导流明渠边坡开挖爆破试验总结报告.docx

目 录
1编写依据 1
2工程情况 1
3爆破试验 2
3.1爆破试验场地 2
3.2爆破试验钻孔设备 3
3.3爆破试验使用的火工产品 3
3.4现场爆破试验 3
4爆破振动监(检)测 6
4.1爆破质点振动速度监测 7
4.1.1常规爆破监测 7
4.1.2 爆破试验监测 7
4.1.3爆破监测小结 9
4.2爆破对保留岩体影响范围测试 10
4.2.1声波测试方法和测试系统 10
4.2.2岩石爆破影响深度判断 10
4.2.3声波测试成果分析 11
4.3宏观调查 11
5爆破试验结论和推荐的爆破参数 12

导流明渠边坡开挖爆破试验总结报告
1编写依据
1、我部以前上报的《导流明渠边坡开挖爆破试验大纲》；
2、导流明渠第一、二、三级边坡马道开挖爆破试验施工参数；
3、长江工程地球物理勘测武汉有限公司枕头坝水电站项目部上报的《导流明渠边坡爆破试验及施工期阶段小结报告》(振简0]第009期（振总第014期）)。
2工程情况
2、目前开挖完成情况
导流明渠边坡开挖从2009年10月开始，目前整体上第三级马道边坡已开挖完成，局部已开挖至第四级马道边坡，具体是：
（1）导流明渠边坡开挖I区
K0-175～K0-270m段开挖至EL655m(第四级马道高程)，K0-285～K0-365m段开挖至EL670m(第三级马道高程)。
（2）导流明渠边坡开挖II区
K0+115.5～K0+300m段开挖至EL670m。
（3）导流明渠边坡开挖III区
K0+300～K0+450m段开挖至670m，K0+450～K0+510m段开挖至EL663m。
3、开挖揭露边坡地质情况
（1）导流明渠边坡开挖I区
K0-285～K0-365m段：第一级边坡马道即700 m高程以上边坡为砂卵砾石土覆盖层；第二级边坡马道即700~685 m高程为强风化、弱风化玄武岩；第三级边坡马道即685~670m高程为弱风化玄武岩。
K0-175～K0-270m段：第一级边坡马道即700 m高程以上边坡为砂卵砾石土覆盖层；第二级边坡马道即700~685 m高程为砂卵砾石土覆盖层、强风化玄武岩；第三级边坡马道即685~670m高程为砂卵砾石土覆盖层、弱风化玄武岩；第四级边坡马道即670~655m高程为弱风化玄武岩。
（2）导流明渠边坡开挖II区
K0+115.5～K0+300m段：第一级边坡马道即700 m高程以上边坡为砂卵砾石土覆盖层、强风化玄武岩；第二级边坡马道即700~685 m高程为强风化、弱风化玄武岩；第三级边坡马道即685~670m高程为弱风化玄武岩。
（3）导流明渠边坡开挖III区
K0+300～K0+450m段：第一级边坡马道即700 m高程以上边坡为砂卵砾石土覆盖层；第二、三级边坡马道即700~670 m高程为强风化玄武岩。
4、招投文件要求的爆后石块最大粒径
招投文件中规定，爆后石块最大粒径不超过900mm。
3爆破试验
本工程导流明渠土石方开挖主要采用深孔台阶爆破，边坡采用预裂爆破。
本次试验台阶爆破共进行了4次、边坡预裂爆破共进行了4次。
3.1爆破试验场地
1、台阶爆破试验场地
(1) 1区桩号0-295～0-340、高程685m；
(2) 2区桩号0+120～0+155、高程670 m；
(3) 2区桩号0+195～0+230、高程670 m；
(4) 3区桩号0+350～0+380、高程685 m；
2、边坡预裂爆破试验场地
(1) 1区桩号0-242～0-257、高程685 m；
(2) 1区桩号0-291～0-340、高程685 m；
(3) 2区桩号0+118～0+149.6、高程700 m；
(4) 3区桩号0+450～0+497、高程685 m。
3.2爆破试验钻孔设备
爆破试验使用的主要钻孔机械见表3-1。
表3-1 爆破试验钻孔机械配置表
序号
机械名称
型号
适用范围
备注
1
支架式潜孔钻机
YQ-100B
边坡预裂钻孔、斜面预裂钻孔
孔径90mm
2
全液压钻机
D7
主爆孔，缓冲爆破孔等
孔径90mm
3
全液压钻机
CRH660
主爆孔，缓冲爆破孔等
孔径90mm
4
高风压潜孔钻机
CM350
主爆孔，缓冲爆破孔，测试孔等
孔径90mm
5
空压机
20m3
供风

