保护层一次爆破技术在板桥水库工程中的应用.pdf

瀑 破 1 e 摩 I 保护层一次爆除技术在板桥水库 工程中的应用 严 格圣 ． 幕江啦利委员会施工设计处 关键饵 保护层 ，爆除 技术 ，板桥水库 。 l - r a曩提墨地形地质 t ． 1 工基蕞茅 己 板桥水库位于河南省泌阳县 境内汝河上 游板 桥镇附近 ．原 主体 大坝为粘士均质坝 。 复建 工程 自一九七八 年开 始，主河床段 改建 为 混凝 士溢 流坝 。 溢 流坝坝顶 高程为 1 0 4 米 ， 河床 段最太 坝高4 9 米 ，左右岸 各设 四孔表孔 泄水闸，中心设一 底扎， 岩石 总开 挖量约 4 ． 5 万立方米。最大开挖 深度2 2 米， 最小开 挖深度0 ． 5 米左右，一般开挖深度在0 ． 5 - - - 3 米之间 ，局部不 需要爆破 开挖，但 需进行凿 毛加糙处理 ． 1 ． 2 地黪地质蕞件 开挖区地形 自南向北呈台阶状。南高北 低南刺 墙段基本 上以1 5 “ - 1 6 的坡度 向北 倾 斜 ．表 8一表 5原 始地面高差相差不大 ，表 5蚬段后 基本上以 11的坡度倾向河槽 开挖区内。地旗条件较为复杂，主要由 黑云母 角闲斜 长片麻岩 条带状混合 岩 ，眼 球状片麻岩，均质混台花岗岩等组成。走向 一 般 为北西2 8 0 。 一3 3 0 。 。新 鲜及 微风 化岩体 饱和抗压强度为 7 0 0 1 2 0 0 k g ， c m ，静弹性 模 量为3 5 ． 5 3 8 ． 2 6l O ‘ k g ／ c m。 ． 弱 风化 岩体 饱和抗压 强 度 为2 6 o 6 0 0 k g ／ c m。 ， 静 弹性 模 量为 1 0 ． 2 5 - - - 1 2 ． 41 0 4 k g ／ c m 开挖区内发 现大的断层一条 F ． ， 由于 F． 断层的影响 ， 表 7一 表 5韵 岩石完整性较 差 ，给保护层一次爆 除带 来了一定的影响 l 9 9 0 - 0 6 2 8 收 稿 2 i ll i it r m r 谢计 。 2 ． 1 设计囊俘 保 护层一 次艨 除 。即在 对基 础岩石采职 一 定的保 护措施的情 况下 。采取一 次钻孔到 设计开挖 线 。一 放爆 除 ，取代原栗 规范规定 的开挖方法 保护层一次爆除加快了拖工进 度 ，减少重复爆破 对基岩 的影 响 ，提 高了施 工质量 ，同时 也节约 TT程 费用 在 板桥水 库 工程保护层一 次爆 除开挖过程 中 ，根据万 安工程 的成 功经验 。我 们采取了一定 的保 护 措旄和必要的爆破手段 确保基础岩石在爆 破过程 中不 受破 环 。 1用梯段爆破 的形式代替火雷 管平 地 起 爆 板桥工程开挖面 积大，但一 般的开挖深 度都比较浅 3米以下 。当开挖深度小于 3米时，都采用保 护层一 次爆 除 的技未开 挖，用小梯段爆破代替原来规范规定的火花 分层爆破 。首 凫在 爆区前{ 诗电 造 良好 的临空 面，增加前冲方向自由度，增大岩右侧向破 碎的 几率 ，减小 爆破对底 部 的振 动影 响 。 2 用毫秒雷 管组成的 电爆网路 ，非 电网路 或复式网路 ．获得较理 想的孔间徽差 效果 ，有数地控翩单器起爆药量．根据爆破 振 动理论 ，在爆破 过程 中 ．使用排问式 或孔 间微 差起爆 ，振动波互相千 扰 ．正负相互叠 加 ，从 而降低爆破对底 部和爆 区周围 的振动 影 响。 维普资讯 No． 1 严裕圣 保 护星一次爆除技术在扳桥水库 工程 l} l 的应用 3 3 炮孔底部加涤柔性垫 屠 爆 炸是 瞬态作用过 程 由于柔性垫层 f l句 作 用 ，从 而 削 减 了 爆 轰 波 对 基 岩 的 作 用 影 响 ． 