(貴州省水利投資(集團(tuán))有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng) 550081)

1 工程概況

木瓜溪水庫(kù)位于貴州省石阡縣中壩鎮(zhèn)上游的石阡河上，擋水建筑物為混凝土雙曲拱壩，最大壩高53m，底寬13.5m，頂寬5m。壩址處河谷呈基本對(duì)稱(chēng)“U”形峽谷，谷寬81m，高寬比為1.88，兩岸壩頂以下坡度55°～72°，壩頂以上為陡壁。兩岸壩肩均為厚層白云巖，層狀結(jié)構(gòu)，單軸飽和抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為47.75MPa，無(wú)強(qiáng)風(fēng)化，弱風(fēng)化垂直下限深度6～10m，弱風(fēng)化中下部巖體較完整、均質(zhì)，無(wú)軟弱夾層發(fā)育，巖溶不發(fā)育。

2 壩肩開(kāi)挖施工方案

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，兩岸壩肩槽開(kāi)挖深度隨高程降低而增加，頂部厚度約為1m，底部厚度約為10m。由于兩岸邊坡高陡，施工機(jī)械無(wú)法到達(dá)兩岸壩肩開(kāi)口線(xiàn)部位，只能沿坡面搭設(shè)鋼管棧道到達(dá)開(kāi)口線(xiàn)部位后，先采用手風(fēng)鉆分層鉆爆，待壩肩槽勘深厚度達(dá)到4m左右，再采用深孔梯段爆破法進(jìn)行開(kāi)挖。開(kāi)挖石渣采用爆破拋渣的方式拋至河床內(nèi)。

為保證開(kāi)挖成型質(zhì)量、降低爆破震動(dòng)對(duì)壩肩巖體的損害、減小爆渣的塊度，壩肩巖體采用深孔梯段微差擠壓爆破法，周邊開(kāi)挖邊線(xiàn)采用預(yù)裂控制爆破法。

3 施工布置及準(zhǔn)備

3.1 臨時(shí)施工道路布置

由于兩岸邊坡高陡，施工機(jī)械無(wú)法到達(dá)兩岸壩肩開(kāi)口線(xiàn)部位，只能沿壩肩下游坡面搭設(shè)“之”字形棧道到達(dá)開(kāi)口線(xiàn)部位。臨時(shí)棧道采用φ48鋼管搭設(shè)，φ22錨筋錨固在巖面上，棧道底部滿(mǎn)鋪竹串板，外側(cè)設(shè)置不低于1.2m的高欄桿，并懸掛密目安全網(wǎng)。

出渣道路沿左岸河床布置，利用河灘料填筑形成，通往大壩下游棄渣場(chǎng)。

3.2 施工供風(fēng)、供水、供電系統(tǒng)布置

由于拱壩壩肩開(kāi)挖工程作業(yè)面較為集中，在兩岸壩肩下游各建一座供風(fēng)站。供風(fēng)站容量大小根據(jù)開(kāi)挖高峰強(qiáng)度進(jìn)行配置，各配置一臺(tái)22m3/min螺桿式空壓機(jī)。

施工供水直接從河道抽至兩岸壩肩高位水箱內(nèi)，再分流至各施工面。

施工供電采用國(guó)家電網(wǎng)系統(tǒng)，在右岸設(shè)置集中變壓站，通過(guò)三級(jí)配電系統(tǒng)向各工作面供電。

3.3 施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備主要包括人員、機(jī)械設(shè)備、施工材料、施工方法、施工環(huán)境條件等方面的工作。首先要選擇專(zhuān)業(yè)的作業(yè)隊(duì)伍，對(duì)施工管理人員進(jìn)行培訓(xùn)，提高質(zhì)量、安全意識(shí)。做好機(jī)械設(shè)備投入和零配件的采購(gòu)計(jì)劃，加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的維修保養(yǎng)，提高機(jī)械設(shè)備的完好率和出勤率。做好材料的采購(gòu)計(jì)劃、驗(yàn)收計(jì)劃和資金安排，保證工程材料的及時(shí)供應(yīng)。做好施工組織設(shè)計(jì)、施工方案及措施的編制報(bào)審和交底指導(dǎo)工作。做好與外部相關(guān)單位、當(dāng)?shù)卮迕竦膮f(xié)調(diào)配合工作，減少施工干擾，為施工創(chuàng)造良好的環(huán)境條件。

4 壩肩開(kāi)挖施工程序及方法

4.1 爆破設(shè)計(jì)