3.3爆破试验使用的火工产品
爆破试验使用的火工产有雷管、导爆索、炸药等。
1、炸药品种：采用2号岩石乳化炸药。
2、雷管：采用非电毫秒延时雷管，段位1~15段。
3、导爆索：塑料导爆索，爆速≥6000m/s。
3.4现场爆破试验
1、台阶爆破试验参数
台阶爆破试验参数见表3-2。
表3-2 台阶爆破试验参数表
名 称
单位
0-295～0-340
高程685m
0+120～0+155
高程670m
0+195～0+230高程670
0+350～0+380高程685
孔 深
m
16～17
10
9.5
10~12
孔 径
mm
90
90
90
90
药卷直径
mm
70
70
70
70
孔、排距
m
4×4
3.5×3
3×3
4.0×3.5
单耗
Kg/m3
0.25～0.3
0.3
0.35
0.32
最大单响药量
Kg
300
287.55
298.2
268.8
总装药量
Kg
2060
926.55
1371.7
1620
堵塞长度
m
2.5
2.0
2
2.0
试验日期
2010.01.15
2010.01.12
2010.01.11
2010.01.20

2、台阶爆破试验效果宏观调查
爆破试验后，现场查看爆破效果：
1区桩号0-295～0-340、高程685m：爆后块度适中，爆堆均匀松散，部分爆堆向临空面抛出外，大量爆堆凸起2m多高，符合铲装要求，挖后炮根少，孔排距合理；
2区桩号0+120～0+155、高程670 m：除部分爆堆向临空面抛出外，其余爆堆凸起近2~3m高，挖后前排孔留有根底，爆后块度偏小，爆堆松散，还需扩大孔排距，降低炸药单耗，减少成本。
但从爆破质点振动速度监测数据表明：在爆区的后冲方向边坡支护区出现测点振速超标。
3、边坡预裂爆破试验表
边坡预裂爆破试验参数见表3-3。
表3-3 边坡预裂爆破试验参数表
名 称
单位
0-242～0-257高程685
0-291～0-340
高程685m
0+118～0+150高程700 m
0+450～0+497高程685
孔 深
m
15
16.2～17.0
15
15
孔 径
mm
90
90
90
90
药卷直径
mm
32
32
32
32
孔距
m
0.8
0.8
0.8
0.8
线装药密度