起 到 保 护 建 基 面 的 目的 4 选用小 直径 的药卷 ，采用不 偶合 的装药结构 ，使 孔 内药量分散 。爆破 对底 部 影响 深度 的大 小 与药卷的直径 有直接 关系， 规范 中保护层厚度 的大小 就是根据药卷直径 的大小来确 定的 。 所 以减小药卷直径 ， 改 善爆 破条件 ，可 以减 少爆 破对底部 的影 响深度 5适 当增大 密集系数 ，严格控制钻 孔精度 ，改进钻 孔参数 ，采用宽孔距小抵抗 线 的钻爆 技术 ，是矿 山冶金系统深孔梯段爆 破 的成功经验 ，引用到水利建设工程 中 。在 浅 孔小梯段 的爆 破方式 的情 况下 ，密 集系数 取 2左右 ，也取得 了比较理 想的爆破 效果 保护层一 次爆除 由于建筑物 基础 对平整度 要 求 较高 ，钻 孔精度要求严格 ，平 面 孔 位误 差 20 试验施工期装药结构示意图 ’。’ ‘。。。‘。_ J ● ● 应 控制在 l o o m，孔底 高程 误 差应 控制在 5 c m之 内 。 2 ． 2 ■破 参戢设 计 为 了验证保 护层一 次爆 除技术在 水 利工 程中使用的可 靠程度 和使用价值 ，我 们根 据 万 安工程 的试 验成 果 ，按设 想的设计 条件和 防护措施 采用一些必要 的爆破 手段 结合 板桥水库工程 的地形 地质 条件 ，在 小范 围 内 进行了生产性试验 ，寻找 适台 该地 区要求的 各项爆破参数 ，作 出适合 大规模实 际施 工的 设计方 案。在板桥工程基 岩爆 破施 工中 ，系 统 地 采 用保 护层 一 次 爆 除 技 术 。进 行保 护 层 一 次开 挖是在溢 流坝段下 游消力戽基岩上进 行 的 。施工面积为 1 8 ． 2 米 x 6 8 米 ，开挖深度 一 般在 i ． 2 v 2 ． O 米。开 挖 方量 为2 0 0 0立 方 米 ，仅 用一周 时间 ，即将该部位开挖完毕 ． 充 分显 示了利用保护层一次爆除技术 的优越 性 。实 际施 工 中，使 用的钻爆参数见 表 l， 装 药结 构见图 1。 4 l 、2 、3 、 施工期装药结构示意图 单位 m 6 0-- l 0O 3施lI试验现蔫 在 施 工 过 程 中 运 用保 护 层一 次爆 除技 术 必 需进 行 必 要 的 验 证 性 试 验 和 观 测 ，主 要 是 研究在该 地质条件下爆破效 应对底 部岩体 的 破坏 特征 及量值 ，以便采 取适 当的措施防止 保 留体 受到破坏 。在 施工过程 中 ，我们在不 同的施 工阶段对药包 的底 部及爆 区后冲方 向 进行 了各种测试 ，检测爆破对底部影 响的深 度 及 后 冲 方 向 的 破 坏 影 响 范 围 和该 区 的 爆 破 振动 衰减 规律 。3 1 试验 性 施 工阶 段 ，对药 包底 部岩 体 ，进行加速度 、速度及应变 的测 l 一 柔 眭垫层 ； 2一 2 硝 铵炸 药 3一 岩格堵 塞 4一 串爆索 5一塑 料 争爆管雷 管； 6一 柔性 垫层 ； 7 8 电雷管 ； 8一 3 2 硝铵炸 药 9一 岩粉堵 塞 图 1 装药蛄袖 囤 量 ，对比在 有柔性垫层和无柔性垫层 的情 况 下 ，振动加 速度 ．振动速度及应变变 化的情 况，检 验柔 性垫 屋在 防震中的作用 。在施工 过程 中，除 了对爆 破效果进行宏观调查 外 ， 对建 基面 以下 的岩体 都进行了声波检测 。通 过 测 试结 果表明 ．在 药包底部设置0 ． 2 v O ． 3 米长 的柔性垫层时 ，距 药包底部4 0 厘米处 ， 加 速度值 和动 应变 值均比役有垫屋时小 5至 6倍 未设垫层时探头 所处 位置与设垫层时 探头所处 位置相同 。