长安水电站石方开挖控制爆破技术

摘要：长安水电站基础石方开挖采用控制爆破技术，成功解决了爆破点离居民房距离近的爆破难题，且施工进度快，质量好。该爆破方法在水利水电工程基础开挖中可广泛应用。

关键词：控制爆破爆破网络预裂爆破微差爆破

Abstract: Excavation by controlled blasting of rock foundation of Changan hydropower station, successfully resolved the problem of blasting blasting from the near distance, and quick construction progress, quality. The blasting method can be widely used in foundation excavation in hydraulic and hydroelectric engineering.

Keywords: control blasting; blasting network; pre-splitting blasting; short-delay blasting;

中图分类号：TB41文献标识码：A 文章编号：

一、概述

长安水电站工程位于广东省乐昌市长来镇安口管理区北江一级支流武水河段上，为低水头河床式水电站，总装机1.32万KW，分两期施工。电站所在地段属石灰岩地区，基础开挖石方量约9万m³。其基础石方开挖施工特点是：

1、工期紧，强度大

一期基础石方开挖约7万m³，其中厂房约5万m³，平均开挖深度为10米，最大达19米，工期为两个半月；

2、技术要求高

电站左岸为村庄，爆区中心距离村民居住房最近只有34米，如何保证民房及村民的安全，成为爆破作业施工的最大难题。

在上述情况下，既要满足高强度施工，又要保证村民安全，采用普通的爆破方法是不行的，必须按控制爆破法施工，即不限制每次爆破总装药量，以保证每次爆破出来的石方量，但要控制单响药量和采用合理的起爆方式，保证民房的安全。

控制爆破法对以下方面进行控制：

2.1沿设计轮廓线作预裂爆破，在特殊

部位还需作施工预裂；

2.2基建面的保护层开挖；

2.3临空面的选择；

2.4布置孔的方向、角度；

2.5一次起爆药量选择；

2.6装药结构；

2.7起爆网络。

二、石方爆破设计

1、爆破方案

根据施工特点和要求及挖掘设备功率，选用密集型布孔，采用梯段松动爆破。为了减小对民房和建筑物基础的震动，选择一次起爆药量40KG，选用塑料导爆管复式并、串联结构，毫秒微差接力起爆网络新技术，每次爆破方 约5000m³。根据民房的结构要求，垂直震动速度为3CM/S。选择单孔为一次起爆单位，单孔装药量约20KG，考虑到有重叠起爆的可能，计算时一次起爆药量为40KG，能满足3CM/S震速的要求。为了防止爆破区外的岩体遭到破坏，沿设计轮廓线作预裂爆破，预先沿设计开挖轮廓线炸出一条裂缝。

2、爆破参数

爆破钻孔采用100型潜孔钻，松动爆破炸药药卷直径为70mm，预裂爆破炸药药卷直径为32mm。石方挖掘设备用CAT330/320型挖掘机，运输采用15T自卸汽车。根据这些开挖设备及安全要求，确定以下爆破参数。

表1 松动爆破设计参数表

表2 预裂爆破设计参数表

3、爆破网络设计

（1）对安全震动速度（V）

V=K(Q1/3/R)a

=（100×401/3/34）1.6

=2.53cm/s﹤3cm/s—查表。

式中：V—安全震动速度（CM/S）；

Q—一次起爆装药量，取40kg；

R—从爆破地药量分布的几何中心至观测点或被保护对象水平距离，取34米；

K—与岩性、地形和爆破条件系数，取100；

a—爆破地震随距离衰减系数，取1.6；

（2）爆破地震安全距离（R）

R=（K/V）1/a.Qm

=（100/3）1/1.6.401/3

=30.6m﹤34m

式中：R-爆破地震安全距离（m）；m-药量指数，取1/3

（3）个别飞石抛散距离（R飞）个别飞石的抛散距离与爆破参数（松动爆破）、堵塞质量（爆破工作面与孔内堵塞时严禁有石块）、地形、地质构造以及风向、风力等因素有关。

R飞=20n2WK飞

=20×1.52×2×2

=180m

式中：R飞－个别飞石距离；

n－计算药包的作用指数，取1.5

W －最大一个药包的抵抗线，取2；

K飞－安全系数，查表取2。

（4）一次起爆药量（Q安）Q安=R1/m（V/K）1/a.m式中：Q安——最大一段起爆药量（kg）；

=341/0.33（3/100）1/1.5×0.33R—测点（被保护对象）到爆区中心距离（m）；

=36.51kg取36kgV安－允许安全质点的振动速度（cm/s）；

36kg﹥19.2kg（安全）m－装药指数，取0.33；

K－爆破区的条件系数，取100；

A－爆区地质条件系数，查表取1.5；

确定合理的一次起爆药量，它是控制爆破震动的关键，由各类建筑物所允许的安全质点振动速度和被保护对象距爆区中心的距离以及该爆区地形、地质条件等因素确定。根据深孔爆破和起爆手段的特点，最大一段起爆药量一般控制在40～60kg是偏于安全的。

