唐河水电站坝基开挖爆破方案与施工

李 薇

（山西水务投资集团有限公司，山西 太原 030002）

1 工程概况

唐河水电站大坝形式为混凝土重力坝，坝长69m，坝顶宽6m，最大坝高30.4m，对地基稳定性提出了较高要求。经地质勘查得知，坝址地层岩性为变质岩及第四系松散堆积物，覆层厚度约0～9.5m，坝址基岩埋深约4.0～9.45m，其中强风化层厚度2.0～3.0m，弱风化层厚度8.0～10.0m。为保证坝体稳定性，设计对覆层及风化层进行全部挖除，开挖总量约为7.9万m3。

2 开挖总体方案设计

项目核心工程为石方开挖，包括坝基基坑石方开挖和岸坡石方开挖，分别属于槽型开挖和边坡开挖[1]。这两部分的石方开挖长度、宽度、深度均较大，且岸坡坡度较小，因此设计总体开挖方案如下：石方开挖采用“深孔梯段和浅孔微差控制爆破，周边光爆、预裂爆破以及保护层一次性开挖相结合形式”，具体如下:

为了保证开挖尺寸、边坡稳定性及开挖质量，深孔梯段爆破的周边孔应采用预裂爆破，浅孔和保护层开挖时其周边孔采用光面爆破。

浅孔爆破钻孔（＜5.0m）主要用于浅孔爆破及光面爆破，采用手风钻施工；深孔（≥5.0m）主要用于深孔梯段爆破，采用潜孔钻施工。为保证基底完整性，在将要达到基底面前采用保护层开挖，孔底加柔性层。

3 爆破方案

3.1 爆破材料选取

炸药。为保证起爆正常，瞎炮率小，采用岩石粉状乳化炸药和2号岩石乳化炸药。当钻孔内部为干燥、潮湿或存在少量积水情况下使用岩石粉状乳化炸药；当孔内积水较多时可使用2号岩石乳化炸药，可确保在短时间内爆炸[2]。技术专家对这两种型号炸药进行了现场试验，起爆率达到100%，效果良好。

雷管。雷管选用8号煤矿许用瞬发电雷管，从通电到爆炸不超过10ms，性能可靠，使用安全，不必考虑粉尘及瓦斯的影响。

导爆管。选用毫秒导爆管，具有较强的抗干扰性，而且该类导爆管联接形式多样，可满足爆破网络和爆破顺序的要求[3]。导爆管选取时应考虑使用安全、价格便宜、性能良好等的产品，导爆管按长度分为3m、5m、7m、10m四个标段。导爆索类型为6mm塑料导爆索，可用于光面爆破及预裂爆破，经试验效果良好。

3.2 爆破钻孔方案

3.2.1 岸坡开挖钻孔设计

主要涉及梯段深孔爆破和周边孔预裂爆破，两种形式炮孔具体参数详见下表1和表2所示。

表1 梯段深孔爆破主炮孔参数

表2 周边孔预裂爆破钻孔参数

梯段深孔孔距a，2.5m；排距b，2.0m；钻孔深度h，7～11m；周边孔孔距a，1.2m；采用间隔装药形式（在竹竿上按一定距离绑扎炸药卷）。

3.2.2 坝基开挖钻孔设计

浅层及保护层开挖，属于浅孔爆破，周边孔采用光面爆破，均采用YT-28手风钻打孔，孔径D为42mm。浅孔爆破钻孔孔距a，1.2m；排距b，1.0m；钻孔深度，1.0～4.0m；注意预留2.0m作为保护层单独开挖；周边孔光面爆破孔距a，1.2m，同样采用间隔装药形式。炮孔的具体参数见下表3所示。

表3 坝基开挖钻孔参数设计

4 爆破施工

4.1 测量放线和钻孔

开挖顺序为“由高到低，先岸坡后坝基”，利用挖掘机将山体表层土和风化岩石挖除。然后由测绘技术人员对开挖范围、控制点位置等进行测量放线，监理工程师应对提交的测量资料进行严格审查。

工程采用两台24m3空压机作为钻机动力，为保证风压稳定，增加数个小型风包作为缓冲。钻机包括5台潜孔钻机和8台YT-28手风钻。钻孔位置、孔径、深度和角度是技术人员的监督重点，需要严格把控。

4.2 装药和堵孔

在岸坡开挖时，钻孔内无积水，所以采用岩石粉状乳化炸药，而坝基开挖部分地段有地下水出露，因此需使用2号岩石乳化炸药[4]。岸坡开挖的主炮孔和预裂孔采用7m或10m导爆管分段起爆；坝基开挖的主炮孔和周边孔采用3m或5m导爆管分段起爆，两者均由导爆索联网，采用电雷管引爆。装药结束后利用砂或岩粉（最好是钻孔岩粉）进行堵塞钻孔，应保证顶部振捣密实。

4.3 联线和爆破

联线方式和起爆顺序是爆破工程效果的关键所在，起爆网络不仅应能保证全部炸药顺利爆炸，而且还要确保爆破效果符合设计要求，超挖和欠挖量控制在一定范围。项目采用瞬发电雷管和毫秒导爆管，可很好地保证爆炸率和控制起爆顺序，具体爆破网络联线见下图1所示。

利用经验公式（1）估算出飞石距离R[5]，确定其值为400m，为保证绝对安全，本项目将警戒范围增至800m。

式中：n——计算药包作用指数，取值1.5；

W——最大药包的最小抵抗线，取值2.2；

K——安全系数，取值2.0。

图1 起爆网络设计图

5 结语

石方开挖是水电站大坝建设的基础，根据工程设计了深孔梯段和浅孔微差控制爆破、光面爆坡、预裂爆破等多种形式，最大限度地保证了爆破效果。唐河水电站坝基开挖取得了预期效果，超挖和欠挖率均不超过3%，超过60%的破碎岩石可直接应用于坝基填筑工程，取得了较好的经济效益，其成功经验值得借鉴和推广。

［参 考 文 献］

［1］姚宝永，田政.丰满水电站重建工程坝基开挖爆破振动控制技术［J］.水利水电技术，2016，47（6）:37-40.

［2］洪维元.深孔梯段孔间微差爆破技术的试验研究［J］.人民长江，2012，（7）:22-29.

［3］田会礼，田运生，于亚伦.露天采场孔间微差爆破技术的试验研究［J］.矿业研究与开发，2005，25（6）:67-68.

［4］蒋建林，张耀威.高碾压混凝土双曲薄拱坝坝基开挖预裂爆破技术［J］.水利水电技术，2007，38，（7）:66-68.

［5］祝文化，李建雄.临近城镇的水电站坝基开挖爆破震动效应控制［J］.西部探矿工程，2007，19（12）:14-16.