中间渠道F1断层开挖爆破施工方案

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简介： f1断层直接采用边坡预裂的方式进行施工；根据现在实际情况， EL286.5～EL274.8马道的建基面保护层开挖采用水平预裂爆破辅以垂直孔梯段爆破法一次爆破完成。
关键字：边坡开挖 预裂爆破 施工方案

　　 1.前言

　　重庆乌江彭水电站通航建筑物中间渠道f1产状100～120°＜70～80°，是坝区最大的断层。断层破碎带真厚度7～15m。f5产状220～235°＜65～78°，断层破碎带宽5～10m，在中间渠道边坡地表390高程左右切割f1断层，f5断层上盘f1断层向上游平移达30m。f36产状195～210°＜63～84°，断层破碎带宽3～6m。在中间渠道边坡地表EL350高程、330高程马道附近切割f1断层，f36断层上盘f1断层向下游平移达7m。f5、f36与f1断层交汇处顺断层溶蚀强烈，发育成溶洞，溶洞规模大，f5上盘溶洞向山内发育一定深度，垂直方向与导流洞附近溶洞有一定水力联系。f36断层下盘f1断层破碎带宽5～10m，为角砾岩、碎裂岩，胶结较好。

　　f36、f5断层与f1断层交汇带及溶洞充填物为粘土夹块石，并见灰华，为软塑状，交汇带顺f1断层两侧溶蚀扩大，总宽度约35～40m，断层交汇带与溶蚀破碎带施工期产生坍塌，致使靠山外侧边坡形成倒悬体。该部位已经出现多次跨塌，2006年6月30日正边坡EL345高程出现跨塌，7月3日跨塌范围增大， EL364高程至EL345高程已支护部位及上游侧边坡支护部位跨塌，致使正面边坡形成一个大型的倒悬体。

　　EL315.0 ～EL275高程从已揭露的岩石情况可以看出，此部位边坡岩石比较破碎，需开挖边坡的厚度不足8m，故无法采用在爆破孔与预裂孔间设一排缓冲孔来为减小爆破对边坡破坏，边坡开挖成型面将会受到影响。所以直接采用边坡预裂的方式进行施工；根据现在实际情况，决定对EL286.5～EL274.8马道的建基面保护层开挖采用水平预裂爆破辅以垂直孔梯段爆破法一次爆破完成。保护层垂直爆破孔采用高风压钻机和Y28手风钻机，孔径分别为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设备挖装，不需要在进行保护层开挖爆破，缩短施工工期。

　　4.爆破参数的选择

　　（1）钻孔直径与药卷直径

　　根据f1断层现有的钻孔机械和药卷品种规格，选用高风压钻机钻孔，炮孔直径φ90mm，间距0.4m左右，钻机无法施工的部位采用Y28手风钻作为辅助钻孔设备，钻孔直径为42mm，相应药卷直径为32mm。

　　（2）钻孔深度

　　钻孔深度根据现现场实际开挖情况而定，钻孔深度一般为5～10m。

　　（3）炮孔间距

　　参照船闸边坡开挖爆破的经验，当采用高风压钻机施工时，孔距一般为0.5～0.8m，当采用手风钻钻孔时，孔距一般为0.5～0.6m。

　　（4）单位耗药量

　　根据此部位岩性特点，单位耗药量q值控制在0.40~0.45kg/m3范围内。

　　爆破参数的确定原则，一般根据钻孔机具的性能、岩石性质，并参照以往的工程经验选定其基本参数，施工中根据爆破效果不断进行调整和修正。

　　3.施工工艺及技术要求

　　（1）施工准备

　　首先进行测量放样，以确定预裂孔爆破的作业范围，并用红油漆标明开孔位置。

　　（2）钻孔作业

　　水平预裂孔开孔误差要求不大于10cm，爆破孔的孔底高程误差不大于20cm。钻孔时要根据地形变化，严格控制钻孔深度和方向。

　　EL286.5～EL274.8爆破中为减爆破地震效应对水平建基面的作用，阻止爆破在岩体中产生的爆破裂隙和节理裂隙面、层面的破坏延伸到建基面岩体中，要求水平预裂范围要超出梯段爆破范围1.0～2.0m。

