陳全威

中國(guó)能建葛洲壩集團(tuán)易普力股份有限公司 重慶 401121

1 水利工程爆破施工要求

對(duì)于工程爆破而言，其主要運(yùn)用的是炸藥進(jìn)行相應(yīng)的開(kāi)挖、以及運(yùn)用爆破等方法進(jìn)行相應(yīng)的作業(yè)，現(xiàn)今，這一技術(shù)受到許多領(lǐng)域的廣泛運(yùn)用，例如，進(jìn)行巖土的開(kāi)挖工作、巖石的開(kāi)采、以及建筑物的爆破等工作時(shí)，都運(yùn)用到了這一技術(shù)[1]。與此同時(shí)，在相應(yīng)的水利工程建設(shè)中，這一技術(shù)是必不可少的，例如壩基的開(kāi)挖、高邊坡開(kāi)挖、圍堰拆除、采石等工作都不能脫離這一技術(shù)進(jìn)行操作，由此可見(jiàn)其發(fā)揮著非常重要的作用，并且給施工方帶來(lái)極大的便利，進(jìn)而促進(jìn)施工的順利進(jìn)行，提高施工的工作效率，進(jìn)而給相關(guān)企業(yè)帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益，使企業(yè)具有良好的發(fā)展空間。

2 理論分析及技術(shù)方案的提出

對(duì)于爆破原理的研究，這一原理大體能夠分為兩個(gè)階段，第一個(gè)階段是炸藥在圍巖中產(chǎn)生的應(yīng)力波，進(jìn)而就會(huì)產(chǎn)生縱向的裂縫，從而造成巖石的破碎。第二個(gè)階段是爆炸的過(guò)程，這一過(guò)程能夠產(chǎn)生極大的氣流，這一氣流能夠形成一個(gè)空洞，最終導(dǎo)致巖石破裂，并由于氣流的作用，向外拋出?？梢钥闯?，在巖石的爆破過(guò)程中，炸藥的爆炸力分布在巖石中甚至是爆炸氣體產(chǎn)生的拋擲能中。根據(jù)相關(guān)的計(jì)算得出，在爆炸過(guò)程中能量的消耗主要分布在：爆轟氣體膨脹消耗能量為50%-60%，沖擊波消耗能量為10%-20%，無(wú)用能量約為20%-30%。按照能量的守恒定理以及上述的分析，應(yīng)該增加爆破氣體和沖擊波的能量損耗，降低爆破氣體對(duì)裂隙巖體的影響，提高爆破效率。

由于在垂直巷道掘進(jìn)過(guò)程中只有一個(gè)自由面，其周圍的夾緊作用使巖石難以破碎。因此，在射孔布置中應(yīng)考慮如何創(chuàng)造第二個(gè)自由曲面。螺旋切割的空心孔的目的是創(chuàng)造第二個(gè)自由表面。當(dāng)裝藥孔爆炸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的爆破力，導(dǎo)致巖石結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致破碎。然后，巨大的氣流能量將巖石拋出槽外，使槽內(nèi)的被清空。可以清楚地看到，一方面，爆炸應(yīng)力和爆破方向上起著中心導(dǎo)向作用。另一方面，壓力作用下的巖石具有必要的破碎和膨脹補(bǔ)償空間。因此，空化在切割中起著非常重要的作用。與整個(gè)工作面相比，切割使工作面形成第二個(gè)自由工作面，為爆破其他射孔創(chuàng)造了有利條件。切割質(zhì)量對(duì)提高巖石破碎和循環(huán)進(jìn)尺的效率起著決定性的作用[2]。螺旋掏槽是指掏槽周圍的孔逐漸擴(kuò)大，能形成較大的掏槽面積，其優(yōu)點(diǎn)更為明顯。

分層裝藥可以在空間上錯(cuò)開(kāi)裝藥，增加炸藥的作用范圍，減少投擲距離。分層結(jié)構(gòu)可以使淺層具有更多的孔。對(duì)于深部，淺層爆破后，深部會(huì)受到一定程度的破壞，這有利于深部爆破，提高爆破能量的利用率。

