控制爆破技术在长河坝电站4#公路立交段的应用

摘 要：控制爆破是根据工程要求，通过精心设计、采取周密的防护等技术措施，严格控制爆炸能释放过程和介质破坏过程，达到预期的保护效果的一种爆破。 本文结合长河坝水电站交通工程4#公路隧洞与S211复线公路长河坝隧洞立交段（厚仅4.77m）的爆破设计及施工过程的研究。阐述控制爆破技术在复杂地下洞室开挖中的成功应用。

关键词：立交段 控制爆破 技术

1、工程概述

长河坝水电站位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内，为大渡河干流水电梯级开发的第10级电站，工程区地处大渡河上游金汤河口以下约4km～7km河段上，坝址上距丹巴县城约85km，下距泸定县城约50km。

本工程为一等大（1）型工程，水电站枢纽建筑物主要由砾石土心墙坝、泄洪系统、引水发电系统组成。

地下厂房装机4台650MW机组，总装机容量2600MW。

长河坝水电站交通工程4#公路作为连接电站下游渣场、料场与坝体的干线道路，是电站施工建设右岸下游坝体填筑和坝肩开挖的运输通道。4#公路由401#公路、402#公路组成。401#公路于孟子坝接省道S211线复建公路明路段，路线利用4-1#隧道上跨省道S211线复建公路长河坝隧道，立交处路线设计高程距长河坝隧道顶仅4.77m，桩号：K14+330.7～K14+360.7（长河坝隧道），AK1+57.87～AK1+84.03（4-1#隧道）。

原长河坝隧洞未考虑该段的支护，2008年2月确定立交段采用钢筋混凝土衬砌方案时，401#隧洞已开挖至K0+980，距立交段仅78m，要完成30m的钢筋混凝土衬砌浇筑，时间已经不够，采用工字钢加强支护方案批准于2月底通过，开挖面距立交段仅30m。所有的加固措施都无法完成，只能紧急在最薄部位支撑工字钢拱架，支撑上用木垫块加固，支护仅为原长河坝Ⅲ13.5类围岩支护，锚杆Φ22@120×120cm，L=3.5m，挂φ6.5钢筋网@20×20cm，喷C20混凝土厚15cm。

2 立交部位爆破设计

2.1 401#隧洞爆破设计

401#隧洞断面为7.12×8.3m（高×宽），开挖采用作业架子配合11台手风钻作业，采用全断面开挖施工，爆破如下图。

2.2 隧洞爆破振动控制标准

根据DL/T5099-1999《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》附录G中的表G2选取。

质点振动速度传播规律的经验公式如下：

υ=K()α

υ――质点振动速度(cm/s)；

Q――爆破装药量，齐发爆破取总装药量；分段延时爆破视具体条件取有关段或最大一段装药量(kg)；

R――爆破区药量分布的几何中心至测点或建筑屋、防护目标的距离(m)；

K、Α――与场地地质条件、岩体特性、爆破条件以及爆破区与观测点或建筑物、防护目标相对位置等有关的常数，由爆破试验确定。

2.3 401#隧洞立交部位爆破参数的确定

立交段开挖原则为：⑴、确保中隔层的稳定；⑵、采用上下台阶开挖，上台5m，下台2m，进尺控制在1～1.5m；⑶、利用全断面开挖的作业平台，上、下层分两次爆破施工,全断面整体推进。⑷、上台爆破时，下台孔采用纸团堵塞，出渣后掏出，再吹孔装药。下层采用火花起爆。

立交段上层中隔层最薄处厚度6.77m，下层为4.77m。根据长河坝开挖揭示的地质资料显示，立交段围岩为长石花岗岩，节理不发育，为Ⅲ类围岩，支护已完成，支护参数为Φ22@120×120cm L=350cm，挂φ6.5@20×20cm，喷C20混凝土厚15cm。

控制以长河坝隧洞的支护层（按拱涵考虑）作为保护对象进行研究。按《允许质点振动速度值的参考表》的要求，重点保护的地下建筑物考虑，υ取10m/s控制。

4#隧洞围岩为花岗岩（火成岩），选择和其相近的地质条件的参数，选择天荒坪电站的（火成岩）试验公式，K=54.6、α=1.49

经验公式为: υ=54.6(R)1.49

υ――测的垂向振动速度(cm/s)；

Q――炸药量(kg)。齐发爆破取全部药量;微差爆破取最大一段药量；毫秒微差爆破取折算药量(等于各段药量的平方和开平方根)；

R――爆破中心测点的距离(m)；

通过对各段振动速度的计算，经过优化立交段爆破参数确定如下图。

爆破设计中各段的振动速度计算表如下表。

3、工程监测与检查

爆破过程中始终对长河坝隧洞进行收敛观测。在长河坝K14+350处布置1个收敛断面进行监测，在爆破前和爆破后进行观测，根据观测反馈情况决定下一循环的控制。

工程名称:长河坝水电站;开挖日期:2008年3月25日～4月8日

隧道名称: 长河坝隧道;埋设日期:2007.11.23

埋设桩号: K14+350;初值日期:2007.11.23

整个立交段开挖施工过程中，最大沉降0.187mm（沉降0.17mm）。最大变形量1.17mm（变形0.37mm）。未出现大的收敛变化。

在施工过程中，进行喷射混凝土表面进行裂缝检查，未发现裂缝产生。

工程名称: 长河坝水电站;开挖日期:2008年3月25日～4月8日

隧道名称: 401#隧道;埋设日期: 2008.3.21

埋设桩号: K1+060;初值日期: 2008.3.21

在401#隧洞K1+060桩号布设一个收敛断面进行监测。在开挖期最大累计沉降0.351mm（沉降0.32mm）。最大累计变形量0.380mm（变形0.26mm）。未出现大的收敛变化。

4、结束语

控制爆破技术在长河坝水电站中401#隧洞薄层立交段的成功的应用，避免了4#隧洞停工，工程在进度取得较理想的效果。 保障了节点项目4#隧洞和长河坝隧洞的施工工期。

采用二次爆破，全断面推进，避免增加新的作业平台，增加费用。

立交段的爆破设计属于工程保护型控制爆破技术，是以控制质点振动速度为核心控制技术。在地下厂房等复杂地下洞室群施工中应用较为广泛。保护型控制技术可应用于断层等不良地质地段的爆破，以达到避免扰动结构面的目的，为支护工作提供更长的作业时间。

作者简介：孙建林，男，1974年出生，云南陆良人，华能澜沧江水电有限公司，工程师，云南陆良天昊花园三区

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。