（5）确定合理的起爆方式

起爆方式是指炮孔的孔间、排间先后的起爆关系，它主要受地形、地质条件、施工对岩块破碎的要求和充许的最大一段起爆药量等因素的制约。它有排间微差、斜线微差、V形微差和孔间微差等主要起爆方式，对于有减震要求的爆破，还必须采取一些补助措施，如可采用施工预裂（水平或垂直）来达到减震和缓冲的目的。本工程选用的是非电毫秒雷管，孔内用导爆索装孔，孔外用非电毫秒雷管连成接力起爆网路。船闸及厂房左侧大一排施工预裂孔来进一步减少地震波对民房的影响。

（6）选择合理的间隔时差（毫秒）（t）

选择合理的爆破间隔时差，是改善爆破效果，减低爆破震动的关键。间隔时差过长，先爆孔形成的裂隙会使爆孔漏气，产生较远的飞石，影响爆破效果，并可能造成后爆孔起爆网路的破坏；时差过短则可能造成后爆孔提供新的临空面而影响爆破效果。间隔时差的确定主要受岩石性质、布孔参数，岩块破碎和运动特征因素控制，一般根据经验公式来确定。

t=KpW9（24～f）

式中 ：t—微差间隔时间（毫秒）

Kp—岩石裂隙系数（裂隙少取0.5，中等取0.75，发育取0.9）

f—岩石坚固系数

W底—底部抵抗线。

在施工中，一般根据岩石越差，间隔时差越大的原则进行取值，的取值，一般在25～50毫秒。本工程取50ms（孔间取50ms，排间取100ms）。

（7）选择合理的爆破类型

根据长安水电站厂房和船闸石方爆破的特点，有诸多因素的限制，既要考虑工期的要求，又要使较近的居民点安全，特选定塑料导爆管接力起爆新技术，该起爆系统可充分利用非电毫秒雷管的并串联所具有的延时累加原理，通过不同段别雷管的并串联组合，选择合理的间隔时差的起爆方式，从而达到较为严格、准确的控制起爆秩序的目的。

深孔微差爆破，可充分发挥其孔、排间应力迭加，岩体块间碰撞地震波互相干扰减弱等方面的优势。

三、起爆网路设计中应注意的事项

起爆网路的敷设施工是起爆网路能否按设计要求完成起爆的关键环节。因此，在敷设过程中除必须严格遵守《爆破安全规程》的有关规定外，同时还必须注意一下几个方面的问题：

1、施工前必须进行技术交底，使炮工对爆破设计网路的联接方式、设计意图和要求等情况事先有所了解，做到心中有数；

2、炮孔装药前，必须专人验孔，确定单孔装药量，确保爆破效果；

3、雷管运到现场后，必须由专人（炮工）按段别理顺，分段分批发放，首先发放内引爆雷管，待孔内引爆管联接（2发并联）完成后，再接着与设计起爆顺序相反的次序进行传爆雷管的联接。网路的联接，必须有有经验的炮工操作，与网路无关人员应撤离炮区现场；

4、网路联接应有一定的松弛，基本上要求直而不紧，松而不盘；

5、传爆雷管与多根导爆管联接时，应将传爆雷管放在导爆管的中间，雷管的聚能穴朝向应与传爆方向相反；

6、网路联接结束后，必须有专人进行检查，以防错接和漏接；

7、网路检查结束后，应注意对地表的引爆雷管线和传爆雷管的保护。可用废炸药纸箱覆盖，以防止传爆雷管爆炸后产生的飞石击断后爆炸的导爆管；

8、加强爆破警戒工作，每一个路口都派至少两安全员，其中一个还携带对讲机，保持与爆破作业指挥员的联系。离爆破点200米以内的范围内所有人员（包括民房里面的人）全部撤离。

四、结语

实践证明，长安水电站采用控制爆破技术进行施工，无论施工安全，还是施工进度、质量都非达到了预期效果，得到了设计、业主、监理单位的高度赞扬。

1、施工安全。整个爆破作业期间，无人员伤亡，除个别民房有瓦片击碎外，没有民房发生裂缝、倒塌现象。

2、施工质量。由于采用控制爆破技术，极大地减弱了爆破地震波对地基的破坏，爆破作业后的石渣直径小，出渣装车方便。

3、施工进度。采用控制爆破技术，单次最大装药量达2.5吨，爆破石方量6500m3，日最大石方爆破量8500m³。

总之，长安水电站采用控制爆破技术进行基础开挖施工，实践证明是非常成功的。这种施工方法对其他水电工程施工也有参考借鉴。