浅谈拱坝灌浆廊道监测室开挖爆破振动监测和控制

摘 要:钻爆开挖监测洞室的施工点临近新完成结构体,爆破振波必须严格控制在安全范围之内。根据爆破振动监测结果确定最大单响药量,结合爆破技术控制方案确定爆破振动控制在安全范围内,避免振波对帷幕系统造成破坏。工程实践表明通过寻求爆破振动在岩体中的传播规律,据此选择合理的钻爆施工参数、控制爆破振动的施工方案和振动监测能保证保护目标的安全。

关键词:监测室开挖 控制爆破 振动监测

中图分类号:TB21 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)04(b)-0056-01

1 工程概况

溪洛渡水电站大坝为混凝土双曲拱坝,大坝高度285.5m,电站总装机容量12600Mw。为满足大坝监测及仪器埋设需要,在拱坝坝基左岸AGL1～AGL5、右岸AGR1～AGR5灌浆平洞内共设11个监测室,监测观测室开挖断面为城门洞型,断面尺寸为3.5×5.25m,洞深4.0m。

因灌浆廊道内部分帷幕已施工完成或正在施工,为避免监测室爆破开挖对帷幕系统造成破坏,要求开挖爆破时必须严格控制爆破质点振动速度。

2 设计要求及规程规范

监测室洞口控制点30m范围内尚未进行帷幕灌浆部位监测室爆破开挖,要求质点安全振动速度小于等于2.5cm/s;监测室洞口控制点30m范围内已进行帷幕灌浆部位监测室爆破开挖,要求在灌后龄期大于等于28天时进行,质点安全振动速度小于等于1.5cm/s。质点安全震动速度为爆破区药量分布的几何中心至观测点10m控制值。

3 爆破安全监测数据

(1)爆破安全监测使用拓普UBOX-5016盒式微型记录仪。采样参数如表1。

(2)爆破振动监测的数据为:爆破振动监测点的质点振动速度与主振频率。

4 爆破方案设计

4.1 爆破参数设计

坝基灌浆洞监测室基本位于Ⅲ类围岩区,掏槽采用直眼掏槽楔形布孔,孔深2.2m,孔距25cm～37.5cm;底部孔深2.2m,为了保证爆破效果,其他炮孔深200cm,间排距为40cm～60cm。

主爆破孔采用φ25乳化炸药进行装药,堵长60cm～80cm;底孔装药结构为孔底装2节φ32乳化炸药,中间采用φ25药卷连续装药,电雷管引爆;光爆孔装药结构为孔底装1节φ32乳化炸药,中间采用1/2节φ25药卷间隔20cm装药;预计排炮进尺2m,单耗为1.2～1.6kg/m3。监测室开挖试验阶段控制爆破单响药量不大于5kg,并根据爆破开挖效果和爆破振动监测成果及时调整爆破参数。

4.2 密集钻孔减振

因为允许质点振动速度很小,初始爆破施工作业面距防渗帷幕和坝体距离太近,所以为满足施工要求,必须采取减小爆破震动的减震措施。本工程采用缩短钻孔进尺、加密布孔减震。

在开挖爆破中,根据爆破试验测试结果,适当调整钻孔进尺段长,严格控制爆破单响药量,同时增加爆破分段数;采用加密周边孔孔排,在爆源和帷幕间的一定范围内形成屏障,在帷幕处质点的振幅和振动速度都较无孔排时明显降低。

5 振动监测

爆破振动监测的目的是确定被保护目标的安全,并为调整后续爆破的参数提供参考依据。在监测过程中应记录尽量多的数据,以保证记录数据能说明复杂地质条件下被保护目标的振动特征。本工程对每一次爆破都进行了振动监测,然后根据监测的结果判别被保护目标的振动值是否处在安全范围内。

5.1 监测数据分析

监测室采取灌浆洞扩挖方式,在灌浆廊道布置了4个爆破振动监测点,监测点质点振动速度及频率如表2。

(1)根据设计要求,爆心距10m位置为最大观测控制点位置。因此在左右两侧爆心距为10m的位置布置1#、2#检测点。其中1#测点质点振动速度径向为2.21cm/s,切向为2.05cm/s,垂直向为2.14cm/s;2#测点质点振动速度径向为2.08cm/s,切向为1.98cm/s,垂直向为2.03cm/s。爆心距10m位置最大质点振动速度为2.21cm/s(径向)。其它各测点中,3#测点最大质点振动速度为1.47cm/s(垂向),4#测点最大质点振动速度为0.92cm/s(径向)。

(2)本次监测点质点主振频率范围为52Hz～610Hz。

5.2 初步结论

从多次爆破规模及测试数据反映的情况来看,爆破振动监测质点振动速度分别为径向、切向和垂直向,爆破振动速度随爆心距增加,各测点的质点振动速度呈降低的趋势。根据设计要求,爆破区药量分布的几何中心至10m为最大控制观测点,未进行帷幕灌浆部位要求质点安全振动速度小于等于2.5cm/s;已进行帷幕灌浆部位质点安全振动速度小于等于1.5cm/s,因此测试质点振动速度满足设计要求。

6 结语

从以上工程实例的分析可以看出,在靠近已完成构(建)筑物或危弱岩体的洞室中进行爆破作业时,为了达到确保被保护物安全的目的,避免对坝肩帷幕系统和大坝混凝土造成破坏,通过爆破开挖效果和爆破振动监测成果及时调整爆破参数,寻求爆破震波在岩体中的传播规律,然后据此选择合理的钻爆施工参数,在施工同时进行振动监测等措施可以有效地控制爆破振动。