县体数值见 表 2． 从 表 2可 见 ，在 保 护层 一次 爆除过程 中 ．柔 性垫层起 了相 当大 的减震作用。 维普资讯 3 2 爆 破 1 g 9 t 裹 l 保护屡一 次爆除开挖 参撤 寰 药 包底部设0 ． 3 m囊性 垫层 药 包底部设0 ． 4 m岩石 环氧砂 浆 药包鹿部谩0 ． 4 9 m岩石 环氧砂浆 0． 4 0． 4 0． 9 1 5． 63 7 8． 9 69． 2 2 89 l 0 1 5 68 1 0一 ● 1 46 3 1 0 一‘ 5 ． 2 施 工册 段对 爆破效果作 宏观调查 爆破后 ，经 过宏 观调查分析 表明 ，爆后 量的残 留爆 根有0 ． 1 至 0 ． 2 米左 右 ．即相 当 干 最底一 节约 卷的长度 ， 药包 以下0 ． 2 米 内 相 当于垫层长度 岩 石较破碎 ，人工用撬 棍 可以清除掉 。垫层底部以下新生爆破裂 障 很 少，原生 裂 隙张 开也 很少 ， 终验 一次通 过 ．完全可以作为水工建筑物的基础。 5 ． 5 用声波橙蔫手 段检查 ■毫舷璃 的 深度 板 桥工 程保护层开挖采用手 风钻钻孔 ． 一 般梯段高度在 0 ． 1 至2 ． 0 米 。孔底设o ．1 5 至 维普资讯 No．1 严{ 件 圣 保护层一次爆除技术在幅桥水库工程中的应用 3 3 一一一一～一 ～ 一一 一 ⋯⋯ 0 ． 2 0 厘米 的柔 性垫 屡 ，实 际爆落 高度O ． 9 至 小 ，岩体声这基本上无变化 ，基 础岩石只受 1 ． 8 米 ，炮孔利用率在9 0 呖 至9 5 ％ 如果 岩 性较差裂 隙 较发 育， 则 炮孔 利I 用率 可选 1 0 0 ％ 药包下 部0 ． 0 至0 ． 2 米 范围 内 最底 一 节药包 处 ，岩体声速有 的无法 判读 ，有 的声波速度下 降较 大 ，超过了岩石破 坏范 围 允许 的声速下 降范围 一般在 1 0 ％ 。在 药 包底部0 ． 2 至0 ． 3 米 范围内 柔性垫层 处 1声 速 降 低 5嘶 至 1 0 ％ ，岩 体 受 到一 定 的 影 响 ， 佴未受破环 0 ． 3 米 以下爆 破 振动 的影响馒 卸荷应 力的影响与天然状态 差异不大 。在爆 破影 响深度中 ，如果扣 除垫层 的厚度 0 ． 1 5 岽 ，实 际爆 破对建基面以下的影响深度在 0 ． 0 5 至0 ． 1 米。从声波速度 和实 际地质 检查 米看 ，在 板桥工程 中用手风钻钻孔 ．保 护层 一 次爆 除对 底部影响很小 ，保 护层清理后能 满足水工建筑 物对建基面基础 的要求。典型 的声 波速度 与孔深 的关 系曲线见图 2 袁6 2 表 2 表8 2 南导2声速 米／ 秒 i l I ＼ f | ＼ ＼ ＼ 1 图 2 建 基 面下声波 曲线图 4 效 果分 析及结论 4 ． 1 效 果分析 利 用保 护层 一 次爆除 技术 ，进行保护层 开挖 解决 了用常 规方法开挖保 护层无法 解 决的飞石过远 、爆碴 分散、集碴工作 量大 、 出碴困难 石 碴块 度无法控制 的问题 。特别 是水工建筑物 对建 基面 的要求 用常规开 挖 的方法更 是无 法解 决 。在板桥工 程施 工中严 格控制各 种爆 破参数 ，飞石距 离一 般都在 5 O 米 以内 ，爆碴 散落 距 离一般 都在 5 至1 0 米 内，爆 堆 比较集中 ，块度 比较均匀 ，大块很 少 ， 最大粒径一 般都小 于 1米 ， 并 且都在爆 堆 的上 部 ， 对 出碴无影 响。 如果在上部爆破时采 取一 定的防护措施 ，并 且在保 护层开挖时适 当加 大布 孔 的密度系 数 ，大块 率可 以 降低 。 用常规 方法开挖保 护层 ，超 ．