4.1.1 爆破設(shè)計(jì)參數(shù)選取

a.火工材料選擇?；鸸げ牧现饕刚ㄋ?、雷管、導(dǎo)爆索、非電導(dǎo)爆管雷管等。炸藥選用常用的乳化藥卷，周邊預(yù)裂孔(光爆孔)采用φ32藥卷，主爆孔采用φ70藥卷。網(wǎng)路起爆采用8號(hào)瞬發(fā)電雷管，周邊預(yù)裂孔(光爆孔)采用導(dǎo)爆索引爆，主爆孔采用不同段位的非電毫秒導(dǎo)爆管雷管引爆。

b.炸藥單耗選取。根據(jù)地質(zhì)資料，木瓜溪水庫(kù)壩肩巖體均為厚層白云巖，單軸飽和抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為47.75MPa，巖石容重2860kg/m3。計(jì)算可得炸藥單耗值為0.5kg/m3。

c.微差間隔時(shí)間確定。為充分利用炸藥相繼爆炸產(chǎn)生的應(yīng)力波能量，增加爆渣相互碰撞時(shí)間，達(dá)到擠壓破碎效果，從而減少石渣塊度。同時(shí)也可利用爆破產(chǎn)生的能量，將爆渣拋擲河床內(nèi)，便于裝車(chē)運(yùn)渣。若微差間隔時(shí)間過(guò)短，將影響石渣拋擲，不能為下一孔位提供有效的臨空面，影響爆破效率。若微差間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則不能發(fā)揮擠壓破碎的作用，石渣塊度較大，出渣成本較高。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，本工程的微差間隔時(shí)間確定為50ms。

d.梯段高度確定。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，壩肩大致按照每7～10m高程設(shè)置一個(gè)開(kāi)挖坡度，坡度由高至低逐步變緩。為保證一次開(kāi)挖成型，每層梯段高度與該層邊坡的設(shè)計(jì)高度相同，底部超深0.8m。

4.1.2 爆破設(shè)計(jì)成果

a.預(yù)裂孔裝藥結(jié)構(gòu)。預(yù)裂孔采用KQD70型鉆機(jī)鉆孔，孔徑76mm，孔間距100cm，孔深10m，堵塞長(zhǎng)度1.0m。預(yù)裂孔采用間隔裝藥結(jié)構(gòu)，孔內(nèi)裝φ32藥卷，線(xiàn)裝藥密度為300g/m，孔底加強(qiáng)段藥量為0.6kg，藥卷采用膠帶纏繞在竹片上，導(dǎo)爆索引爆。預(yù)裂孔裝藥結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 預(yù)裂孔裝藥結(jié)構(gòu) (單位：cm)

b.主爆孔裝藥結(jié)構(gòu)。主爆孔采用KQD70鉆機(jī)鉆孔，孔徑76mm，孔距2.8m，排距2.3m，孔深10m，堵塞長(zhǎng)度為3.0m。主爆孔采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，孔內(nèi)裝φ70藥卷，炸藥單耗控制在0.45～0.55kg/m3范圍內(nèi)，預(yù)裂孔采用非電毫秒導(dǎo)爆管雷管引爆。主爆孔裝藥結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 主爆孔裝藥結(jié)構(gòu)(單位：cm)

c.爆破網(wǎng)絡(luò)。為達(dá)到減震、減小爆渣塊度的要求，壩肩開(kāi)挖主要采用排間、孔間延時(shí)爆破網(wǎng)絡(luò)?？變?nèi)采用高段位導(dǎo)爆管雷管引爆；孔間采用低段位導(dǎo)爆管雷管串聯(lián)，逐孔引爆；排間采用低段位的導(dǎo)爆管雷管調(diào)整時(shí)差，確保臨空面的形成和爆渣擠壓破碎效果。預(yù)裂孔采用導(dǎo)爆索引爆，為避免預(yù)裂孔爆破時(shí)的爆渣將主爆孔網(wǎng)路打斷，造成啞炮事故，需要計(jì)算好預(yù)裂孔與主爆孔引爆的時(shí)間差，確保預(yù)裂效果。根據(jù)本工程壩肩開(kāi)挖斷面尺寸，孔內(nèi)采用MS15的高段位非電導(dǎo)爆管引爆，孔間、排間采用MS3的低段位非電導(dǎo)爆管雷管來(lái)控制時(shí)差。爆破網(wǎng)路連接示意圖見(jiàn)圖3。

圖3 微差擠壓爆破網(wǎng)絡(luò)連接示意

4.2 鉆孔清孔

壩肩開(kāi)挖鉆孔采用KQD70型潛孔鉆機(jī)，濕法鉆孔，孔徑76mm，鉆孔深度可達(dá)15m。為防止鉆孔時(shí)移位，將潛孔鉆固定在鋼管搭設(shè)的鉆架上，鉆架與地面錨筋焊接，開(kāi)鉆前由測(cè)量員對(duì)鉆架的方向進(jìn)行復(fù)核，每鉆進(jìn)1m左右采用角度尺校核鉆進(jìn)方向，及時(shí)糾偏，保證鉆孔精度。鉆孔結(jié)束后，采用高壓水沖孔至清水返流，再采用高壓風(fēng)將孔吹干后，用錐形棉布塞將孔口堵塞，防止碎渣掉入孔內(nèi)。

