、經(jīng)濟(jì)、利于鉆孔等方面進(jìn)行綜合考慮,Ｗ值定得過(guò)大,則每個(gè)炮孔的裝藥量偏大,必然增加碎塊的拋擲距離和爆破震動(dòng)影響,Ｗ值定得過(guò)小,欲使危巖底部徹底炸碎,炮孔必然很密,增加了鉆孔工作量,單位體積的耗藥量也必然增大,費(fèi)時(shí)費(fèi)料?？紤]每個(gè)炮孔均采用藥壺裝藥,參照有關(guān)施工經(jīng)驗(yàn),確定最小抵抗線(xiàn)Ｗ為1.5～1.8ｍ。6.3爆破震動(dòng)影響估算爆破震動(dòng)影響采用震動(dòng)速度ｖ進(jìn)行控制,其計(jì)算公式為:ｖ=ｋ(Ｑ1/3/Ｒ)2式中:ｖ為測(cè)試點(diǎn)的爆破振動(dòng)速度(cm/ｓ);ｋ與傳播地段巖石性質(zhì)有關(guān)的系數(shù),根據(jù)危巖的巖石級(jí)別,ｋ取1.5～2.0；Ｒ為藥包中心至后緣切割面的最短距離,取2.0m；Ｑ為最大單響藥量,取14kg。根據(jù)該公式計(jì)算ｖ值為3.12～4.16cm/ｓ,由于危巖附近無(wú)其他重要建筑物,僅要求在爆破后不對(duì)危巖后側(cè)保留巖體產(chǎn)生震動(dòng)破壞,不形成新的危巖。根據(jù)《水利工程爆破安全規(guī)則》規(guī)定,ｖ控制在5cm/ｓ以?xún)?nèi),危巖周邊所保留巖體可確保不遭受破壞。爆破參數(shù)設(shè)計(jì)鉆孔孔徑：D＝42cm；藥卷直徑ｄ＝32mm；鉆孔深度L＝2.5～3.0m，實(shí)際施工時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定；鉆孔孔距：1.0～1.2m；鉆孔排距：0.5～0.6m；最小抵抗線(xiàn)W＝0.6H＝1.5~1.8m；裝藥量Q＝（0.125～0.44）ｑW3;裝藥結(jié)構(gòu)：采用32mm藥卷，連續(xù)裝藥，裝藥長(zhǎng)度0.9～1.2ｍ。堵長(zhǎng)：0.2～0.5L，采用黃泥堵塞。爆破參數(shù)設(shè)計(jì)按照多面臨空和陡崖的崩塌爆破和淺孔減弱松動(dòng)爆破設(shè)計(jì)。爆破網(wǎng)路：采用混聯(lián)方式。飛石安全距離爆破飛石安全距離按照常用的經(jīng)驗(yàn)公式確定。RF=20n2WKF安全系數(shù)KF取1.5；計(jì)算RF=20n2WKF＝54.5ｍ。滿(mǎn)足規(guī)范規(guī)定的100ｍ的控制距離要求。7結(jié)語(yǔ)L3處理完成后,經(jīng)檢查后緣切割面巖體完