水平预裂爆破开挖保护层施工技术.pdf

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1、水平预裂爆破开挖保护层施工技术水平预裂爆破开挖保护层施工技术陈双溪陈双溪 陈文嵩陈文嵩 陈初阳陈初阳（福建高能建设工程有限公司泉州分公司）摘摘要：要：某电站右岸高缆地基梁基础开挖工程量虽说不大，但难度相当，其开挖工期将直接制约高低缆平台的正常下卧，更重要的是高缆地基梁基础混凝土浇筑回填后形成由高缆路通向右岸下游边坡 A、B 区的交通要道，以保证右岸下游边坡 A、B 区顺利完成。同时，高缆地基梁基础要求开挖质量高，需要进行水平预裂爆破，才能满足混凝土浇筑的要求。关键词：关键词：高缆地基梁基础保护层开挖水平预裂爆破施工技术1 1 前言前言某电站右岸高缆地基梁基础开挖工程量虽说不大，但难度相当，其开

2、挖工期将直接制约高低缆平台的正常下卧，更重要的是高缆地基梁基础混凝土浇筑回填后形成由高缆路通向右岸下游边坡 A、B 区的交通要道，以保证右岸下游边坡 A、B 区顺利完成。同时，高缆地基梁基础要求开挖质量高，需要进行水平预烈爆破，才能满足混凝土浇筑的要求。高缆地基梁基础是一个正面、侧面和底板组成的半槽形开挖体型，长50 多米，宽 10 几米不等，开挖高差不大，但其开挖过程中将中断高缆路通往右岸下游边坡 A、B 区的要道。经过技术讨论，既要保证开挖质量，以满足混凝土浇筑的要求，又要缩短开挖工期，仅仅采用传统的保护层分层爆破开挖施工，远达不到方方面面的要求。因此，只有采取水平预裂爆破的施工方法。正面

3、、侧面边坡预裂及底板采用 YT28 手风钻打水平预裂孔，爆破分区实施施工预裂，利用毫秒微差一次爆破的施工方法。爆破后，可通过高缆路直接用大型挖掘设备挖装，可加快高缆地基梁基础开挖施工进度。2 2 水平预裂爆破参数的选择与确定水平预裂爆破参数的选择与确定2.12.1 钻孔直径钻孔直径 D D根据我国水利水电工程手风钻爆破一般采用钻孔直径为42mm，高缆地基梁基础开挖的水平预裂孔和垂直爆破孔均用手风钻。2.22.2 钻孔间距钻孔间距 a a钻孔间距 a 和钻孔直径 D 的关系可用间距系数 n 来表示：anD；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，

4、将增加钻孔数量，不经济，并且影响施工进度。根据经验般认为n 值取 712 较合适。经多次生产性试验和施工总结，目前水利水电深孔预裂开挖中通常取810。采用手风钻(相应钻孔直径 42mm)施工时，设计钻孔间距 4050cm，n 值为 10。2.32.3 不耦合系数不耦合系数 E 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ED/d 表示。用于本工程预裂爆破的药卷直径为25mm，手风钻钻孔直径为 42mm 时，E 值为 1.68。2.42.4 钻孔深度钻孔深度 L L水平预裂的钻孔施工难度较大，当钻孔深度过大时，钻孔水平精度难以掌握，往往出现向下偏斜

5、，造成孔口与孔底不在同一高程上，将产生很大偏差，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，再加之 CM351 钻机无法就位，故采用手风钻钻孔，钻孔深度以3m 为宜。因此，较宽部位采取施工预裂前后分区的施工方法。2.52.5 水平预裂线装药密度水平预裂线装药密度1/6根据经验公式为：线=0.034压0.63a0.67式中：线线装药密度（kg/m）压岩石极限抗压强度（MPa）a钻孔间距（m）根据上式计算的结果，结合高缆地基梁基础的岩性，在实际的生产施工中不断地调整，最终得出水平预裂孔的线装药密度可取400450g/m。一般边坡预裂爆破是在无限体中进

