中間渠道F1斷層開挖爆破施工方案

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簡介： f1斷層直接采用邊坡預裂的方式進行施工；根據(jù)現(xiàn)在實際情況， EL286.5～EL274.8馬道的建基面保護層開挖采用水平預裂爆破輔以垂直孔梯段爆破法一次爆破完成。
關鍵字：邊坡開挖 預裂爆破 施工方案

　　 1.前言

　　重慶烏江彭水電站通航建筑物中間渠道f1產狀100～120°＜70～80°，是壩區(qū)最大的斷層。斷層破碎帶真厚度7～15m。f5產狀220～235°＜65～78°，斷層破碎帶寬5～10m，在中間渠道邊坡地表390高程左右切割f1斷層，f5斷層上盤f1斷層向上游平移達30m。f36產狀195～210°＜63～84°，斷層破碎帶寬3～6m。在中間渠道邊坡地表EL350高程、330高程馬道附近切割f1斷層，f36斷層上盤f1斷層向下游平移達7m。f5、f36與f1斷層交匯處順斷層溶蝕強烈，發(fā)育成溶洞，溶洞規(guī)模大，f5上盤溶洞向山內發(fā)育一定深度，垂直方向與導流洞附近溶洞有一定水力聯(lián)系。f36斷層下盤f1斷層破碎帶寬5～10m，為角礫巖、碎裂巖，膠結較好。

　　f36、f5斷層與f1斷層交匯帶及溶洞充填物為粘土夾塊石，并見灰華，為軟塑狀，交匯帶順f1斷層兩側溶蝕擴大，總寬度約35～40m，斷層交匯帶與溶蝕破碎帶施工期產生坍塌，致使靠山外側邊坡形成倒懸體。該部位已經(jīng)出現(xiàn)多次跨塌，2006年6月30日正邊坡EL345高程出現(xiàn)跨塌，7月3日跨塌范圍增大， EL364高程至EL345高程已支護部位及上游側邊坡支護部位跨塌，致使正面邊坡形成一個大型的倒懸體。

　　EL315.0 ～EL275高程從已揭露的巖石情況可以看出，此部位邊坡巖石比較破碎，需開挖邊坡的厚度不足8m，故無法采用在爆破孔與預裂孔間設一排緩沖孔來為減小爆破對邊坡破壞，邊坡開挖成型面將會受到影響。所以直接采用邊坡預裂的方式進行施工；根據(jù)現(xiàn)在實際情況，決定對EL286.5～EL274.8馬道的建基面保護層開挖采用水平預裂爆破輔以垂直孔梯段爆破法一次爆破完成。保護層垂直爆破孔采用高風壓鉆機和Y28手風鉆機，孔徑分別為Φ105mm和Φ42mm，孔底高程距建基面不小于0.7m。爆破后，可以直接用大型挖掘設備挖裝，不需要在進行保護層開挖爆破，縮短施工工期。

　　4.爆破參數(shù)的選擇

　?。?）鉆孔直徑與藥卷直徑

　　根據(jù)f1斷層現(xiàn)有的鉆孔機械和藥卷品種規(guī)格，選用高風壓鉆機鉆孔，炮孔直徑φ90mm，間距0.4m左右，鉆機無法施工的部位采用Y28手風鉆作為輔助鉆孔設備，鉆孔直徑為42mm，相應藥卷直徑為32mm。

　?。?）鉆孔深度

　　鉆孔深度根據(jù)現(xiàn)現(xiàn)場實際開挖情況而定，鉆孔深度一般為5～10m。

　　（3）炮孔間距

　　參照船閘邊坡開挖爆破的經(jīng)驗，當采用高風壓鉆機施工時，孔距一般為0.5～0.8m，當采用手風鉆鉆孔時，孔距一般為0.5～0.6m。

　?。?）單位耗藥量

　　根據(jù)此部位巖性特點，單位耗藥量q值控制在0.40~0.45kg/m3范圍內。

　　爆破參數(shù)的確定原則，一般根據(jù)鉆孔機具的性能、巖石性質，并參照以往的工程經(jīng)驗選定其基本參數(shù)，施工中根據(jù)爆破效果不斷進行調整和修正。

　　3.施工工藝及技術要求

　?。?）施工準備

　　首先進行測量放樣，以確定預裂孔爆破的作業(yè)范圍，并用紅油漆標明開孔位置。

　?。?）鉆孔作業(yè)

　　水平預裂孔開孔誤差要求不大于10cm，爆破孔的孔底高程誤差不大于20cm。鉆孔時要根據(jù)地形變化，嚴格控制鉆孔深度和方向。

　　EL286.5～EL274.8爆破中為減爆破地震效應對水平建基面的作用，阻止爆破在巖體中產生的爆破裂隙和節(jié)理裂隙面、層面的破壞延伸到建基面巖體中，要求水平預裂范圍要超出梯段爆破范圍1.0～2.0m。

