银盘水电站二期开挖爆破试验成果分析及应用.pdf

第2 7 卷第1 期 2 0 1 0 年3 月 爆破 B L A S T I N G V 0 1 ．2 7N o ．1 M a r ．2 0 1 0 D O I i 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 4 8 7 X ．2 0 1 0 ．0 I ．0 1 0 银盘水电站二期开挖爆破试验成果分析及应用 黄宁1 ，谢建林2 ，熊新宇1 ，张春燕1 ，吴俊1 1 ．长江水利委员会长江勘测规划设计研究院，武汉4 3 0 0 1 0 ；2 ．中国水利水电第八工程局，长沙4 1 0 0 0 7 摘要银盘水电站二期工程坝基及左坝肩边坡岩石开挖工程施工之前进行了爆破试验。通过对试验成果 的分析，对影响爆破效果的主要因素取得了一定的认识，并将试验成果应用于正式爆破施工实践，得到了良 好的开挖质量，爆破振动也得到了有效控制。 关键词i 开挖爆破；保护层；爆破试验；坝基 中图分类号T D 2 3 5 ．1文献标识码A文章编号1 0 0 1 - 4 8 7 X 1 2 0 1 0 0 1 一0 0 4 1 - 0 3 A n a l y s i sa n dA p p l i c a t i o no fB l a s t i n gT e s to f2 n d S t a g eo fY i n p a nH y d r o p o w e rS t a t i o nE x c a v a t i o n H U A N GN i n 9 1 ，X I EJ i a n l i n 2 ，X I O N GX i n y u l ，Z H A N GC h u n - y a n l ，W UJ u n l 1 ．C h a n gJ i a n gI n s t i t u t e o fS u r v e yP l a n n i n gD e s i g n R e s e a r c h ，C W R C ，W u h a n4 3 0 0 1 0 ，C h i n a ； 2 ．S i n o h y d r oB u r e a u8C oL t d ，C h a n g s h a4 1 0 0 0 7 ，C h i n a A b s t r a c t B l a s t i n gt e s t sh a v ec a r r i e do u tb e f o r et h ed a mf o u n d a t i o na n dt h el e f tb a n ks l o p ec o n s t r u c t i o ni nt h e 2 n ds t a g eo fY i n p a nh y d r o p o w e rs t a t i o ne x c a v a t i o n ，t h r o u g ht h ea n a l y s i so ft e s tr e s u l t s ，t h em a i nf a c t o r sa f f e c t i n go n t h eb l a s t i n gr e s u l t sw e r ef o u n do u t ．T h et e s tr e s u l t sw e r ea p p l i e dt ot h eb l a s t i n gp r a c t i c e ，a n dg o tg o o de x c a v a t i o n ， t h e nt h eb l a s t i n gv i b r a t i o nW a sa l s ob e e ne f f e c t i v e l ye o n t r o l e d ． K e yw o r d s e x c a v a t i o nb l a s t i n g ；p r o t e c t i v el a y e r ；b l a s t i n gt e s t ；d a mf o u n d a f i o n 0 引言 乌江银盘水电站为大 2 型水电项目，枢纽主 要由混凝土重力坝、电站厂房、船闸等组成。 大坝建基岩体主要由软岩和硬岩互层组成，岩 体主要为o j 、o 甜页岩及。篙、o 蓄砂岩，少量为0 2 d 灰岩，岩层倾角3 5 。一4 0 0 ，除页岩为软岩外，其余均 为坚硬岩体，不同地段地质情况及岩石风化程度变 化较大。 工程施工采用分期导流方案，其中大坝坝基及 左坝肩开挖需在二期工程施工期完成。 开挖区周围的环境较为复杂。开挖区附近的重 要建 构 筑物有混凝土纵向围堰、电站新浇混凝 土、防渗灌浆部位、前期锚喷支护边坡、以及上下游 收稿日期2 0 0 9 一1 1 一1 6 作者简介黄宁 1 9 6 3 一 ，男。