硐室爆破在芹山水电站大坝施工中的应用

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穆阳溪芹山电站位于福建省周宁县泗桥乡芹山村附近。总库容2.65亿m3，电站总装机容量70MW。水电站枢纽的拦河坝为钢筋砼面板堆石坝。大坝总填筑方量230 万m3，总工期为37个月，高峰月上坝填筑集中在98年10月至99年2月,平均强度要求在20万m3/月以上。
    芹山水电站面板堆石坝在本3#和4#料场进行峒室爆破是国家电力公司采用《采用硐室爆破方法开采符合级配要求的面板堆石坝坝料现场试验和推广应用》科学技术研究项目中的一个子项目，其目的是通过峒室爆破试验研究，掌握高强度开采面板坝坝料的技术，制定和推广设计方法和施工工艺，为国内同类型高坝施工提供数据。
    为解决高峰期上坝供料要求,结合国家电力公司重点科技研究推广课题试验要求，我局于1998年8月1日在3#料场进行硐室爆破试验，爆破总方量约14.36万m3，共装药65624kg；10月14日在4#料场进行了硐爆试验，爆落总方量约7.06万m3，共装药48413kg，炸药单耗为0.69kg/m3，分成4个段发起爆。
    两料场岩性均为火成岩，岩性单一，以流纹质晶屑凝灰岩为主。弱风化岩石饱和抗压强度65～120MPa，微风化岩抗压强度120～146MPa。两料场前期已进行了爆破开挖，覆盖层和强风化层均已剥离。
    2、爆破方案
    采用强松动条形药包硐室爆破方案，其理由为：与集中药包相比，条形药包爆破具有能量分布均衡、能量利用率高、岩石破碎均匀、松动效果好等特点。依据深孔爆破“小抵抗线，宽孔距”有利于岩石破碎的原理，利用料场的实际地形、地质条件，在合理的W/H比值范围内，尽量采用较小的抵抗线并利用微差爆破来改善岩石的爆破效果。
    3、硐室爆破参数及爆破效果
    3＃料场采用单层双排条形药室，导洞与药室呈“干”字形（见图一）。主导洞断面尺寸为高1.6m、宽1.2m，药室断面尺寸为高1.8m、宽1.2m。最小抵抗线9.0～23.0m，W/H=0.5～0.6,炸药单耗为0.46kg/m3，分成10个段发起爆，导洞共掘进317.0m，堵塞长度为95m。（附3﹟料场装药结构图，爆破施工图，药室断面图）。
    3＃料场硐爆后，从爆堆表层情况看，除断层带及上游药室端部有部分超径大块石（大于800mm）外，其余破碎效果与梯段爆破比较相差不大，经统计表面大块石总方量为1096m3，占总爆破方量的0.76%。之后对爆堆内部进行颗分试验，取样总量为42268.9 kg，大于800mm以上大块石重量为2290kg，大块石含量为5.3%。在与表层大块率相加后，3＃料场硐爆大块率为6.16%。
    由于峒室一次起爆药量较大，为了确保爆破地点附近人员﹑机械和建筑物﹑构造物及周围环境的安全，我局估计了爆破产生的各种危害并由此确定爆破时的安全距离。爆破前对距3＃料场160m的砼桥梁进行了草包覆盖保护。爆破时在对砼桥梁进行的爆破振动监测中，测出桥基水平振速3.93cm/s。垂直振速为4.32cm/s。总体爆破情况达到了设计要求。桥体未受到损害。  
    4、硐室爆破料使用情况
    3＃料场的硐爆料共14.36万m3，全部用在大坝的主堆石区▽657～▽684高程和临时断面▽684～▽710高程，4＃料场硐爆料共7 .06万m3 ,通过跨趾板桥上坝，填筑区域为主、次堆石区的▽673～▽680高程。
    98年9月底至10月初，我局试验室对3＃料场的硐爆料进行了碾压挖坑试验，试验场地选在坝体填筑区，试验共分主堆石区和次堆石区两种。主堆石铺料厚度为800mm，次堆石铺料厚度为1200mm，试验分两次进行，每次两组，每组挖坑2个。采用16吨振动碾进行碾压，碾压共分6遍和8遍两种。通过沉降测量和挖坑注水试验，测得主堆石区平均的干密度为2.10g/cm3，平均孔隙率为18 .9%；次堆石区平均的干密度为2.025g/cm3，平均孔隙率为19 .975%，颗分粒径曲线在设计包络曲线范围内，均符合堆石区设计要求。（附颗粒级配曲线图）
    5、硐室爆破成效
    5.1芹山工地料场硐室爆破是国电公司重点科研项目，爆破成功后，为该课题的研究提供了大量的数据，并为国内同类型工程的施工提供了宝贵的经验。
    5.23＃、4＃料场硐室爆破时间均选在大坝填筑高峰期，坝体填筑工期较紧，填筑强度大，坝体急需用料，硐室爆破的成功为大坝填筑提供了大量满足要求的填筑料，保证了大坝填筑的强度，加快了施工进度。施工速度和开采强度高于常用的深孔梯段爆破。
    5.3在地形较复杂，周转料场紧缺的情况下，梯段爆破对施工道路及工作面要求较高，而硐室爆破较好的解决了这些矛盾。
    5.4硐室爆破设备投入少于常用的深孔梯段爆破，成本低于梯段爆破成本，经济效益明显。
    6、硐室爆破体会
    6.1各种爆破参数选择合理，精心组织施工，采用硐室爆破方法开采面板坝坝料完全可以达到质量要求。
    6.2爆破试验的结果表明，爆破粒径、压实效果接近常用的深孔梯段爆破，符合面板坝坝料的要求，但硐室爆破粗颗粒含量普遍比梯段爆破要大一些。
    6.3为符合填筑料级配要求，硐室爆破开采坝料，最小抵抗线一般不宜超过20m，最好控制在15～18m范围内。
    6.4W/H值的选取应考虑爆破岩体的破碎程度，一般情况下，岩体较破碎则取0.5～0.6；岩体较完整时可取0.6～0.9。
    6.5硐室爆破开采坝料主要采用松动或强松动爆破，爆破作用指数的选择与药室布置形式有关，在多层多排药室爆破中，原则上：前排药室取值比后排小，上层药室取值比下层小。