预裂爆破在工程施工中的运用

摘要：本文通过工程实例介绍了工程建设中石方高边坡开挖防护的施工方法，为进一步减小爆破振动对边坡的影响和对已形成预裂面的破坏，并有效解决预裂面挂边问题，为同类工程提供经验参考。

关键词：石方边坡；预裂爆破；高边坡处理

1.前言

高边坡开挖及防护在船闸、电站、公路等工程建设中是施工难点，处理不当经常出现已形成的预裂面破坏，预裂面挂边等问题。在广西西林驮娘江威后水电站的建设施工，采用了预裂爆破和灌浆加固的施工方法对高边坡石方爆破开挖。结合工程实际，本文浅谈了预裂爆破在水电工程中的运用。

2.工程概况

威后水电站位于广西西林县普合乡那后屯上游2.0Km处，发电引水洞进口距大坝约80m，电站厂房、升压站和隧道出口位于驮娘江左岸，有西林至百色二级公路作为进场公路。

电站装机容量3.2万Kw，水库总库容1.33×108m3。电站主要建筑物由砼拱坝、发电引水系统、电站厂房和升压站等组成。拦河坝为碾压砼双曲拱坝，坝顶高程685.30m，坝顶上游弧长383.14m，弦长340.00m，坝顶宽6.50m。在拱坝主河床部位设三孔溢流坝，两端为挡水坝段，长347.56m。

工程区地层岩性以沉积岩为主，覆盖层较薄，多，仅在山体坡脚及河谷低洼处局部分布有第四系松散层。沉积岩以中生界三迭系泥岩、粉砂岩和砂岩为主（局部为薄层砂与泥岩互层）。

3.石方预裂爆破施工

1）预裂爆破参数设计：

边坡预裂爆破沿设计坡面钻孔，一般一次预裂到平台或马道设计高程，钻孔深度为到马道高程的坡面斜长。预裂爆破钻孔主要采用KQL-100B轻型快速潜孔钻机，根据施工经验及工程地质资料，初拟预裂爆破参数如下，施工时通过爆破试验进行优化。

预裂爆破参数表

预裂爆破施工方法：

预裂爆破作业程序为：测量布孔技术交底钻机就位钻孔验孔检查装药联网爆破。

钻孔：预裂爆破质量好坏关键是钻孔质量的好坏，有道是“七分钻孔，三分装药”。因此要严格控制好钻孔质量，为防止钻杆的漂移造成预裂面不平整度增大，甚至欠挖的现象，钻孔前进行准确放样。在用YQ-100B潜孔钻钻孔前，用排架钢管在待预裂坡面的开口线上搭建牢固的钻机安装架，安装架的坡度与设计边坡的坡度一致，在安装架上标出每孔的钻机安装位置和钻孔深度，KQL-100B钻机采用卡扣与钢管排架扣牢。采用液压钻和CM351潜孔钻钻孔时，钻机就位后检查钻孔倾角和孔向，钻孔过程中及时检查调校钻孔偏差，确保钻孔质量。钻孔完毕，用稻草堵好孔口，防石碴或杂物落入孔内堵孔。

装药：在装药前逐孔检查孔深，若不满足要求则要及时处理到合格。根据最终所检查的孔深，在平地上将炸药按设计装药结构和装药要求，先将导爆索附在准备好的竹片上，Ф32mm乳化炸药分成小节按装药结构间隔绑在竹片和导爆索上，竹片和药串一同放入预裂孔内，竹片背靠保留岩体一侧，孔口段先用稻草或纸团塞到堵塞段的下部，再用砂土回填堵塞段。

连网起爆：按照爆破理论，同一预裂面的各预裂孔同时起爆，预裂效果最好。但在施工中，为避免过大的爆破振动影响，预裂分组爆破，5-10个孔用导爆索连成一组，各组之间用非电毫秒导爆管引爆。边坡预裂一般在相邻梯段爆破施工前完成，在和边坡梯段爆破同时施工时，预裂孔先于梯段爆破孔起爆时差不少于100ms。