工程师、本科，工程爆破，E - w a i l h u a n g n i n g c j w s j y ．c o i n ．c n 。 土石围堰等部位，其中距开挖区最近的混凝土纵向 围堰距离仅1 ．5m 。为确保施工质量和安全，坝基 爆破施工过程中，采用了控制爆破技术，先后进行了 台阶爆破试验和保护层开挖爆破试验‘1 引。 1 技术方案 坝基上部开挖采用台阶爆破、周边预裂的爆破 方式，保护层采用一次爆破法挖除或分层爆破。根 据以往经验，初步确定了孔深、孔排距等孔网参数， 通过试验摸索出合适的单位耗药量、预裂爆破线装 药密度、起爆网路及最大单段药量，并进行质点振动 速度衰减规律测试和振动安全监测。通过爆破试验 及跟踪振动安全监测成果分析，调整单孑L 药量及单 段起爆药量，应用于实际施工，以减小爆破振动，确 保岩石开挖质量和周围建筑的安全。 为了拟和当地的地形、地质条件，爆破试验均采 用现场试验。 万方数据 4 2 爆破 2 0 1 0 年3 月 2台阶爆破试验及成果分析 嚣磊曩萎篓美萎了同的爆破参数’不同岩性部位 2 ．I 现场爆破参数炸药采用乳化炸药，爆破试验网路采用孑L 外延 针对坝基开挖部分岩性软、硬变化较大的特点， 期塑料导爆管毫秒微差爆破网路。 表I 台阶爆破试验参数表 2 ．2 爆破试验效果分析 台阶爆破试验一共进行9 次，均取得较好的爆 破效果，爆堆均匀疏松，抛散距离比较小，底部基本 没留炮根，岩石破碎程度好，大块石很少。后排爆渣 向前推出，后缘局部露出预裂壁面，残留半孔率较 高，壁面平整。说明试验拟定的爆破参数是合适的， 可应用于正式实施爆破作业中，但应注意根据具体 情况局部调整。 2 ．3 爆破振动安全监测和爆破振动衰减测试 台阶爆破试验时，在爆区附近的混凝土路面、预 应力锚索、锚喷混凝土、边坡马道等重要建 构 筑 物部位布置了爆破振动测点，实施振动安全监测，监 测成果表明，振速均控制在安全标准之内，未对周围 重要建 构 筑物产生破坏影响。 为了研究爆破振动传播规律，进行了爆破振动衰 减规律测试。根据国内外研究成果，爆破振动传播与 衰减规律一般采用萨道夫斯基的经验公式描述 口 K 警 4 式中，t ，为爆破质点振动峰值速度，c m ／s ；K 为与地 质、爆破方法等因素有关的系数；a 为与地质条件有 关的地震波衰减系数；Q 为与振速y 值相对应的最 大单段起爆量，k g ；R 为测点与爆心的直线距离，m 。 将测试数据按上述公式进行二元回归分析，得 出爆破开挖影响范围内的爆破振动衰减规律经验公 式如下 ⋯8 警 1 ’位 ， 该经验公式与预裂爆破和临空面较差梯段爆破拟 和较好，实际开挖爆破时，可用该公式调整爆破参数。 3 保护层爆破试验及成果分析 3 ．1 保护层爆破方法和爆破参数 保护层爆破试验采用了2 种爆破方法，方法一 采用垂直浅孔，孔底加锯末柔性垫层的小台阶爆破 法；方法二沿建基面 水平／倾斜 的预裂爆破法。 方法一的爆破参数钻孔直径4 0m m ，孔排距 lmX 1 ．2m ，单位耗药量为0 ．4k g ／m 3 ，钻孔适当超 深，孔底超深部分设置锯末垫层，锯末用竹杆捣实， 根据垫层厚度将试验块分为2 个区域，2 个区垫层 厚度分别为1 0c m 、2 0c m 。 方法二的爆破参数根据施工机具情况，预裂爆 破分别采用小孔径手风钻钻孔和大孔径钻机钻孔， 当采用手风钻钻孔时，钻孑L 孑L 径4 0c m ，间距0 ．5m 一0 ．6m ，采用不耦合间隔装药结构，药卷直径3 2 m m ，线装药密度2 0 0 2 5 0m ／m ；当采用Y Q 一1 0 0 B 型 或3 5 1 型钻机钻孑L 时，钻孔孔径1 0 5c n l ，间距ln l ， 采用不耦合间隔装药结构，药卷直径3 2m m ，线装药 密度2 8 6 4 0 0r i m 。 3 ．2 爆破效果分析 保护层爆破试验共进行了5 组，其中小台阶爆破 试验1 组 方法一 ，斜坡面保护层预裂爆破试验2 组 方法- - ，水平保护层预裂爆破试验2 组 方法二 。 爆破后，采用钻孔声波法检测爆破部位保留岩体的声 波速度，并以此分析判断爆破开挖对岩体的影响深度。 设置柔性垫层小台阶爆破试验，爆后基本没有留 有炮根，但是不平整度较差，主要是钻孔精度和地质条 件变化造成的；坡面保护层爆破试验和水平保护层爆 破试验爆后出露预裂壁面平整，残留半孑L 率较高。 孔底柔性垫层对减少建基面爆破影响深度有较 好的效果，但增加柔性垫层厚度对减少建基面爆破 影响深度并不明显；斜坡面保护层爆破和水平保护 层爆破虽然采取了不耦合间隔装药结构，但由于药 包和保留岩面直接接触，一定的爆破影响深度不可 避免。声波检测表明孔底设柔性垫层的小台阶爆破 万方数据 第2 7 卷第l 期 黄宁，谢建林，熊新宇，等银盘水电站二期开挖爆破试验成果分析及应用 4 3 基岩影响深度约0 ．