3 水利工程施工中的爆破技術(shù)分析

3.1 幾種常見(jiàn)水利爆破技術(shù)介紹

使用多種爆破技術(shù)在水利工程建設(shè)，現(xiàn)今主要的爆破技術(shù)通常有微差爆破技術(shù)，葉面光滑，預(yù)裂爆破、階梯式爆破技術(shù)，定向爆破技術(shù)、巖塞爆破技術(shù)等方面的爆破技術(shù)，下面從水利工程的施工角度進(jìn)行分析，闡述了爆破技術(shù)的有效運(yùn)用：

（1）壩基爆破開(kāi)挖：其主要的開(kāi)挖對(duì)象是壩基保護(hù)層以上的巖石，常用的方法是毫秒爆破法，這一方法具有非常強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，其主要的優(yōu)勢(shì)是爆破量大、對(duì)于巖石的破碎效果好、并且相應(yīng)的振動(dòng)沖擊小，這些優(yōu)點(diǎn)能夠很好的為施工方帶來(lái)便利，并且能夠保證施工的順利進(jìn)行。

（2）對(duì)于高邊坡爆破開(kāi)挖而言，在相應(yīng)的建設(shè)中，這一施工的要求非常高，需要對(duì)高邊坡開(kāi)挖爆破振動(dòng)進(jìn)行及時(shí)有效的控制，進(jìn)而控制其降低爆破振動(dòng)對(duì)邊坡的影響，使相應(yīng)的影響能夠降到最低，便于施工的順利進(jìn)展，從而能夠保證開(kāi)挖邊坡的穩(wěn)定性，連續(xù)性，這時(shí)施工的主要目標(biāo)，也是施工的重要關(guān)注點(diǎn)，一般主要運(yùn)用的技術(shù)是緩沖爆破、預(yù)裂爆破、深孔梯段微差爆破、光面爆破等技術(shù)，這些效果經(jīng)實(shí)踐表明具有極大的應(yīng)用價(jià)值。

（3）對(duì)于定向爆破筑壩來(lái)講：這一技術(shù)早在我國(guó)20世紀(jì)50年代末就開(kāi)始運(yùn)用這一施工方法進(jìn)行相應(yīng)的操作，這一方法也有其主要的優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)是施工速度快，并且非常高效，相應(yīng)的成本也非常低，具有極高的應(yīng)用價(jià)值，然而主要的缺點(diǎn)是后續(xù)的工程進(jìn)展相對(duì)較慢，受地形條件影響較大。常用的爆破技術(shù)是毫秒爆破法。

（4）水下爆破：水下爆破，顧名思義，是水下裝藥爆破技術(shù)，塞式爆破技術(shù)作為一種水下控制爆破技術(shù)，在水利工程中得到了廣泛的應(yīng)用。

（5）圍堰爆破拆除：圍堰爆破拆除的關(guān)鍵是巖渣的處理。

3.2 水利“精細(xì)爆破”技術(shù)分析

在水利工程實(shí)踐中對(duì)爆破控制提出了很高的要求。只有根據(jù)實(shí)際需要合理選擇爆破技術(shù)，科學(xué)確定爆破參數(shù)，制定爆破方案，加強(qiáng)爆破檢測(cè)和評(píng)價(jià)，才能有效實(shí)現(xiàn)“細(xì)爆破”。精細(xì)爆破是在傳統(tǒng)控制爆破思想的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。自提出以來(lái)，在國(guó)內(nèi)外各行業(yè)的應(yīng)用中取得了良好的效果，得到了業(yè)界的一致認(rèn)可和推廣[3]。通過(guò)對(duì)相關(guān)理論和實(shí)踐的分析，細(xì)爆破技術(shù)對(duì)過(guò)程控制和安全提出了更高的要求，主要包括四個(gè)核心：

