大桑园水电站引水隧洞光面爆破技术.pdf

第 9 卷0 1 期 2 0 1 1年 2月 南水北调与水利科技 S o u t h t o No r t h Wa t e r Di v e r s i o n a n d Wa t e r S c i e n c e& Te c h n o l o g y Vo 1 9 No 0 1 Fe b 2 0 1 1 大 桑园水 电站 引水 隧洞光面爆破技术 高文平 ( 河北省水利工程局， 石家庄 0 5 0 0 2 1) 摘要： 合理的选择光面爆破技术参数 ， 可以明显减少对围岩的扰动和破坏 ， 保护围岩的完整性。详细介绍了在不良 地质条件下， 通过合理选择光爆参数取得了良好的爆破效果， 对类似工程有借鉴作用。 关键词： 不良地质； 光面爆破参数； 引水隧洞； 围岩稳定 中图分类号 ： T V5 4 2 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 6 7 2 1 6 8 3 ( 2 0 1 1 ) 0 0 1 0 1 1 7 0 2 S mo o t h Bl a s t i ng Te c h no l o g y of I nt a k e Tu nn e l i n Das a ng y u a n Hy d r o po we r St a t i o n GA0 W e n - p i n g ( He b e i Wa t e r Co n s e r v a n c y E n g i n e e r i n g B u r e a u， S h i j i a z h u a n g 0 5 0 0 2 1 ， C h i t ) Abs t r a c t ：Th e r e a s o na b l e s e l e c t i o n t o s mo o t h b l a s t i n g p a r a me t e r i s u s e f u l f o r r e d u c i n g t h e d i s t ur b a nc e a n d d e s t r o y t o t h e s u r r o u n d i n g r o c k a n d ke e p i t s s t a b i l i t y I t i n t r o d uc e d t he p a r a me t e r s e l e c t i o n i n s mo o t h b l a s t i n g i n t h e u n f a v o r a b l e g e olo g i c a l c o n d i t i o n s a n d t h e b l a s t i n g e f f e c t i s a n a l y z e d Ke y wo r d s ： Un f a v o r a b l e g e o l o g i c a l c o n d i t i o n s ； mo o t h b l a s t i n g p a r a me t e r ； I n t a ke t un n e l ； S u r r o u n d i n g r o c k s t a b i l i t y 1 工程概 况 验， 根 据试验结果 决定采用下 导洞超前开 挖法进行隧 同 开挖。 大桑园水电站位于河北省宽城满族 自治县境内潘家 口 水库瀑河入 口处 ， 引水 隧洞位于河道左 岸山体 中。隧洞 进 口 与电站之间河道长 1 2 k m， 自然落差 3 5 9 5 r r l ， 河道平均坡降 7 8 1 。引水隧洞设计为无压 同。隧洞设计开挖断面为圆 拱直墙式。引水隧洞沿线地质条件复杂， 岩性多变， 且多数 地段为 、 类 围岩。