　　钻孔完毕后，要对钻孔孔位、孔深和孔斜进行认真检查，并作好记录，对未满足设计要求的钻孔，必须进行补钻(欠深)或充填(超深)。

　　（3）装药联网

　　预裂孔装药采用竹片绑扎，导爆索串联φ32mm乳化药卷间隔装药，线装药密度为400～450g/m，爆破采用毫秒延期非电微差起爆网络，起爆顺序沿抵抗线最小的方向依次分段起爆，控制最大一段起爆药量小于100kg。

　　水平预裂爆破和垂直爆破孔同时按设计的装药结构分别装药，并在同一网络内联接，控制预裂爆破先于梯段爆破的起爆时差为75～100ms。

　　3.水平预裂参数的选择与确定

　　（1）钻孔直径

　　根据我国水利工程边坡预裂爆破一般采用孔径为80～110mm的施工经验，并结合f1断层施工现有的钻孔机械设备的性能特点，选择高风压钻机为水平预裂孔的主要钻孔机具，钻孔直径为105mm，其次选择手风钻为辅助钻孔机具，钻孔直径为42mm。

　　（2）钻孔间距

　　钻孔间距a和钻孔直径D的关系可用间距系数n来表示：a＝nD；n值的大小决定着钻孔的数量，n值过大，不能保证预裂缝的形成，影响预裂效果；n值过小，将增加钻孔数量，不经济，并且影响施工进度。根据此部位岩石情况确定采用高风压钻机(相应钻孔直径为105mm)施工时，设计钻孔间距50～70cm，n值为2；采用手风钻(相应钻孔直径42mm)施工时，设计钻孔间距40～50cm，n值为10。

　　（3）不耦合系数E

　　根据钻孔直径D的大小选择药卷直径d。不耦合系数E是指钻孔直径与药卷直径的比值，可用E＝D/d表示。用于本工程预裂爆破的药卷直径为32mm，钻孔直径为105mm时，E值为3.28，钻孔直径为42mm时，E值为1.31，

　　（4）钻孔深度L

　　水平预裂的钻孔施工难度较大，当钻孔深度过大时(孔深超过10m时)，钻孔水平精度难以掌握，往往出现向下偏斜，造成孔口与孔底不在同一高程上，最大偏差达50cm，为保证建基面的开挖平整度，实际钻孔过程中除严格控制开孔孔位高程和角度外，还必须控制钻孔深度。当采用高风压钻机时，钻孔深度以≤10m为宜，采用手风钻钻孔时，钻孔深度以≤3m为宜。

　　（5）线装药密度⊿线

　　根据中间渠道角砾岩的岩性，参照其它水利工程的施工经验，选择经验公式为：

　　⊿线＝0.034[σ压]0.63a0.67

　　式中：⊿线——线装药密度(kg/m)

　　[σ压]——岩石极限抗压强度(MPa)

　　a——钻孔间距(m)

　　依据上式计算的结果，并经左岸溢流坝段生产性试验不断调整线装药密度，最终确定线装药密度为350～400g/m。预裂孔装药采用竹片绑扎，导爆索串联φ32mm乳化药卷间隔装药。具体爆破参数在施工中经现场生产性爆破试验后确定。爆破采用毫秒延期非电微差起爆网络，最大单响药量不大于200kg。

　　（6）堵塞长度L1

　　实践证明，孔口堵塞长度对水平预裂面的效果有一定影响，堵塞长度过短，则爆破时气体逸出，不易形成预裂缝或预裂缝宽度不够；堵塞长度过长，则在孔口附近部位易残留水平炮孔。实际施工中的堵塞长度根据为80～100cm。

　　4.资源投入

　　4.1土石方开挖主要施工设备见表1-1；

　　4.3人员投入见表2-2。

　　表4-1                 主要施工设备配备计划表

　　表4-2                      主要人员投入计划表