（1）定量設(shè)計(jì)通常包括對(duì)爆破對(duì)象進(jìn)行綜合有效的研究，以及爆破參數(shù)的定量選擇還有相應(yīng)的確定；與此同時(shí)，還包括定量預(yù)測(cè)對(duì)爆破效果進(jìn)行及時(shí)的評(píng)價(jià)，對(duì)于具有危害性的現(xiàn)象而言，還應(yīng)該及時(shí)采取有效的措施加以解決。（2）施工的精細(xì)化，通常包括計(jì)量的放樣、鉆孔定位，以及對(duì)炮眼進(jìn)行精度控制與檢測(cè)，從而使爆破設(shè)計(jì)以及相應(yīng)的作業(yè)流程更加規(guī)范化，準(zhǔn)確化。（3）進(jìn)行精細(xì)化的管理，通常包括人力資源的管理，以及對(duì)于質(zhì)量的管理，甚至是成本的管理。（4）進(jìn)行監(jiān)測(cè)的反饋通常包括對(duì)爆破效果進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)爆破的范圍，進(jìn)而能夠準(zhǔn)確的分析施工的效果，進(jìn)而促進(jìn)爆破方案的優(yōu)化。

4 實(shí)例探析水利工程爆破技術(shù)的應(yīng)用

4.1 工程概況

該項(xiàng)目是一個(gè)中型水庫(kù)，主要用于供水和灌溉，考慮到能源消耗和發(fā)電。其主要組成部分包括蘭河坎、溢洪道、引水發(fā)電系統(tǒng)、電站停堆放水系統(tǒng)等。本工程范圍內(nèi)的巖體相對(duì)完整。需要對(duì)左岸隧道入口邊坡巖體進(jìn)行開(kāi)挖，邊坡開(kāi)口線的最大開(kāi)挖高度為120m，臺(tái)階坡度比為1：0．65-1：0．25。通過(guò)對(duì)開(kāi)挖施工的分析，爆破振動(dòng)破壞將影響到入口段、閘門(mén)段和漸進(jìn)段。為了保證高邊坡等結(jié)構(gòu)的安全，決定采用精細(xì)爆破技術(shù)。

4.2 邊坡開(kāi)挖爆破方案

邊坡開(kāi)挖要求：邊坡等高線壁面預(yù)裂孔跡均勻；在未開(kāi)發(fā)和相對(duì)發(fā)育的巖體中，殘余炮孔痕跡的保留率應(yīng)分別達(dá)到80%以上和50%-80%。井壁無(wú)明顯爆破裂縫。經(jīng)過(guò)綜合分析，確定采用鉆孔爆破法對(duì)邊坡進(jìn)行自上而下的開(kāi)挖，并在邊坡設(shè)計(jì)等值面上設(shè)置保護(hù)層。炮孔的具體布置圖如圖1所示。

爆破施工中，各工序的爆破順序?yàn)椋褐鞅茀^(qū)巖體→預(yù)留保護(hù)層巖體；預(yù)留保護(hù)層爆破順序?yàn)椋侯A(yù)裂→緩沖孔，預(yù)裂深度為2級(jí)臺(tái)階高度(1級(jí)臺(tái)階高度為8．0m)。主爆破孔分為多排差速爆破。主爆破孔采用tamrock700-2液壓鉆機(jī)和cm-351潛孔鉆機(jī)進(jìn)行爆破，爆破孔徑為90mm。預(yù)裂孔采用直徑為70mm的z-30鉆頭進(jìn)行爆破。

爆破施工中，各工序的爆破順序?yàn)椋褐鞅茀^(qū)巖體→預(yù)留保護(hù)層巖體；預(yù)留保護(hù)層爆破順序?yàn)椋侯A(yù)裂→緩沖孔，預(yù)裂深度為2級(jí)臺(tái)階高度（1級(jí)臺(tái)階高度為8．0m）。主爆破孔分為多排差速爆破。主爆破孔采用tamrock700-2型液壓鉆機(jī)和cm-351型潛孔鉆機(jī)，爆破孔直徑90mm。預(yù)裂孔采用直徑為70mm的z-30鉆頭進(jìn)行爆破。