在这样 的地 质条件 下 ， 爆 破施工 技术 的好坏成为控制整个工程进度、 成本和质量的关键问题。 不良地质条件下的隧洞开挖， 对爆破技术提出了较高要 求， 如果处理不好， 隧道会出现落石、 塌顶等现象， 不仅影响 开挖效果， 而且还会影响 同 体的围岩稳定性 ， 增加初期支护 数量和衬砌 昆 凝土工程量， 造成投资超额， 更重要 的是还会 形成安全隐患 。所 以本工程 的关 键是应 尽量减少 爆破 对 围 岩 的破坏或扰动 ， 减小 松动 圈范围 ， 使岩体 尽可 能维持 原有 的力学性能 。为此 ， 采用 了光 面爆破 技术 ， 并在工程 开始 前 ， 结合生产施工， 进行了爆破试验 ， 以获取优化的爆破参数 ， 同 时用取得 的经验指导开挖施工 。 2施工方法 本隧道工程设计开挖断面为直墙拱形 ， 宽 3 8 m， 高 4 8 r n ， 见图 1 。地质条件较为复杂， 岩性多变， 以、 类 围岩为 主， 为寻求适合本工程特点的开挖方案， 开工初期对全断面开 挖法、 反台阶开挖法、 中央下导洞超前开挖法进行了比较试 g 厂、 一 厂、 目 1 0 n 05I l l 2 8m 05竹 】 图 1 中央下导洞超 前开挖法 中央下导洞超前施工方法( 如图 1 ) ， 下导洞超前的距离 可以是 5 6 i n到2 0 3 0 n l 。导洞与扩挖两个作业面可以同 时钻孔爆破， 也可以先掘进下导洞 ， 再进行全断面扩挖， 但前 一 种方式更能发挥现有机械设备的效益。超前下导洞的作 用主要有： 为扩挖创造良好 的临空面条件和同时起爆条 件 ， 从 而大大改善光 面爆 破效果 ， 即使在裂 隙发育 ， 稳 定性不 好的岩体中也能得到很高的半孔率和 良好的开挖轮廓； 超前导洞起到地质探 洞 的作 用 ， 岩性 变差 ， 后面 扩挖 时可及 时调整爆破参数， 并准备好喷锚等预防塌方的技术措施。 3 光爆参数的选择和应用 制定光面爆破参数是光面爆破的关键问题。在施工中， 根据前一次的光面爆破效果， 及时研究、 分析和调整爆破参 数， 求出最佳的光面爆破参数。 收稿 日期 ： 2 0 1 0 1 2 2 9 修 回日期 ： 2 0 1 1 - 0 1 1 1 作者简介 ： 高文平 ( 1 9 5 9 一 ) ， 女 ， 河北唐县人 ， 高级工程师 ， 主要从事水利工程施工及管理工作 。 工程技术 11 7 第 9卷 0 l 期 南水北调 与水利科技 2 0 1 1年 2用 3 1 周边孔距 和最 小抵抗 线 的选定 孔距 E和最 小抵抗线 是光 面爆破 的两个重 要参数 ， 两者之间的比例关系， 依岩性 的不同而变动， 同时也受孔 深、 装药结构等的影响， 施工中， 根据以下关系求得两者的 数值 。 W 一 ( 1 O 2 O) ( NE W一0 7 1 0 式中 ： d 一炮孔直径 ； N一炮孔密集系数 。 通常情况， 当岩石坚硬完整时， 抵抗线 w 取小值， 炮孔 密集系数 N取较大值； 当岩石软弱平破碎时w 取较大值， N 取较小值 j 。由于本工程围岩为、 类围岩， 且节理裂隙 发育， 需要加密炮孔 ， 、 E均取较小值。在施工中经反复试 验和调整 ， 最小抵抗线 W -二5 0 c m， 孔距 E一4 0 c m 时 ， 光面爆 破效果最好。炮孔布置 图见 图 2 。 图 2 周 边孔布 孔图 3 2 装 药结 构的选择 在装药直径一定 的情况下 ， 如果使炮孑 L 直径 达到某一数 值， 作用在炮孔壁上的爆轰力刚好等于周围岩石的应力值 时， 理论上围岩不产生破坏圈或不受过大的扰动， 形成平鬃 的爆破面。根据以往施工经验， 当周边孔的药卷直径 d为炮 孔直径 的 0 5 0 -0 6 7倍时_ 2 ， 光面爆破 效果最好 ， 所 以本 工 程采用 2 5 iT l r n的 2 号岩石乳化炸药 ， 不耦合系数为 1 6 。 