欠挖是 很 难解决的 问题 为达 到设计 开挖高程 ，需 要 重复爆破好 几 次， 每 次钻 孔的 孔深很难控 制 ，炮孔利用率4 0 ％至5 0 ％ ，往 往在建基 面 上出现较多的炮根 和炮 窝 ，平整度也 很差。 用一 次爆除技术开挖保 护层 ，只 要严 格控制 钻孔深度 和孔排距 一 般孔深误差不得大 于 5 c m，平面 的误差不大于 1 0 c m 就能有 效地 抑制 这种现 象产生 在 板桥 施工过 程 中 ，炮根 和炮窝很 少。在岩 性 比较均一 的部 位 几乎没有这种现 象发 生 ，炮 孔利用率可 以 达到9 O 西以上 。跟其它常规方法开挖保 护层 下转5 8 页 0 o0 0 。 。。 表 o00 叫 0 O O 0 *辨 维普资讯 ’ 爆 艘 ． i 斡l 4 2 毫米 ，孔深为 8米． 用 根导爆索 裳药为 i 6 7 5 兜／ 米的黑索金 Y 进行水耦合爆玻 。。一 D 吡2 a - F R a i i 9 ． 8 9 公斤／ 厘米 1 4 经过试算 ， 可 以得 漏斗 坑宽度D≤3 9 , 5 厘 米 计 算的主要结果I如下 r 2 2 ． 5 厘 米 ．q5 l 。 3 I ， a i 6 1 ． 3 6 公斤， 厘米‘ ． RI 0 ． 1 2 6 0 ． 2 c r - I - R1 a 。 ． 2 0 公斤／ 厘米 ， 。 D2 r 2 ． t s i． a 3 9 ． 5 厘米 图二 而实爆结果，在l 0 个不同断面处量得的 ， 漏 斗坑宽度平 均值 为3 5 ． 6 厘米 比计算得 出 的3 日 ． 5 厘 米偏小 ，相对 误差 近l O 嘶 。其误差 原因有计算中的近似 包插算式本身及某些 取值的误苯 和实爆测量误差等． 参考文 ■ [1 】 王文尼， 诂眼爆破 ．煤炭工业 出版 社 ， i 9 8 4． i l 。 [ 2] 柏人 光、史 家埔 ， 建筑 糖爆破拆 徐 中国建筑工l业 出版枉 ．1 9 8 5 ． 3 [ 3] 王 中黔 ．李静 ， 水压 爆破 药量 计算 及 ， 其应 甩 ，土岩爆破 吏枭 第二辑 ，冶金 工 业 出版 社 ， i 9 舻 。 7 [ 4] A． H． 咯努卡耶走著． 。 矿 岩爆破的物 理过程 ，冶金工业 出版杜 ，l 9 8 0 ． 9 。 上接 3 3 耳 的工程比较．炮根和擒窝促只有其它工氍的 l l 0 至l ／ 5 ，炮砜 剥 用率提高到一倍左右 建 基面也比较平整， 相对高摹一鞭都小 于a o c m 个别裂隙比较发育 特别是有水平层面张开 的部 位 ，相 对误差大于5 O 厘 米的现象 ，经地 质及主管部 门严格 的验收 鉴定 按 保护层 一 次爆除技术进行施工的部位 一次验收合 格率在9 5 l％以上 二次钻 爆的瑭 象从未发 生，超笑挖现幕都在规范允许的藩国内 5 结论 在板 桥水 库工程 中成功地 运用保护层一 次爆 除技 术说 明 ，该项技 术完全可以在 水利 工程 中推 广运用。只要针 对各种地 形地质条 件 对各项爆破 参数作必荽 的试 验调整 ，都 可 以得 到较为理 想的效果。 与用常规 方法开挖 保护层 相 比较 ，减 少了重复钻爆 的次数和清 理工作面 的工作量 ，加 快 了施l工 的进度 ，降 低 了工程造 价 经 初步估算 ，利 用保 护层 一 次爆除 技术开挖保 护层 ，比用常规方 法开挖 保护层 ，缩 短工期一 半蛊右 节省工程 费约 l ／ 2 左 右 只 要台理采用各 种 爆破 参数并且 严格控制施 工程序 ，完全 可以消除炮根 炮 窝等影响 基础 质量的 不利 因素，建筑 物基础 的质量可以得 到很大程度的提 高 维普资讯