6、行的，底部夹制作用较大，而水平预裂爆破是在3.0m 厚的有限体中进行，类似于光面爆破，底部夹制作用小。所以，底部加强段为乳化炸药32mm 药卷连续 2 节装药，正常装药段为竹皮绑扎乳化炸药25mm 药卷间隔装药结构，孔口堵塞段以下 0.5m 长度设为药量减小一半，堵塞长度 0.5m。3 3 垂直浅孔梯段爆破参数的选择垂直浅孔梯段爆破参数的选择3.13.1 钻孔直径与药卷直径钻孔直径与药卷直径根据现有可利用的钻孔机械和药卷品种规格，选用YT28 手风钻作为钻孔设备，钻孔直径为 42mm，相应药卷直径为乳化炸药 32mm。3.23.2 钻孔深度钻孔深度钻孔深度视保护层厚度而定，但必须控制钻孔底部在

7、距建基面 0.81.0m 处终孔，当保护层厚度为 3.0m 时，钻孔深度一般为 2.22.0m。见图 1。3.33.3 炮孔间距炮孔间距参照垂直梯段爆破的经验，采用手风钻钻孔时，孔距一般为1.01.2m，排距 0.50.6m，梅花型布置。3.43.4 单位耗药量单位耗药量2/6根据高缆地基梁基础片麻岩的岩性特点，单位耗药量q 值控制在 0.400.45kg/m3之间。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。典型布孔示意图见图 1。4 4 施工工艺及技术要求施工工艺及技术要求4.14.1 施工准备施工准备当进

8、行保护层厚度范围内钻孔作业前，首先根据爆破分区的施工需要，进行测量放样，以确定水平预裂和浅孔梯段爆破的作业范围，并用红油漆标明水平预裂孔的开孔高程线，水平预裂开孔高程线以上70cm 处为垂直浅孔梯段爆破孔的孔底高程。4.24.2 钻孔作业钻孔作业水平预裂爆破孔和垂直浅孔梯段爆破孔可同时作业。水平预裂孔利用高缆地基梁基础的设计台阶作为施工作业面。水平预裂孔开孔误差要求不大于 5cm，为了便于下一个循环的钻机就位，水平预裂孔的角度适当下倾 0.2，垂直浅孔梯3/6段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。为减小梯段爆破地震效应对水平建基面的作用，阻止梯段

9、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，要求爆破分区分界线的孔按照施工预裂形式进行装药。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)。4.34.3 装药联网装药联网高缆地基梁基础保护层开挖采用 2#岩石硝铵乳化炸药，导爆索或导爆管传爆，毫秒微差雷管起爆技术。垂直浅孔梯段爆破孔一般采用自孔底向上连续装药结构，反向起爆。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。水平预裂孔采用间隔不耦合装药。为阻止预裂缝延伸至预裂范围以外的保留岩体内，在水平预裂孔两端各预留一

10、孔不装药，作为导向孔。水平预裂一般控制最大一段起爆药量小于 50kg。总之，水平预裂爆破和垂直浅孔梯段爆破均按爆破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 75100ms。4 4 结束语结束语在边坡开挖两年来的施工中，工程量较大、工期较紧的前提下，既要保证开挖质量，又要保证工期。为此，在高缆地基梁基础的开挖中采取了水平预裂爆破技术，在短短的 20 天里就完成了该部位的 3000 多方保护层开挖工程量。以水平预裂爆破和垂直浅孔梯段爆破相结合的开挖形式，比传统的保护层分层爆破效果更好，尤其采用手风钻造孔，高缆地基梁基础建基面的平整度均4/6在 10cm 以内

11、，半孔率很高，避免了分层爆破孔对建基面的裂隙破坏，真正起到了保护的作用，对传统保护层分层爆破孔底采取柔性垫层而预留20cm 厚的岩层而言，有效地减少了预留岩层的后期人工撬挖工程量。只要现场施工组织到位，进行合理的施工分区，处理好钻孔、爆破及出渣等各道工序之间的关系，尽量缩短循环时间。不足之处在于水平预裂爆破在向前推进的同时，为了保证下一钻爆循环的钻机能就位，分区分界处存在一个约十几公分的小错台，在建基面清渣时需作少量的人工撬挖。作者简介：陈双溪男（1976）工程师福建高能建设工程有限公司泉州分公司陈文嵩男（1979）助理工程师福建高能建设工程有限公司泉州分公司陈初阳男（1986）助理工程师福建高能建设工程有限公司泉州分公司5/6