【浅谈水利水电明挖工程的爆破开挖技术】爆破开挖

　　摘要水利水电明挖工程的爆破开挖技术是爆破开挖技术的重要组成部分,对工程意义重大,对水利水电明挖工程的爆破开挖技术进行探讨。 　　关键词水利水电;明挖工程;爆破开挖
　　中图分类号TV542文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)042-0072-02
　　
　　一般来说,大中型的水利水电工程的建筑物都建立在岩石地基上。但是当前石料填筑技术发展已经发展成熟,许多水利水电工程都在软岩地基上采用混凝土面板堆石坝坝型。但是不管是地基开挖还是堆石坝的料的开采,都需要采用钻爆技术完成岩石开挖和石料开采的任务。水利水电明挖工程更是需要运用爆破开挖的方式进行施工。
　　1水利水电工程爆破试验
　　水利水电工程的建筑物岩石地基开挖工程,对整个水电工程的质量有着重大的影响,因此,在使用爆破开挖的过程中,必须要严格按照相关的标准进行施工。不同的工程其地质、地形条件、岩石特性、建筑物基础轮廓形状都不一样,其设计方案的要求也各不一样,因此在实施爆破开挖前,必须先进行工程的爆破试验,以确定开挖程序、爆破方式、爆破参数及相应的安全防护标准。
　　爆破试验注意事项,要保证水电工程爆破试验,在最短的时间和最小的空间取得有效的试验成果,就要意以下事项:
　　1)要制定切实可行的试验计划。要组织一次有成效的爆破试验,需要完成大量的工作量,花费大笔的资金。因此,进行现场爆破试验前必须要制定出科学合理的实验计划,把多项实验的内容用一次试验完成,以最少的次数取得有用的数据,节约试验成本。① 确定重点项目所需要的试验组数和场地面积,然后考虑其它项目需要进行的试验组数,并对这些项目进行综合规划,把可以和重点项目结合或同时进行的,与重大项目归并在一起,进行爆破实验。② 进行现场察勘,选择有代表性的岩石露头和位置较集中的地点作试验场地。③ 清理场地,规划试验区位置,并进行场地的图纸测绘到上,在图纸上布置每一项试验的位置。而且还要考虑在试爆区留一小区作备用试验用地。④ 在试验计划落实后,根据场地面积、形状、梯段高度等进行各项试验的施工详图设计。
　　2)增加必要的小型辅助试验,提高试验成果的合格率。试验计划的顺利进行,需要有较高的试验合格率做保障。因此,在开始试验前,要先进行小型辅助性试验。如在试验场地的清理或开辟通往试区的道路上进行爆破参数的收集,以及单位耗药量的探索试验,或者在试区外较窄的场地上进行预裂爆破试验。通过这些试验从整体上初步求得较合理的参数,保证正式试验爆破的成功率。总之,在正式试验前,进行小型辅助试验,通过分析单个因素的影响,可以进一步加深对单个影响因素规律的认识。有助于正式试验成功进行。
　　3)试验人员明确分工。试验人员应该根据爆破试验为设计及现场实施、监测和爆破器材性能试验这三个主要部分,进行人员的分工并共同参与。所有参与人员对自己承担的项目应自始至终参加全过程,并在实验结束后提交单项报告。同时,试验人员应对试验过程进行全程追踪,以保证试验计划顺利实施。在钻孔期间要注意检查孔深是否符合设计要求,并根据实地情况进行调整;爆破前要注意检查爆破器材的品种、规格和数量及各种材料的准备情况;爆破准备阶段要注意检查装药结构,装药长度、堵塞长度等是否合理;检查爆破网络是否符合要求;爆破后要注意观察挖掘爆渣的难易程度。
　　通过对试验的全程跟踪,提高实验的成功率和有效率并对下一步试验提出合理、有效的改进意见,保证最终达到试验的目的。
　　2明挖工程的爆破开挖
　　2.1梯段爆破
　　水利水电工程岩石地基的梯段爆破既要保证爆破效果外,又要考虑爆破对地基的震动和破坏影响打大小。而水利水电工程的爆破开挖量大,为了满足工期要求,就必须要采用用较大规模的梯段爆破。因此,在实施爆破的过程中,必须要注意对最大一段起爆药量和保护层厚度的控制,保证岩石地基的质量。
　　2.1.1最大一段起爆药量
　　根据相关规定,梯段爆破的最大一段起爆药量,不得大于500kg,邻近设计建基面和设计边坡时,不得大于300kg。而如果爆破地位于建筑物或防护目标附近,则最大一段起爆药量,应按具体的规定来设置。因为,当**在炮孔中爆炸后,其爆破所产生的能量将会迅速的向外扩散,当震动强度达到某一极限时,就会破坏岩石地基及其上的建筑物。
　　2.1.2保护层厚度
　　在爆破施工中,需要在建基面以上,深孔梯段炮孔底部,预留一定厚度的保护层,控制炮孔底部破坏的深度,这样才能有效的保证地基岩石完整。地质、边界、爆破方式、药包直径棚爆破器材性能等是决定保护层厚度的主要因素。因此,在施工过程中,施工人员和设计人员应该根据工程的具体情况和爆破试验的数据来确定保护层的厚度。
　　2.2平地掏槽爆破