5m ，保护层预裂爆破的基岩影 响深度约0 ．7 1m 。 4 试验成果在正式开挖爆破中的应用 银盘水电站左岸二期坝肩及边坡土石方明挖工 程中应用了前期爆破试验成果。台阶爆破根据岩性 比照试验参数来确定单位耗药量、孔排距等爆破参 数。保护层开挖爆破方法根据现场实际条件和施工 机具情况选定。 柔性垫层保护层开挖，具有钻孔方便，施工速度 快的特点，但要对每个孔的孑L 底高程进行严格控制，。 爆后平整度难控制，主要应用于沟槽下部、渗水部位 或空间上不便钻水平孑L 的部位；水平和斜坡预裂法 爆除保护层，虽然钻孔困难，但爆后建基面平整度较 好，对建基面的爆破影响满足设计要求，现已大规模 用于水平和斜坡保护层的开挖施工。 施工期实测爆破质点振动速度见表2 。各重点部 位实测爆破质点振动速度峰值均在设计要求的安全允 许范围内，爆破未对周围建 构 筑物造成不利影响。 表2 实测爆破质点振动速度峰值表 5 结语 生产实践证明，银盘左岸二期工程岩石开挖爆 破试验确定的爆破方案是合适的，试验成果在施工 中的应用提高开挖爆破质量，加快保护层开挖进度。 但是，开挖部位在不断变化，岩性和岩石结构也随之 发生变化，因此，在开挖中对试验得出的爆破参数不 能盲目的直接套用，一定要结台实际情况采用。 参考文献 [ 1 ]D L ／T 5 3 8 9 2 0 0 r 7 水工建筑物岩石基础开挖工程施 工技术规范[ S ] ．北京中国标准出版社，2 0 0 7 ． [ 2 ]祝文化，宋成梓．复杂环境下地铁车站基坑爆破振动 效应的试验研究[ J ] ．爆破，2 0 0 9 ，2 6 2 9 9 - 1 0 1 ． [ 3 】刘立新，刘晓军．紧邻高坝坝趾基岩开挖爆破试验 [ J ] ．水利水电快报，2 0 0 7 ，2 8 1 6 1 9 - 2 1 ． 上接第2 5 页． 3实验过程 采用设计的实验装置进行乳化炸药受压状态的 猛度实验时，大致流程如下用肥皂水检查装置的气 密性，气密性良好的装置才可进行猛度的测试；把炸 药试样放到爆炸装置中，按照国标准标操作；向装置 中加人一定量的自来水，以浸没炸药试样为准；再次 检装置的气密性，同时注意保护雷管脚线，若漏气检 查原因；把装置加到额定的压力，并把节气阀关闭， 并卸下加压装置；在猛度测试场起爆爆炸装置。测 试爆速的实验步骤同猛度的测试步骤大致相同，不 再赘述。由于实验是在自行设计的爆炸容器中进 行，在测试爆速、猛度除按照国标要求进行，还要注 意以下几点①雷管要进行防水处理；②测试爆速时 药卷要反向起爆，靶线尾都要从爆炸装置中引出；③ 测试猛度时，把铅柱、钢片、炸药试样用胶布处理，确 保3 者中心在同一直线上，并尽量把铅柱放到爆炸 装置中心。利用2 套装置对1 种乳化炸药进行了测 试，测试结果及数据分析见表4 和图3 所示。 4 结论 由于乳化炸药有优良的复原性，因此研究乳化 炸药的抗静压性能必须在受压状态进行研究；在水 下爆破或深孔爆破中，直接测试炸药在受压状态的 爆炸性能比较困难，实践证明，本文设计的2 套试验 装置能很好的测试乳化炸药在受压状态的爆炸性 能，为研究炸药的抗静压性能提供了新思路。 表4 玻璃微球敏化的乳化炸药受压后爆炸性能变化 压力／M P a D ／ m 8 ‘1 H ／m m 町／％ O ／％ O ．O53 9 71 9 ．6 70 ．0 0 0 ．0 0 O ．247 6 31 6 ．1 41 1 ．7 51 7 ．9 5 0 ．445 8 71 5 ．3 71 5 ．O l 2 1 ．8 6 参考文献 [ 1 ] W I E T A N DM S ．C o m p a r a t i v eS e n s i t i v i t yo fP e r m i t t e dE x - p l o s i v e sa g a i l l s tD y n a m i cP r e s s u r eD e s e n s i t i z a t i o n [ J ] ． E x p l o s i v eM a t e r i a l s ，1 9 8 7 ，1 6 2 3 3 - 3 6 ． [ 2 ][ 日] 松本荣，田中雅夫．关于含水炸药在加压下的爆 轰及复原性研究[ J ] ．韩学波，译．爆破器材，1 9 8 7 1 3 6 ．3 9 ． [ 3 ]刘学强．乳化炸药静压下的爆轰和复原性研究[ c ] ∥ 全国工程爆破第五届学术会议论文．武汉中国地质 大学出版社，1 9 9 3 3 1 9 - 3 2 1 ． [ 4 ] 缛立峰．乳化炸药受压钝化问题的探讨[ J ] ．爆破器 材，1 9 9 l 2 6 - 9 ． [ 5 ]钟帅．模拟深水爆炸装药输出能量的研究[ D ] ．安徽 理工大学，2 0 0 7 1 - 3 ． 万方数据