4.3 精細(xì)爆破施工

這個(gè)項(xiàng)目的爆破施工過(guò)程如下所示：爆破設(shè)計(jì)→大臉?biāo)疁?zhǔn)在開(kāi)挖區(qū)域→清除表面→設(shè)置→測(cè)量線孔排列→鉆床強(qiáng)化和侵位→鉆孔，孔→→收費(fèi)網(wǎng)絡(luò)連接，檢查→爆破→渣釋放斜坡→清洗→開(kāi)挖邊坡測(cè)量和檢測(cè)→爆破效果分析。為實(shí)現(xiàn)細(xì)爆破施工和管理，建立了專門(mén)的質(zhì)量控制機(jī)構(gòu)，提高了質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。全面開(kāi)展爆破監(jiān)測(cè)，包括爆破顆粒振動(dòng)速度和爆破影響深度。根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果（見(jiàn)表1），邊坡開(kāi)挖偏差均滿足要求，保留邊坡巖體損傷較小或無(wú)損傷。

表1 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果

本工程邊坡巖體開(kāi)挖滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，保持了邊坡巖體的完整性和穩(wěn)定性，預(yù)裂爆破殘余孔跡保留率達(dá)85%以上。

5 相應(yīng)的爆破措施

為了達(dá)到理想的爆破效果，爆破應(yīng)采取以下措施：

（1）對(duì)于切割孔的用量，不考慮裝藥長(zhǎng)度與射孔長(zhǎng)度的比值，而是考慮從眼底到眼口的合適位置(根據(jù)試驗(yàn)確定)，以保證眼內(nèi)巖石能獲得相同的破碎效果。剩余射孔的電荷可按上述公式計(jì)算。

（2）采用反向起爆方法。也就是說(shuō)，當(dāng)充電時(shí)，啟動(dòng)充電包安裝在底部而不是填充在底部。所述裝藥點(diǎn)與傳爆方向正相反，所雷管裝藥點(diǎn)朝向眼口。該方法可以提高射孔效率。降低巖石破碎程度；減少炸藥消耗；對(duì)付盲槍比較安全。你可以把槍泥拿出來(lái)，再把雷管袋放回去。但是，當(dāng)水進(jìn)入孔內(nèi)時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)防水措施。

（3）螺旋掏槽爆破后，槽內(nèi)通常有固體巖石壓實(shí)物，影響輔助眼的爆破效果。為了容易把巖石壓載的洞，洞里通常是加深了約300毫米，200克爆炸加載的眼底滿是l00mm長(zhǎng)炮泥，然后可以趕出洞巖壓載反向啟動(dòng)后立即削減洞。

（4）采用毫秒電雷管起爆，全斷面采用6毫秒電雷管起爆，開(kāi)孔起爆順序?yàn)閘、2、3、4。輔助眼5只，外周眼6只。爆破效果。在爆破設(shè)備損失相同的情況下，采用傳統(tǒng)爆破技術(shù)，每次掘進(jìn)深度約65cm，拋丸距離約30m。螺旋掏槽爆破技術(shù)結(jié)合分層裝藥，每次掘進(jìn)深度可達(dá)85cm，拋丸距離可控制在10m左右。

6 結(jié)語(yǔ)

爆破施工是水利工程運(yùn)行中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它不僅要求高質(zhì)量、高效率、快速地爆破巖體，而且要求安全、有效、合理地保護(hù)地質(zhì)巖體和生態(tài)環(huán)境。因此，對(duì)爆破控制提出了更高的要求?！熬啤奔夹g(shù)體系已逐步發(fā)展起來(lái)。通過(guò)合理設(shè)計(jì)爆破方案，正確選擇爆破參數(shù)，精心組織和精細(xì)管理爆破施工，可以達(dá)到預(yù)期的爆破效果，實(shí)現(xiàn)爆破作業(yè)的安全可靠實(shí)施。