　　电厂集水井、泄水闸齿槽等水利水电工程的建筑物轮廓形状各异,都需要进行平地掏槽爆破。此外,为了形成梯段爆破临空面,在对基坑岩石进行梯段爆破方式开挖时,需要先进行掏槽爆破;基坑开挖施工道路,也需通过层层掏槽爆破,才能进入基坑最低工作面。
　　掏槽形状、轮廓尺寸直接影响着掏槽爆破一次爆破的深度,一般来说平面尺寸与深度成正比。鉴于掏槽爆破的震动影响和破坏范围较大,所以一次掏槽深度应该控制在3-4m内,尽量不要超过5m,如果槽的深度较大就可以进行分层掏槽爆破。为了保证壁面平整,主要可以采用预裂爆破或光面爆破这两种。
　　2.2.1群孔平地起爆
　　如果槽挖深度小于2m,一般就采用这种方式进行爆破。炮孔内一般要布置即发雷管同时起爆。为了取得更好的掏槽效果,孔深应该保持在等于或略大于槽深的范围内,孔、徘距则大概控制在孔深的一半左右,耳单位耗药量应大于1.3kg/m2。这种方式施工工艺简单,但是爆破震动影响大,很难对抛掷方向进行控制,对基础的破坏也比较大。
　　2.2.2由浅至深掏糟爆破
　　一般来说,基坑施工道路主要采用由浅至深的掏槽爆破。当掏槽深度符合设计梯段高度后,就运用梯段爆破开挖此高程以上的部位,同时按施工布置继续进行掏槽爆破下降施工道路到下一层。
　　这种掏槽方式主要有两种一是变角度、变孔深掏槽方式。(如下图a)这种方式的掏槽效果较好,但存在改变钻子L角度施工麻烦的缺点。
　　如果按下图b的方式进行施工,那只需要改变孔深,其钻孔工艺简单,不过相对前一种掏槽方式,其效果相对较差。
　　2.2.3中心掏槽爆破
　　如果工程的槽挖深度在3-4m之间,开挖平面尺寸相对较大时,则应该采用中心掏槽方式爆破,这样的效果更好。中心掏槽布孔和起爆顺序有多种形式,如中心布置垂直孔,孔内布置高威力**等方式。
　　2.3保护层爆破
　　水利水电的特殊性对建筑物地基质量的要求比较高,为了避免水平建基面岩体产生大量爆破裂隙,、使节理裂隙、层面等弱面明显恶化,岩体的完整性遭损坏等不利情况。大多数水电工程通常都采用保护层法开挖紧邻水平建基面的岩石。具体的爆破方法有以下几种:
　　2.3.1保护层一次挖除爆破方法
　　保护层一次爆除最基本的方法是孔间微差小梯段爆破。在使用这种方法的过程中,不仅要注意在考虑是使用小直径药卷和耦合装药结构降低爆破震动效应,并减小炮孔底部爆破影响的范围,还要注意对待多孔平地爆破方式的影响;注意尽量扩大保护层爆破的孔网参数,减少炮孔的数量。
　　2.3.2浅孔松动爆破配合水平光面爆破或水平预裂爆破
　　采用水平光面爆破或水平预裂爆破一次爆除保护层可以有效的保证建基面平整,减少超欠挖工程量。同时,这两种方法对地基的不良影响小。
　　根据建筑物基础轮廓形状、结构要求及岩石特性来决定保护层开挖的方式,是进行科学爆破的合理方式。但是,也要根据工程的实际情况和工程施工人员的技术水平和施工习惯,机械设备性能等,不能生搬硬套。比如在孔底设柔性垫层,可以减小影响深度,就会大面积对施工有一定难度,而且并非对所有的岩石有效。又如,如果施工地的岩石坚硬的或整体性好,就不适宜完全模拟火炮的起爆破方式,而可以采用一孔一孔的单孔微差爆破。
　　2.4建筑物边坡开挖爆破
　　2.4.1预裂爆破
　　预裂爆破通常是在主体部位爆破之前,沿主体轮廓线钻一排炮孔,首先起爆,形成―条轮廓缝向,以便将开挖区与保留区隔离开来。预裂缝面可以有效降低爆破裂缝伸入保留区并减少爆破对边坡岩体的震动,有效的保护边坡轮廓面的完整。在无临空面、夹制作用很大的情况下,一般都是采用预裂爆破。但是其震动强度较大,可能会对在某些特殊部位的保留体产生不良影响。
　　2.4.2光面爆破光面爆破
　　这种爆破方式一般用于地下工程。采用预裂爆破可获得平整壁面;预裂缝能减小爆破震动影响;预裂爆破可一次形成高边坡壁面,并能灵活控制施工分层厚度,加快施工进度。但是,在某些条件下,采用预裂爆破并不适宜。因此,为了确保挡水围堰及其下的岩坎安全,可以通过光面爆破保持基坑四周壁面预留光面层,这样,在基坑开挖结束后,围堰及岩坎安然无荡,劈面渗漏量较小。
　　3结束语
　　水利水电明挖工程的爆破开挖是整个工程的重要组成部分,影响着整个工程施工的进度和质量。因此,在进行水利水电工程建设的过程中,要注意把握施工的原则,考虑各种影响施工的因素,并根据工程需要选择适当的施工方案。
　　
　　参考文献
　　[1]司兆乐主编.水利水电枢纽施工技术.北京:中国水利水电出版社,2002.
　　[2]徐存东编著.水利水电建设项目管理与评估.北京:中国水利水电出版社,2006.
　　
　　个人简介
　　杨剑,男,汉族,水利水电建筑工程师,水利水电建筑大专学位,主要从事水库、水电站、水利枢纽、防洪、农田灌溉等水利、水电建筑设计及负责相关的施工工作。
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