Kg/m
0.25
0.20~0.30
0.3~0.4
0.25
最大单响药量
Kg
45
44
45
44
总装药量
Kg
95
1600(含台阶)
244

堵塞长度
m
1.0
1.0
1.0
1.0
试验日期
2009.12.12
2010.01.23
2009.12.02
2010.01.28

4、预裂爆破试验效果宏观调查
爆破试验后，现场查看爆破效果，预裂线处能产生明显的裂缝；渣料挖除后，岩石边坡预裂效果图片如下。

2区桩号0+118～0+149.6、高程700 m部位预裂效果图片

1区桩号0-291～0-340、高程685 m部位预裂效果图片
2区桩号0+118～0+149.6、高程700 m部位岩石弱风化，岩体相对来说较完成，残孔率达90%以上，预裂效果好，但局部孔壁有开裂现象，说明线装药量稍偏大，须进行调整。
1区桩号0-291～0-340、高程685 m部位岩石强、弱风化，岩体破碎，残孔率达40%以上，预裂效果较好。
3区桩号0+450～0+497、高程685 m部位岩石强，岩体非常破碎，残孔率达20%以上，残孔不明显，预裂效果一般。
4爆破振动监(检)测
导流明渠开挖边坡的上下游、左右岸都有当地百姓的房屋，左岸有省道306线经过，且明渠的左下游方为重点工矿企业红华实业公司。
导流明渠土石方开挖过程中，重点对爆区附近下列部位进行爆破震动跟踪监测：Ⅰ区：右岸有民房、高压送电铁塔、边坡；左岸有306省道、高压输电铁塔、红华实业公司厂区。II区：右岸有民房、高压送电铁塔、施工变压器、边坡、水厂；左岸有306省道，施工变压器高压输电铁塔红华实业公司厂区。III区：右岸有民房、施工变压器高压送电铁塔、边坡；左岸有306省道、高压输电铁塔、红华实业公司厂区、民房、枕头坝跨河桥。
爆破震动跟踪监测由长江工程地球物理勘测武汉有限公司枕头坝水电站项目部实施，我部配合。
根据《爆破安全规程》有关规程规范规定，结合其它工程的实践经验，各动态监测部位的最大质点振动速度安全控制标准见下表4-1。
表4-1 最大质点振动速度安全允许标准
序 号
监测部位
质点振速安全控制标准（cm/s）
≤10Hz
10 Hz～50 Hz
50 Hz～100 Hz
1
毛石房屋
0.5～1.0
0.7～1.2
1.1～1.5
2
一般砖房，非抗震的大型砌块建筑物
2.0～2.5
2.3～2.8
2.7～3.0
3
钢筋混凝土结构房屋
3.0～4.0
3.5～4.5
4.2～5.0
4
水工隧道
7.0～15
5
交通隧道
10～20
6
矿山巷道
15～30
7
水电站及发电厂中心控制室设备
0.5
8
机电设备(施工变压器)
0.9
9
混凝土系统
5
10
高压输变电塔基础
2.5
11
土石围堰
5.0
12
预应力锚索（含锚杆）（0～3天）
1
预应力锚索（含锚杆）（3～7天）
1.5
预应力锚索（含锚杆）（7～28天）
5～7
13
坝基灌浆（0～3天）
1
坝基灌浆（3～7天）
1.5
坝基灌浆（7～28天）
2.5
14
新浇混凝土（0～3天）
2.0～3.0
新浇混凝土（3～7天）
3.0～7.0
新浇混凝土（7～28天）
7.0～12
15
国家重点厂矿
0.5

4.1爆破质点振动速度监测
4.1.1常规爆破监测
爆破监测总共进行9次，累计完成186点·次，各个监测点震动峰值速度统计见表4-2，各次监测典型波形图见附录。
监测点震动峰值速度表
监测
部位
喷 锚
支护区
右岸高压输变塔基
右岸施工
机电设备
苦竹圆居民点
左岸高压输变塔基
左岸306省道
左岸居民点
（红华公司旁）
速度值
(cm/s)
0.050～
7.0
0.035～3.8
0.060～
5.8
0.026～0.13
0.02～
0.39
0.0～
0.12
0．0～
0.35

监测数据表明，在支护区部分监测点振速偏大，右岸临时施工机电设备受振也比较明显；右岸离爆区较近的苦竹圆居民点和左岸306省道，左岸高压输变塔基，左岸居民点，红华实业公司等部位最大受振速度均在安全控制标准以内。
4.1.2 爆破试验监测
爆破试验爆破监测分质点振动速度安全监测和质点振动速度衰减规律测试。
1、质点振动速度监测
台阶爆破试验累计完成82点·次，各个监测点震动峰值速度统计见表4-3。台阶爆破试验监测点震动峰值速度表
监测
部位
2区 喷 锚支护区
1区 喷 锚支护区
右岸施工
机电设备
苦竹圆居民点
左岸高压输变塔基
左岸306省道
左岸居民点
（红华公司旁）
速度值
(cm/s)
0.9～
5.8
2.87～4.64
1.7～
2.7
0～0.11
0～
0.45
0.057～
0.17
0．077～
0.15