　　鉆孔完畢后，要對鉆孔孔位、孔深和孔斜進行認真檢查，并作好記錄，對未滿足設計要求的鉆孔，必須進行補鉆(欠深)或充填(超深)。

　?。?）裝藥聯(lián)網(wǎng)

　　預裂孔裝藥采用竹片綁扎，導爆索串聯(lián)φ32mm乳化藥卷間隔裝藥，線裝藥密度為400～450g/m，爆破采用毫秒延期非電微差起爆網(wǎng)絡，起爆順序沿抵抗線最小的方向依次分段起爆，控制最大一段起爆藥量小于100kg。

　　水平預裂爆破和垂直爆破孔同時按設計的裝藥結構分別裝藥，并在同一網(wǎng)絡內聯(lián)接，控制預裂爆破先于梯段爆破的起爆時差為75～100ms。

　　3.水平預裂參數(shù)的選擇與確定

　?。?）鉆孔直徑

　　根據(jù)我國水利工程邊坡預裂爆破一般采用孔徑為80～110mm的施工經(jīng)驗，并結合f1斷層施工現(xiàn)有的鉆孔機械設備的性能特點，選擇高風壓鉆機為水平預裂孔的主要鉆孔機具，鉆孔直徑為105mm，其次選擇手風鉆為輔助鉆孔機具，鉆孔直徑為42mm。

　?。?）鉆孔間距

　　鉆孔間距a和鉆孔直徑D的關系可用間距系數(shù)n來表示：a＝nD；n值的大小決定著鉆孔的數(shù)量，n值過大，不能保證預裂縫的形成，影響預裂效果；n值過小，將增加鉆孔數(shù)量，不經(jīng)濟，并且影響施工進度。根據(jù)此部位巖石情況確定采用高風壓鉆機(相應鉆孔直徑為105mm)施工時，設計鉆孔間距50～70cm，n值為2；采用手風鉆(相應鉆孔直徑42mm)施工時，設計鉆孔間距40～50cm，n值為10。

　　（3）不耦合系數(shù)E

　　根據(jù)鉆孔直徑D的大小選擇藥卷直徑d。不耦合系數(shù)E是指鉆孔直徑與藥卷直徑的比值，可用E＝D/d表示。用于本工程預裂爆破的藥卷直徑為32mm，鉆孔直徑為105mm時，E值為3.28，鉆孔直徑為42mm時，E值為1.31，

　　（4）鉆孔深度L

　　水平預裂的鉆孔施工難度較大，當鉆孔深度過大時(孔深超過10m時)，鉆孔水平精度難以掌握，往往出現(xiàn)向下偏斜，造成孔口與孔底不在同一高程上，最大偏差達50cm，為保證建基面的開挖平整度，實際鉆孔過程中除嚴格控制開孔孔位高程和角度外，還必須控制鉆孔深度。當采用高風壓鉆機時，鉆孔深度以≤10m為宜，采用手風鉆鉆孔時，鉆孔深度以≤3m為宜。

　?。?）線裝藥密度⊿線

　　根據(jù)中間渠道角礫巖的巖性，參照其它水利工程的施工經(jīng)驗，選擇經(jīng)驗公式為：

　　⊿線＝0.034[σ壓]0.63a0.67

　　式中：⊿線——線裝藥密度(kg/m)

　　[σ壓]——巖石極限抗壓強度(MPa)

　　a——鉆孔間距(m)

　　依據(jù)上式計算的結果，并經(jīng)左岸溢流壩段生產性試驗不斷調整線裝藥密度，最終確定線裝藥密度為350～400g/m。預裂孔裝藥采用竹片綁扎，導爆索串聯(lián)φ32mm乳化藥卷間隔裝藥。具體爆破參數(shù)在施工中經(jīng)現(xiàn)場生產性爆破試驗后確定。爆破采用毫秒延期非電微差起爆網(wǎng)絡，最大單響藥量不大于200kg。

　?。?）堵塞長度L1

　　實踐證明，孔口堵塞長度對水平預裂面的效果有一定影響，堵塞長度過短，則爆破時氣體逸出，不易形成預裂縫或預裂縫寬度不夠；堵塞長度過長，則在孔口附近部位易殘留水平炮孔。實際施工中的堵塞長度根據(jù)為80～100cm。

　　4.資源投入

　　4.1土石方開挖主要施工設備見表1-1；

　　4.3人員投入見表2-2。

　　表4-1                 主要施工設備配備計劃表

　　表4-2                      主要人員投入計劃表