略论水利基坑的施爆办法

 1主要开挖技术要求

右靠38#坝段坝体及已成型边坡，上游紧挨上闸首，与已浇筑混凝土面、边坡锚索(杆)、灌浆区、锚喷支护区等建筑物距离较近，开挖长约133m，宽约55m，深约13.5m。周边条件复杂，需采用控制爆破的方式进行开挖，以免爆破振动等有害效应对上述建筑物造成损伤。为此，设计单位专门制定了三期基坑开挖技术要求:水平建基面局部超挖不得超过20cm，欠挖不得超过10cm岩石层分台阶开挖，台阶高度一般不大于6m;保护层以上的台阶爆破、预裂爆破和光面爆破钻孔孔径不得大于100mm;台阶爆破最大一段起爆药量不得大于100kg。邻近水平建基面和设计边坡时，最大一段起爆药量不得大于50kg，同时应满足现场试验确认的安全爆破质点振动速度的要求;安全爆破质点振动速度参照以下标准控制:新浇筑混凝土基础面、边坡锚杆、灌浆区的安全质点振动速度;右侧38#坝体、左侧36#坝段(兼纵向围堰)、上游侧上闸首的安全质点振动速度≤10cm/s;设计边坡面和建基面上的安全质点振动速度≤10cm/s;喷射混凝土基面上的安全质点振动速度≤5cm/s。根据开挖技术要求和现场地质条件，技术人员进行了初步爆破设计:爆破梯段高度H设为4m，采用直径D为70cm的药卷，钻孔角度α取85°;底盘抵抗线:W1=(20～40)D=1.4m～2.8m，D为药卷直径，试验暂取1.5m;炮孔间距:a=(1.0～2.0)W1=1.5m～3.0m，试验暂取2.8m;炮孔排距:b=W1，取1.5m;超钻深度:h=(0.15～0.35)·W1=0.225m～0.525m，取为0.3m;单孔装药量:Q=q·a·W1(H+h)/sinα=4.53kg，取Q=4.5kg。其中，q为单耗药量，由于本工程以粘土砂岩和粉砂岩为主，q以0.25计算;装药长度:L1=Q/q1，其中D=70mm的药包单节长38cm，重1.5kg，L1为114cm;装药形式:由于L1/(H+h)=0.265，连续装药堵塞长度过长，宜采用不耦合装药，同时增大底部装药量，试验装药时底部增加一条D=32mm的药卷(200g)，实际单孔装药量4.7kg，实际单耗0.28kg/m3，实际堵塞长度1.5m;(9)联网形式装药时每孔采用两发雷管，单孔单响。根据该爆破设计，单次装药量为117.5kg，延时25次完成，每次两孔同时起爆，最大单响药量为4.7kg，最早起爆时间为即时起爆，最晚起爆时间为710ms。

2爆破振动监测及成果分析

测点位于爆区右侧，为右岸成型边坡，允许振动速度为≤10cm/s;1#测点靠近上游上闸首，新浇筑混凝土允许振动速度为(1.5～2.0)cm/s;2#测点靠近右导墙，为龄期超过3年的老混凝土，允许质点振动速度≤10cm/s。因此，监测所有数据均在控制标准之内。爆破过程中，爆破噪音(爆破空气冲击波)及飞石效应在允许范围之内。爆破完成后对爆破区域进行爆后检查，发现除个别需要用破碎锤破击外，爆破石粒径较小，岩石块头较整齐，清渣较容易，无需进行二次爆破，爆破效果良好。爆破石渣清理干净后，再次对爆破区域进行爆后检查，在爆破区域及其附近地表未发现爆破裂隙、节理裂隙层面等弱面张开或压缩错动，使用地质锤锤击地面，亦未发出空声或哑声。爆破未对上游上闸首混凝土及大坝建基面岩层产生较大影响，爆破效果良好。爆破试验成果显示，选取的爆破参数比较合理，符合该区域爆破需求，爆破振动速度控制在1.5cm以内，较远区域振动速度小于1.0cm，爆破振动不会对建基面周边建筑物安全造成影响。

3爆破参数优化

按照爆破设计的参数，每次装药量仅为117.5kg，有效开挖量仅为420m3左右，远远小于进度要求。按照亭子口工程航运标施工要求，每天开挖量应在3000m3左右，每天爆破两次，每次爆破量应达到1500m3以上。因此，在实际装药中，需长期进行爆破振动监测工作，并根据实际情况进行爆破参数的优化:利用萨道夫斯基公式在控制好爆破振动速度v的条件下，对爆破参数进行调整，爆破距离较远的部位适当放大布孔间排距，增加每孔装药量和最大单响药量，以不影响周边建筑物正常运行为原则;对于距离建筑物太近，不能加大单响药量的部位，增大钻孔设备投入，加大每天钻孔量，形成多个试验中的爆破网络，然后采用分段岩石雷管将爆破网络并联，形成“并联—并联—串联”的三级爆破网络，在不改变最大单响药量的条件下有效扩大一次爆破量。通过不断优化爆破参数，亭子口工程船厢室开挖爆破质量好，对周边建筑未造成振动破坏，工期也满足合同要求，对控制爆破的深入研究，对在周边环境复杂部位进行石方开挖作业，均具有重要意义。