监测数据表明，极个别支护区振速偏大，右岸临时施工机电设备受振也比较明显；其余监测部位包括右岸离爆区较近的苦竹圆居民点和左岸306省道，高压输变塔基，居民点，红华实业公司等部位最大受振速度均在安全控制标准以内。
2、质点振动速度衰减规律测试
质点振动速度衰减规律测试是为了研究爆破地震效应的破坏规律，找出减少爆破地震强度的措施和确定出爆破地震的安全距离以及爆破地震波随距离变化的衰减规律。速度衰减规律测试结合施工监测进行。根据爆破开挖现场实际条件，对台阶爆破进行了衰减规律测试，对获得的有效测试数据（共计224点·次）以及以往开挖监测得到的大量数据。按有效性分析原则，回归成前苏联萨道夫斯基经验公式形式：
V = K（Q1/3/R）α=Kρα cm/s
式中：K为与地质、爆破方法等因素有关的系数；
α为与地质条件有关的地震波衰减系数；
Q为与振速V值相对应的最大单段起爆量，kg；
R为测点与爆心的直线距离，m；
ρ=Q1/3/R为比例药量。
经回归得出爆破地震波衰减规律公式：
V = 42（Q1/3/R）1.29 ；相关系数γ=0.84
通过计算，相关系数γ达到84%以上，表明实测量与回归公式之间相互关系密切，回归公式对实测量表述显著，能够代表该爆破方式的场地实际情况，可以指导调整钻爆参数，预报爆破振动量级，控制爆破规模。
适用范围为预裂爆破和临空面较差台阶爆破，临空面较好台阶爆破和保护层爆破在运用该公式应乘以0.6～0.8系数，对于有一定高差监测点应该考虑动力放大。公式使用范围10～80m。由于该公式为经验公式，只能用于右岸监测点预报量级，监测成果应该以实测的振速为准。
4.1.3爆破监测小结
据表中监测数据表明，爆破试验和常规监测绝大多数测点振动速度值都小于的控制标准，只有支护区振速，右岸临时施工机电设备的测点有超标现象。下面对各部位振动测试成果做如下分析：
1、 支护区振速，右岸临时施工机电设备部位，监测结果表明：靠近爆区，从实测波形图可以看出本次爆破振动变化的基本特征，振动波幅由大变小，最大值发生在前部，以后逐渐衰减，分析原因主要是由于其距爆源较近，预裂爆破振动效应明显。一般来说预裂振动速度值过大，是因为预裂爆破本身是在半无限介质中进行的，相同药量爆破时，预裂爆破地震波幅度是梯段爆破地震波幅度的2～3倍，为防止预裂爆破造成过大振动，应采用分段延发起爆，并尽量减少同段起爆的炮孔数，预裂孔最大段装药量不大于50kg。
2、左岸国家重点厂矿部位测点主要布置距爆区较近左岸，考虑测点部位重要性，测点振动速度控制标准定为0.5 cm/s。主要通过不同的药量监测对左岸306省道以及周边的民房、高压输电铁塔、枕头坝跨河桥、红华实业公司厂区附近测试来预估不同爆破规模对红华实业公司厂区影响程度。从监测数据表明，该部位爆破基本特征为，地震波影响主要来自台阶爆破，预裂爆破地震波衰减快，今后随着边坡开挖高程的降低，爆区地震波传播至红华实业公司厂区距离越来越近，我部将采取减少一次开挖爆破规模，降低爆破总药量，控制最大单段药量等措施来减少对该厂区的影响。
3、台阶爆破主要采用序微差爆破。有序爆破的地震波的持续时间较长，波幅较小，没有明显的突峰出现，形成一种平稳的随机振动。对于离爆区较近，测点振动速度要求，实测波形显示，距爆源较近测点的波形峰值很快衰减，邻段之间基本没有叠加。随着传播距离的增加以高频主导的震级大幅衰减，振动峰值也已衰减至较低水平，低频主导的成分衰减缓慢，因而距爆源较远测点所得的波形为低频低峰值波形。相邻段峰值之间容易产生叠加。波形的峰值叠加程度与邻段的时间间隔有关，时间间隔短容易产生叠加，时间间隔长，则不会发生波形叠加，理想梯段爆破时间间隔以50～75ms为宜。在爆破作业过程中曾经发生整排孔拒爆现象，分析原因主要是雷管延时过长，时间间隔达到1000ms以上。
一般造成台阶爆破振速过大的原因主要有：单段药量过大，底部抵抗线较大，或雷管分段错误。采取的措施：台阶爆破最大单段药量控制在300kg之内，减少前排孔的抵抗线，排与排之间间隔时间不宜过长，采用“V”型起爆网络，增加岩石间的碰撞，进一步消耗能量。
4.2爆破对保留岩体影响范围测试
在导流明渠边坡开挖过程中，尽可能地减少爆破对保留岩体的振动破坏，我部采取预裂爆破的开挖方式，但爆破或多或少都会对保留岩体产生不利影响，为了了解爆破对保留岩体的影响程度，采取岩体声波测试方法。
4.2.1声波测试方法和测试系统
岩体声波检测是通过声波在物体中的传播速度来分析物体损伤程度和完整性的一种测试技术，声波特性能反映物体内部受损程度，声波的波动特性可用波长、振幅、频率等来描述，波速与岩体特性有密切关系，而纵波是初始波，易于辨认，所以一般在工程中把物体纵波速度υp作为声波探测参数。