周边孔装药时， 将药卷均匀、 间隔的固定在竹片上， 用导 爆索传爆， 采用空气问隔装药、 反向起爆的装药结构， 即将起 爆雷管装在炮孑 L 的底部起爆药卷内， 在炮孑 L 底部起爆 ， 用非 电毫秒延时雷管引爆 ， 孔 口用黏土堵塞 “装药结构见图 3 。 图 3 装药结构示意图 3 3 周边孔装药量计算 一 般情况下 ， 炮孑 L 越深 ， 岩 石越硬 ， 周边 孔距 E越大 ， 最 小抵抗线越大， 装药量越大， 反之则装药量减少。施工中， 根 据下式计算周边孑 L 的单孔装药量 G： G一0 1 ( E+w ) L +E w( R 1 4 ) Z K 式 中： E 一孔 距 ， 取 4 0 0 mm； W一 最小 抵 抗 线 ， 取 5 0 0 mm； 钻孔深度 ； R 岩石抗 压强度 ， 取 1 2 0 MP a ； Z 每 k g炸 药爆炸后产生的压力， 2号岩石乳化炸药在耦合装药条件下， 取 1 0 1 0 N k g K一不耦合影响系数 ， K一( D d ) 。 ， D的 含义及取值见前述_ 4 。 带人数值求得单孔装药量 G值。在实际爆破 中由于炮 孔定位和钻孔操作误差， 按计算药量装药爆破后都出现局部 欠挖 ， 因此再根据 实际情 况调整 单孔装 药量 ， 直 至得到 满意 的光面爆破效果。光面爆破参数表见表 1 。 表 1 光面爆破参数 4 施工 中的技术措施 在开挖过程中， 要取得较好的光面爆破效果， 除合理选 择光面爆破参数， 实际操作中还应采取如下措施。 炮孔定位准确。在隧道开挖前需准确标出开挖轮廓 线 ， 误 差控 制在 5 c m之 内 。 钻孔准确。要求外插角控制在 3 。 之内 。 装药前要用高压风清孔 ， 用炮棍检查孔 内是否有杂 物 ， 确认无误后， 严格按照设计的装药量、 装药结构、 雷管段 别进行装药， 堵塞炮孔 ， 并要分层捣实。 遇到较薄的水平岩层或在两层分层处， 采用加密一 层 空孔 的方法 ， 以保证开挖质量 。 及时进行爆破效果分析， 进行开挖断面检查及信息 反馈 ， 根据实际情况调整光面爆破参数及相应 的施工措施 。 5结语 通过大桑 园引水 隧洞 的光 面爆破施 工 ， 得 到了以下几点 体会， 希望可以给类似施工提供借鉴。 在地质条 件 复杂 ， 岩性 多变 ， 且多数 地段 为 、 类 1l 8 工程技术 围岩中施工 ， 采用 中央 下 导洞 超前施 工方 法 ， 预 留光 爆层进 行 扩挖 ， 能够取得较好 的光面爆 破效果 。而且 还可 以通 过下 导洞开挖 ， 先探明地质情况 ， 然后再进行 扩挖 ， 既保证 了施 工 安全， 也防止了大面积坍塌， 能够取得较好的开挖效果。 钻孔质量是保证光面 爆破效 果的关键 之一 。对 于周 边 孔 ， 外插角掌握不当就会 出现超欠 挖 。 炮 孔堵塞 质 量 要保 证 。施 工 现场 有 时 不 太注 重 堵 塞 ， 不仅大大增加 炸药 用量 ， 而且 也会影 响爆破 效 果。一定 要用黏土堵 塞 ， 并分层捣实 。 光面爆破技术可以提高经济效益。光面爆破不仅能 够保证围岩的稳定， 有利于施工安全， 而且开挖面平整， 叮以 减少超挖和混凝土的回填量， 减少投资。 参考文献 ： 1 D I T 5 1 3 5 2 0 0 1 ， 水电水利工程爆破施工技术规范 s E 2 J S 1 4 7 9 4 ， 水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范 3 GB 6 7 2 2 2 0 0 3 ， 爆破安全规程 s 4 顾毅成 爆破工程施工与安全 北京： 冶金工业 出版社 ， 2 0 0 4 5 水利电力部水 利水 电建设 总局 水利水 电施 工组 织 没计手 册 ( 第二卷) K 北京 ： 水利电力出版社 ， 1 9 9 0