论文部分内容阅读
【摘 要】嘉陵江草街航电枢纽工程坝基岩体为侏罗系中统沙溪庙组砂岩与砂质粘土岩，浅表岩层内普遍有缓倾角软弱夹层，坝址区各类岩体的变形均表现各项异性特征，湿抗压强度25～60MPa。为确保坝基开挖质量，采用全方位预裂爆破技术，特别是在水平面上也采取预裂控制爆破技术，有效地保证了工程质量和进度，节约了工程投资。
【关键词】草街航电枢纽工程；基坑；预裂爆破
1.概述
1.1工程概况
草街航电枢纽工程位于重庆合川市境内草街附近的嘉陵江干流河段上，是嘉陵江自下而上规划的第二个梯级。水库正常蓄水位203m，电站装机容量500MW（4×125MW）。枢纽建筑物从左到右由船闸、河床式厂房、5孔冲沙闸、15孔泄洪闸、1孔与施工纵向围堰结合的泄洪闸和混凝土重力坝等水工建筑物组成。
1.2基坑开挖施工方法简述
草街航电枢纽工程基坑岩石开挖总量约500万m3，开挖施工强度极大；基坑开挖平均深度约45m，基坑开挖坡比1：0.4、1：0.5、1：0.6不等。
基坑开挖采用自上而下分层进行，岸坡岩石开挖梯段高度10～15m，坝基岩石开挖梯段高度3～5m，接近建基面适当降低梯段开挖高度。
为了降低爆破对基坑的振动影响，减少超欠挖，保证基坑的开挖质量，各建基面均采用全方位预裂爆破技术，包括垂直面、倾斜面、水平面。爆后建基面成型规矩，岩面平整。
2.全方位预裂爆破试验
2.1预裂爆破参数的选定
参照已有工程的经验公式，结合草街航电枢纽工程实际情况，经多次现场爆破试验确定线装药量，采用公式：
△线=0.83[R压]0.5a0.6
式中：△线为线装药密度（g/m）；R压为被爆破岩体的抗压强度（10Pa）；炮孔间距a=（8～12）d；d为钻孔直径。（见表1）
2.2预裂爆破影响深度试验
试验目的是了解预裂爆破产生的爆破应力对保留岩体的破坏影响深度。采用SL47—94规范中的公式：η=1—（Cp2/Cp1）
式中：η为爆破后岩体弹性波变化率（%），Cp1为爆前岩体弹性波纵波速（m/s）。CP2为爆破后岩体弹性波纵波速（m/s）。
当η>10%时，判断为岩体受到爆破破坏。实测影响深度一般为25～60cm，地质构造发育部位可达1m。
2.3预裂爆破振动试验
试验目的是寻求岩体质点爆破振动速度的衰减规律，并以此确定预报爆破振速，确保保留岩体的质量。采用公式：
；
式中： V为质点振动速度（cm/s）；Q为爆破单响药量（kg）；R为测定爆源的水平距离（m），H为测点与爆源的表面高差（m），K、α、β为与地质、地形、爆破条件等有关的待定系数。（见表2）
预裂缝的存在有较好的减震作用，减震率在40%左右。但预裂孔本身的爆破振动影响不可忽视，预裂孔爆破的单响药量控制在50kg以内为宜。
3.全方位预裂爆破施工方法
3.1预裂爆破的施工工序
预裂爆破的施工工序，包括：测量放样、钻孔位置角度控制、装药和起爆。严格控制各工序的施工环节，是确保预裂爆破质量的关键。
3.2水平预裂爆破施工
沿水平建基面采用水平预裂施工方法，即最后一层梯段的垂直孔和水平预裂孔一次爆除。水平预裂孔的钻凿，由于受钻孔机械的限制，不能紧贴水平建基面钻孔，（除非钻机位置低于建基面一定高度），而使爆后建基面呈“锯齿状”。采用手风钻钻水平孔，可使“锯齿”大为减小，达到更高的平整度。
水平预裂钻爆方法：（1）、要多创造工作面。钻孔的精度是水平预裂效果好坏的关键。（2）、采用不偶合连续装药或小间距间隔装药，导爆索贯穿全孔引爆，塑料导爆管毫秒雷管起爆。（3）、特制了聚能药卷，可使孔距增大50%，相应减少预裂孔量30%左右。（4）、梯段垂直炮孔与水平预裂炮孔的距离为1.0m～1.5m，水平预裂孔先于垂直炮孔起爆75ms～100ms。
基坑水平建基面采用水平预裂施工方法，建基面岩面不平整度小于15cm，残留半孔率达90%以上，孔壁很少出现裂隙；对水平建基面基岩动小，影响深度为0～40cm；预裂缝减震在50%左右。
3.3测试和监测
采用SC—16型光线示波仪和71型拾震器测量岩石质点爆破振动速度，采用Sye—2型岩石声波测定仪测量岩石声波纵波速，以鉴定岩石受爆破振动影响的程度。
4.开挖质量评定
草街航电枢纽工程基坑开挖达到优质工程。经采用全方位预裂爆破施工方法，建基面平整度在15cm以内，预裂孔残留半孔率达90%以上。基础岩体声波速4000～5000m/s，地震波波速3000～4000 m/s，满足了技术规范的要求。
5.结语
全方位预裂爆破施工方法在草街航电枢纽工程基坑开挖中的成功运用，一方面，通过选用较小的预裂孔孔径，优化爆破参数，且通过控制单响药量，减小岩体质点振动速度，降低了爆破对岩体的损伤程度，对保留岩体振动影响小，保证了岩基质量，保持边坡稳定；另一方面，减少了基坑开挖的超欠挖工程量，简化岩基清面工作，加快工程进度，节省工程投资，且通过预裂缝减震，可以加大爆破规模，提高了机械和人工出碴效率，节约了材料，取得较好的社会效益。