本次声波检测仪器选用RS-S01C非金属声波检测仪，采用直达波法进行物体的声波检测。直达波法具有探测范围大、抗干扰能力强、波形清晰、易于辨认等优点，换能器主频为20KHz。
4.2.2岩石爆破影响深度判断
依据《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》（DL / T 5389 — 2007）规定。岩石爆破影响深度采用钻孔声波观测方法来判定，通常用同部位的爆后波速（CP2）小于爆破前波速（CP1），其变化率η为：
η =1-(CP2/CP1）
判断标准如下：
η≤10％，无影响或影响甚微；
10％＜η ≤15％，影响轻微；
η ＞15％，有影响或基础岩体开挖质量差。
若只在爆后观测，可用观测部位附近原始状态的波速作为爆前波速，也可以从观测资料的变化趋势和特点进行判断。
4.2.3声波测试成果分析
根据监测计划, 选取了典型区域岩体（Ⅰ期-2区高程685桩号0+190）进行预裂面爆后声波测试，以确定预裂爆破水平影响范围。
本次测试一共布置5个观测孔，测试共25 m，进行爆后波速检测。根据实际测试数据，经分析可知，岩体波速主要集中4400 m/s～5200 m/s区间段，岩体波速值整体偏大，爆后岩体完整性较好， 经过对声波曲线进行分析，预裂爆破影响深度为0.4～1m，符合一般爆破施工的效果特征。
43宏观调查
在进行监测的同时，还在爆区（源）较近和敏感测点附近布置了宏观调查区进行爆前、爆后宏观调查，在邻近爆区的部位上布设观察点，对观察点先进行冲洗，然后抹上标志进行爆前爆后宏观调查，综合分析该部位受爆破振动影响的情况。通过跟踪监测，及时反馈监测成果，调整爆破最大单段药量等爆破参数，以减少爆破地震效应。
宏观调查每次一般布置1～2个点进行宏观调查，对振速过大或超过安全控制标准的部位进行重点调查。 主要在锚喷支护区、右岸临时施工机电设备、306省道以及周边的民房、高压输电铁塔、等部位共布设15块调查区。
爆前和爆后宏观调查表明，15块调查区在爆破施工期间均未受到爆破破坏性影响。
综上所述：由于采用了控制爆破技术，严格的安全质量保证措施和科学的监测手段，爆破振动效应得到了有效的控制，爆破振动没有对周围建（构）筑物和设备产生破坏性影响。
5爆破试验结论和推荐的爆破参数
依据长江工程地球物理勘测武汉有限公司枕头坝水电站项目部上报的《导流明渠边坡爆破试验及施工期阶段小结报告》(振简0]第009期（振总第014期）)，对于导流明渠边坡开挖爆破试验得出如下结论：
1、设计提出的爆破技术要求和对各部位提出的爆破振动安全控制标准是合理的。
2、由于采用了先进的控制爆破技术，严格的安全质量保证措施和科学的监测手段，爆破振动效应得到了有效的控制，爆破振动没有对周围建（构）筑物和设备产生破坏性影响 。
3、 通过测点附近宏观调查区爆前爆后宏观调查，没有发现新生爆破裂隙（缝），或原有裂缝张开的现象，表明爆破对周围建（构）筑物影响甚微。
4、速度衰减规律测试结合爆破试验监测进行。得出爆破开挖爆破地震波衰减规律公式如下：
V = 42（Q1/3/R）1.29 相关系数γ=0.84
5、 声波试验检测数据显示预裂爆破影响深度为0.4～1m，爆破施工未造成岩体深层损伤。爆破影响深度符合爆破施工规律。
结合前段时间导流明渠边坡所有的开挖爆破，我部推荐导流明渠边坡石方开挖的爆破参数为：
1、预裂爆破参数：孔径90mm，孔间距0.8 m，孔倾角为边坡坡比确定，强风化岩体的线装药密度为0.20~0.30 kg/m；弱风化、新鲜岩体的线装药密度为0.25~0.35 kg/m；预裂爆破最大单响药量不超过45kg。
2、台阶爆破参数：孔径90mm，孔倾角直角，孔间、排距：强风岩石4~4.5m×3.0~4.0 m，单耗0.25~0.30kg/m3；弱风化、新鲜岩石3.5~4.0m×3.0~3.4，单耗0.30~0.40kg/m3；爆破台阶高不超过15 m，排间或V型起爆。
为控制台阶爆破后冲振动速度在允许的标准值范围内，台阶爆破最大单响药量不超过300 kg，I区、II区主爆孔控制在250 kg内，III区主爆孔控制在200kg内，每次台阶爆破的总装药量也不宜过大，控制在2500 kg以下为宜。
台阶爆破时间间隔以50～75ms为宜。
3、炸药品种：采用2号岩石乳化炸药和4号岩石粉状铵油炸药。

江南水利水电工程公司枕头坝项目部
2010年4月15日