4.3 裝藥

炮孔采用人工裝填乳化炸藥，裝藥時(shí)每個(gè)炮孔的裝藥長(zhǎng)度、藥包直徑、藥包(藥卷)間距等按照爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行。連續(xù)裝藥時(shí)，每節(jié)藥包(藥卷)的聚能穴朝下，用竹竿將每節(jié)藥包壓緊。非電毫秒導(dǎo)爆管雷管和導(dǎo)爆索安裝時(shí)，將導(dǎo)爆管雷管、導(dǎo)爆索端部等插入藥包中心部位。深孔藥包應(yīng)根據(jù)需要增加導(dǎo)爆管雷管的數(shù)量，導(dǎo)爆管雷管等間距布置。周邊預(yù)裂孔(光爆孔)采用間隔裝藥時(shí)，選用長(zhǎng)度相同的藥卷，相鄰藥包的間隔長(zhǎng)度應(yīng)準(zhǔn)確測(cè)量，用膠帶將導(dǎo)爆索固定在每節(jié)藥包上。

4.4 炮孔堵塞

炮孔的堵塞材料一般采用當(dāng)?shù)夭牧希琰S黏土、干砂土、鉆孔時(shí)留下的鉆渣等，也有采用專(zhuān)用炮泥堵孔的，效果較好，但成本較高，一般的小型工地很少采用。黃黏土的堵孔效果較好，但必須控制好黃黏土的含水量，以硬塑狀態(tài)較佳，否則將不利于操作。干砂土、鉆渣等的堵孔效果不如黃黏土，但取材容易、操作便利，為本工程采用的堵孔材料。采用干砂土、鉆渣等堵孔時(shí)，應(yīng)將干砂土、鉆渣等進(jìn)行灑水濕潤(rùn)，手捏可成團(tuán)，裝填堵孔材料時(shí)，應(yīng)分層夯實(shí)，以提高堵孔的質(zhì)量。同時(shí)將孔內(nèi)的導(dǎo)爆索、導(dǎo)爆管等理順，避免振搗砂土?xí)r將其損壞。

4.5 網(wǎng)路連接

可靠、穩(wěn)定的網(wǎng)路連接既能確保爆破安全，又能提高開(kāi)挖質(zhì)量。在聯(lián)網(wǎng)前，必須熟悉爆破設(shè)計(jì)圖紙，將現(xiàn)場(chǎng)的炮孔布置情況簡(jiǎn)繪在圖紙上后，確定炮孔間的時(shí)間差和起爆順序，再推算各個(gè)炮孔的導(dǎo)爆管雷管段數(shù)，最后根據(jù)圖紙上確定的雷管段數(shù)和順序進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。導(dǎo)爆管雷管連接時(shí)，應(yīng)用膠帶將接頭處纏緊，導(dǎo)爆索連接時(shí)，接頭長(zhǎng)度、連接方向等必須符合規(guī)范要求，并用膠帶纏緊。網(wǎng)路連接好以后，應(yīng)逐孔檢查。若周邊孔起爆時(shí)主爆孔孔外網(wǎng)路還未完全起爆，則必須對(duì)未起爆的網(wǎng)路進(jìn)行覆蓋保護(hù)，以免導(dǎo)爆索起爆時(shí)的飛石砸斷網(wǎng)路，造成啞炮事故發(fā)生。

4.6 起爆及出渣

爆破網(wǎng)路采用電力起爆，爆破過(guò)程中按照不同時(shí)段分別拉響預(yù)警、起爆和解除等過(guò)程的音響信號(hào)，并在爆區(qū)200m范圍外設(shè)置安全警戒，對(duì)各個(gè)路口進(jìn)行臨時(shí)交通管制。爆破后，派有經(jīng)驗(yàn)的炮工對(duì)爆破情況進(jìn)行檢查，確認(rèn)無(wú)盲炮后方可進(jìn)行出渣作業(yè)。由于壩肩開(kāi)挖采用拋擲爆破方法，爆破后不用大型設(shè)備進(jìn)行翻渣，只需對(duì)下一茬炮孔的孔位處進(jìn)行清理即可。出渣時(shí)，采用1.4m3挖掘機(jī)裝20t自卸汽車(chē)出渣。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)采用深孔梯段微差擠壓爆破施工技術(shù)，嚴(yán)格控制各工序的施工質(zhì)量，一次開(kāi)挖成型，壩肩邊坡爆破殘孔率達(dá)到80%以上，開(kāi)挖質(zhì)量達(dá)優(yōu)良等級(jí)。渣料的拋擲效果較好，未使用大型機(jī)械進(jìn)行翻渣作業(yè)，節(jié)約了施工成本，加快了施工進(jìn)度。未發(fā)生任何安全事故，取得了較好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。