我國水工建筑物基巖基礎(chǔ)保護(hù)層開挖技術(shù)發(fā)展與思考

摘要：通過對我國水建筑物基巖基礎(chǔ)保護(hù)開挖技術(shù)發(fā)展的回顧、分析，提出了水電系統(tǒng)工程爆破技術(shù)關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)保護(hù)層發(fā)展定，因為水工建筑物對基巖有特殊的要求，基礎(chǔ)開挖時必須設(shè)保護(hù)層，保護(hù)層厚度與上部藥卷直徑成倍數(shù)關(guān)系(見規(guī)范)或據(jù)現(xiàn)場試驗確定。70年代至80年代初，對于水工建筑物基巖基礎(chǔ)垂直保護(hù)層的80年代后期至今，我國在建的大中型水電站在開挖過程中，保護(hù)層開挖是在三峽電站基礎(chǔ)開挖過程中，對保護(hù)層開挖技術(shù)進(jìn)行了深入的實踐和研究，取得了豐碩的成果。對于傾斜和垂直的建基面均采用了預(yù)裂爆破或光面爆破的減震措施，因而水平保護(hù)層開挖技術(shù)可以說基本解決了。但在水工建筑物基礎(chǔ)開挖施工中，如何做到技術(shù)經(jīng)濟(jì)的最佳組合，仍然是個值得研究的課為了改進(jìn)基巖保護(hù)層的開挖方法，簡化爆破程序，原水電部科技司與水電總局制訂的《水電站工程爆破科研規(guī)劃》把基巖保護(hù)層開挖一次爆除技術(shù)列為重點項目。80年代后期，我國水電系統(tǒng)的爆破科技人員，結(jié)合施工生產(chǎn)，對該課題進(jìn)行了大量的試驗研究工作，這些科研成果的推廣與應(yīng)用，不僅光爆加以水平梯段一次爆破挖除；d側(cè)向保護(hù)層的開挖：緊鄰邊坡2~3排孔作為緩沖孔，采用光面爆該項技術(shù)不少施工單位與科究機(jī)構(gòu)進(jìn)行過不同規(guī)模、不同深度的試驗工作，但武警水電第二總隊與長科院、長辦施工研究所合作在江西萬安水電站進(jìn)行的試驗研究工作，歷時最長、規(guī)模最大、測試手段最齊全、試驗成果最完整。一共進(jìn)行了4組預(yù)備試驗。1986年4月由水電部科技司和水電總局主持對試驗成果作了技術(shù)鑒定，并在萬安、魯布格、湖南六都寨等工程中推廣應(yīng)用。經(jīng)萬安工程試驗所序號1梯段高度(孔深)m23m4m56789m柔性墊層(直徑/長度)(15~50MS)延時雷管首先開挖先鋒槽創(chuàng)造臨空面，用潛孔鉆沿水平建基面打一排水平預(yù)裂孔，用手風(fēng)鉆在水平建基面上的巖體打垂直孔，水平預(yù)裂孔在上部爆破孔尚未起爆前起爆，形成水平預(yù)裂縫，藉以削減上部爆破最初，該技術(shù)試驗應(yīng)用較好的單位有水電第八工程局，用于湖南東江水電站河床基礎(chǔ)的開挖。另外水電部閩江工程局與長科院、長辦施工處合作在福建沙溪口水電站第一期工程巖石基礎(chǔ)開挖中進(jìn)行了相當(dāng)規(guī)模的試驗研究工作。試驗成果于1986年4月由原水電部科技司和水電總局主持作表21保護(hù)層厚度(梯段高度m)7垂直炮孔孔距(m)2鉆孔直徑(mm)8垂直炮孔排距(m)3水平預(yù)裂孔距(m)9垂直炮孔孔深(m)4水平預(yù)裂孔深(m)單位耗藥量(kg/m3)5水平預(yù)裂孔線裝藥量(g/m)垂直炮孔藥卷直徑(mm)6水平預(yù)裂孔藥卷直徑(mm)φ25(加強(qiáng)段堵塞段長度(m)為了消除因夾制作用水平預(yù)裂爆破本身產(chǎn)生的應(yīng)力波對建基面產(chǎn)生的破壞性影響，在三峽電站二期大壩廠房基礎(chǔ)保護(hù)層開挖時，采用水平孔光爆加以水平梯段一次爆破挖除方法施工，實踐證明效果表3保護(hù)層抵抗線(m)堵塞長度(m)5側(cè)向保護(hù)層大多采用光面爆破加緩沖孔的方式開挖，緊鄰設(shè)計邊坡面2~3排緩沖孔炮孔間距不大于1.5m,緩沖孔藥卷直徑減少為主炮孔藥徑的2/3~1/3,每孔裝藥量較梯段爆破主爆孔減少1/2~1/3。在武警水電部隊承建的三峽永久船閘基礎(chǔ)開挖時，對兩側(cè)直立邊坡保護(hù)層外側(cè)增加一道施工預(yù)裂和緩水工建筑物基礎(chǔ)對基巖的特殊要求：首先是對基巖承載力的要求，其次是對基礎(chǔ)因此在開挖過程中不應(yīng)降低基巖的承載力和增大基礎(chǔ)的透水性，力求不惡化基巖的天然結(jié)構(gòu)和地質(zhì)構(gòu)造。目前，我國已建的和在建的大、中型水電站對水工建筑物的基礎(chǔ)均毫無例外地布置了5~8米深的固結(jié)灌漿和1~3排足夠深的帷幕灌漿，這一措施所獲得的效果，應(yīng)大大超過由于爆破對基巖的破壞影響。近幾年來，基巖保護(hù)層一次性爆除技術(shù)發(fā)展追求目標(biāo)是如何最大限度地降低爆破產(chǎn)生的應(yīng)力波對基巖產(chǎn)生的破壞性影響。但采取任何一種方法開挖基巖保護(hù)層，包括過去采用的最為保守的淺眼火炮逐層開挖的方法，都不可避免地對基巖產(chǎn)生不同程度擾動破壞。筆者認(rèn)為，關(guān)鍵是這種擾動是否會給不同等級水工建筑物或同一水工建筑物的不同部位產(chǎn)生不利影響，從這一角度去尋求技術(shù)上可行的、基巖保護(hù)層一次爆除技術(shù)的試驗成功和應(yīng)用，雖然使以往沿用了幾十年的比較陳舊的、效率和效益都很低的開挖方法得到了很大的改進(jìn)，但仍不盡人意。由于爆破器材的快速發(fā)展，使爆破技術(shù)得到飛速發(fā)展，起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計更加靈活，可以做到孔間甚至孔內(nèi)分段起爆。間毫秒延時微差爆破、加大布孔密集系數(shù)、小直徑乳化炸藥并采用合理的裝藥結(jié)構(gòu)等措施，另一方面基礎(chǔ)固結(jié)灌漿和帷幕灌漿增強(qiáng)了基礎(chǔ)的承載力和抗