2）石方梯段爆破开挖

梯段爆破参数设计：

梯段爆破钻孔设备以高风压潜孔钻和液压钻机为主，手风钻为辅进行，根据施工经验和本工程项目设计文件地质条件，初拟爆破参数如下图表，施工时现场试验后进行优化调整。

梯段微差爆破参数表

缓冲拉裂孔参数设计：

为保证边坡的良好爆破效果，在主爆孔和预裂孔间设缓冲拉裂孔，孔向平行于预裂孔，缓冲拉裂孔布密孔，不耦合装药以达到即能爆松岩石又不破坏边坡的目的。缓冲拉裂孔采用与主爆区相同的钻孔设备钻孔，坡度与预裂孔坡度一致，深度同分层梯段爆破深度。施工时严格控制钻孔深度，防止钻孔深入建基面破坏已成形边坡。边坡在开挖过程中，随时检查，发现有挂边现象，及时采用手风钻补充钻孔后，爆破挖除。

施工方法：

施工作业程序为：

平整工作面：施工前先用手风钻、液压钻钻孔把面层孤石及不规则凸石修平，推土机扫平工作面，以利于大型钻机和挖装设备进场施工。

测量放样、定孔位：测量人员按分层及设计规格放样定孔位，并以红油漆标明钻孔深度。

钻孔：钻机分区施工，按设计的孔网参数和孔深钻孔，孔向朝向自由临空面，无自由临空面时必须先开挖先锋槽创造临空面。钻孔完成，应逐孔检验，超深采用石碴回填，钻孔深度不足时要及时补钻，保证开挖面的平整度，为下一层施工创造良好条件。

装药、联网、爆破：采用乳化炸药，塑料导爆管联网，非电起爆。在新浇筑混凝土区、新灌浆区、新喷锚支护区和已建建筑物附近实施爆破作业时，控制爆破单响药量，防止造成破坏。

出碴、运输：爆破后推土机整理工作面，反铲和装载机进入工作面装碴，15-20t自卸汽车运碴。

保护层开挖：本工程对设计缓于1：1的岩石边坡和水平建基面采用预留2.0m保护层分2层钻爆开挖，底部留20cm撬挖层。保护层爆破钻孔采用手风钻，小抵抗线布密孔、钻斜孔，同时严格控制钻孔深度，采用Ф32mm小直径乳化炸药装少药，单孔起爆，爆破后推土机集碴反铲挖掘装车，在进行最后一层钻爆开挖时，钻孔不得钻入建基面，在装药前一定要量孔，超深的用柔性材料如粉屑或黄泥回填，以尽量避免爆破对建基面的破坏。

保护层开挖采用一次钻爆法，可提高生产效率，同时基础岩体质量满足规范要求。施工时拟进行保护层一次钻爆法施工试验，证明可行后，再在实际开挖施工中推广。保护层开挖采用手风钻钻孔，装药时底部设柔性垫层，爆破后石碴采用推土机辅助集碴，挖掘机装自卸汽车运输出碴。

3）槽挖及断层处理

石方槽挖采用手风钻钻孔，分层小梯段微差控制爆破，液压反铲清碴。槽挖爆破应专门设计并进行爆破试验，有条件的先在设计坡面进行预裂，然后留足垂直保护层进行中部开挖。若无条件进行预裂，则留足侧面水平与底部垂直保护层，先开挖中部，然后进行光面爆破或保护层开挖。

断层处理槽挖采用手风钻造浅孔，小药量微差松动爆破，小断层人工撬挖清除，大断层采用1.2m3液压反铲、自卸汽车配合出碴，基底人工清理。槽挖完成，按有关要求回填砼。

4.高边坡处理措施

对于永久的开挖边坡，进行锚杆网喷浆支护处理。系统锚杆（φ25@3m×3m，L=5.0m），钢筋网（φ8@20cm×20cm），喷C20素砼，厚度为10cm，对于施工中局部不稳定块体根据实际情况布置随机锚杆。

5.结束语

如何处理高边坡，需要结合工程地质情况和设计要求，上述工程施工中通过微差爆破技术和边坡处理方法，取得了良好的施工效果，为类似的施工提供借鉴。

参考文献：

[1]《控制爆破技术》，作者：邵鹏，东兆星，2006年12月，中国矿业大学出版社

[2]《现代爆破技术》，作者：杨军，陈鹏万，胡刚2005年09月，北京理工大学出版社

[3]《爆破工程》，作者：戴俊，2007年04月，机械工业出版社