作者简介：
曹松柏（1973-），男，工程师。
【关键词】草街航电枢纽工程；基坑；预裂爆破
1.概述
1.1工程概况
草街航电枢纽工程位于重庆合川市境内草街附近的嘉陵江干流河段上，是嘉陵江自下而上规划的第二个梯级。水库正常蓄水位203m，电站装机容量500MW（4×125MW）。枢纽建筑物从左到右由船闸、河床式厂房、5孔冲沙闸、15孔泄洪闸、1孔与施工纵向围堰结合的泄洪闸和混凝土重力坝等水工建筑物组成。
1.2基坑开挖施工方法简述
草街航电枢纽工程基坑岩石开挖总量约500万m3，开挖施工强度极大；基坑开挖平均深度约45m，基坑开挖坡比1：0.4、1：0.5、1：0.6不等。
基坑开挖采用自上而下分层进行，岸坡岩石开挖梯段高度10～15m，坝基岩石开挖梯段高度3～5m，接近建基面适当降低梯段开挖高度。
为了降低爆破对基坑的振动影响，减少超欠挖，保证基坑的开挖质量，各建基面均采用全方位预裂爆破技术，包括垂直面、倾斜面、水平面。爆后建基面成型规矩，岩面平整。
2.全方位预裂爆破试验
2.1预裂爆破参数的选定
参照已有工程的经验公式，结合草街航电枢纽工程实际情况，经多次现场爆破试验确定线装药量，采用公式：
△线=0.83[R压]0.5a0.6
式中：△线为线装药密度（g/m）；R压为被爆破岩体的抗压强度（10Pa）；炮孔间距a=（8～12）d；d为钻孔直径。（见表1）
2.2预裂爆破影响深度试验
试验目的是了解预裂爆破产生的爆破应力对保留岩体的破坏影响深度。采用SL47—94规范中的公式：η=1—（Cp2/Cp1）
式中：η为爆破后岩体弹性波变化率（%），Cp1为爆前岩体弹性波纵波速（m/s）。CP2为爆破后岩体弹性波纵波速（m/s）。
当η>10%时，判断为岩体受到爆破破坏。实测影响深度一般为25～60cm，地质构造发育部位可达1m。
2.3预裂爆破振动试验
试验目的是寻求岩体质点爆破振动速度的衰减规律，并以此确定预报爆破振速，确保保留岩体的质量。采用公式：
；
式中： V为质点振动速度（cm/s）；Q为爆破单响药量（kg）；R为测定爆源的水平距离（m），H为测点与爆源的表面高差（m），K、α、β为与地质、地形、爆破条件等有关的待定系数。（见表2）
预裂缝的存在有较好的减震作用，减震率在40%左右。但预裂孔本身的爆破振动影响不可忽视，预裂孔爆破的单响药量控制在50kg以内为宜。
3.全方位预裂爆破施工方法
3.1预裂爆破的施工工序
预裂爆破的施工工序，包括：测量放样、钻孔位置角度控制、装药和起爆。严格控制各工序的施工环节，是确保预裂爆破质量的关键。
3.2水平预裂爆破施工
沿水平建基面采用水平预裂施工方法，即最后一层梯段的垂直孔和水平预裂孔一次爆除。水平预裂孔的钻凿，由于受钻孔机械的限制，不能紧贴水平建基面钻孔，（除非钻机位置低于建基面一定高度），而使爆后建基面呈“锯齿状”。采用手风钻钻水平孔，可使“锯齿”大为减小，达到更高的平整度。
水平预裂钻爆方法：（1）、要多创造工作面。钻孔的精度是水平预裂效果好坏的关键。（2）、采用不偶合连续装药或小间距间隔装药，导爆索贯穿全孔引爆，塑料导爆管毫秒雷管起爆。（3）、特制了聚能药卷，可使孔距增大50%，相应减少预裂孔量30%左右。（4）、梯段垂直炮孔与水平预裂炮孔的距离为1.0m～1.5m，水平预裂孔先于垂直炮孔起爆75ms～100ms。
基坑水平建基面采用水平预裂施工方法，建基面岩面不平整度小于15cm，残留半孔率达90%以上，孔壁很少出现裂隙；对水平建基面基岩动小，影响深度为0～40cm；预裂缝减震在50%左右。
3.3测试和监测
采用SC—16型光线示波仪和71型拾震器测量岩石质点爆破振动速度，采用Sye—2型岩石声波测定仪测量岩石声波纵波速，以鉴定岩石受爆破振动影响的程度。
4.开挖质量评定
草街航电枢纽工程基坑开挖达到优质工程。经采用全方位预裂爆破施工方法，建基面平整度在15cm以内，预裂孔残留半孔率达90%以上。基础岩体声波速4000～5000m/s，地震波波速3000～4000 m/s，满足了技术规范的要求。
5.结语
全方位预裂爆破施工方法在草街航电枢纽工程基坑开挖中的成功运用，一方面，通过选用较小的预裂孔孔径，优化爆破参数，且通过控制单响药量，减小岩体质点振动速度，降低了爆破对岩体的损伤程度，对保留岩体振动影响小，保证了岩基质量，保持边坡稳定；另一方面，减少了基坑开挖的超欠挖工程量，简化岩基清面工作，加快工程进度，节省工程投资，且通过预裂缝减震，可以加大爆破规模，提高了机械和人工出碴效率，节约了材料，取得较好的社会效益。
作者简介：
曹松柏（1973-），男，工程师。