浅谈水利水电工程岩石开挖爆破技术

摘要：工程爆破是工程建设常用的一种作业手段，它是利用炸药将岩石炸除，或者将建筑物破坏的一种作业方式。水利水电工程建设所面临的地形地质比较复杂，离不开爆破技术的运用。爆破技术是水利水电施工工程中的第一道程序，爆破结果直接影响着水利水电后续工程能否按计划进行，所以，这项技术是水利水电工程建设中的重要的组成部分。本文主要探讨了几种常用的水利水电工程岩石开挖爆破技术。

关键词：水利；岩石开挖；爆破；光面爆破；定向爆破

Abstract: the engineering blasting is a common engineering construction work, it will rock is the use of explosives, or damage to buildings of a way to work. Water resources and hydropower engineering construction faced complicated topography and geology, without the use of blasting technology. Blasting technology is the first application of water resources and hydropower construction project, the blasting results directly affects the water resources and hydropower engineering can go as planned, so the technology is an important part of water resources and hydropower engineering construction. This paper mainly discusses the several kinds of commonly used water resources and hydropower engineering of rock excavation blasting technology.

Keywords: water conservancy; Rock excavation; Blasting; Smooth blasting; Directional blasting

中图分类号：TV文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

水利水电工程岩石开挖爆破概述

承受一定的的高水压性能和挡水功能是多数水利水电工程中需要具备的的条件，水的压力的变化，会对建筑物构成一定的影响，情况严重时，还可能危机建筑物的安全。由于水利水电工程的特殊性和一些无法改变的客观条件，在对水工建筑物主体岩石进行爆破时，就不能采用在基础建筑物、交通工程、铁道等行业中使用的爆破技术。在进行水利水电工程爆破时，要注意以下几点：

主要保护好基础岩石，确保他们的完整性，尽量避免爆破裂缝的产生，减少对原地质情况的影响。

对边界面进行“雕琢”。

严格控制爆破所带来的震动影响。

4、控制施工强度。

所以，水利水电爆破技术是一个重要的工程技术，也是极其具有挑战性的工作。

传统的水利水电工程爆破技术，具有破坏性，在进行引水隧道、修建大坝、船闸边坡、修建地下厂房的过程中，主要是通过破坏岩石主体结构为主要手段来进行，这样做，不仅给岩石主题结构带来影响、而且扰乱了生态平衡， 更重要的是给接下来的各项工程埋下了安全隐患，无形中增加了工程投资成本。 在现代水利水电工程爆破中，一方面强调了岩体爆破的优质性和高效性，另一方面也强调了在爆破技术中的安全性和与生态环境的和谐性，突出了人与自然和谐发展的理念。随着水利水电工程爆破技术的不断发展，从业相关行业的技术人员在本职工作中进行了不断的探索和研究，取得了丰硕的成果。

水利水电工程岩石开挖爆破技术的具体应用

（一）坝基开挖爆破

常规坝基开挖

对坝基保护层以上的岩体开挖，国内广泛运用以毫秒爆破技术为主的深孔台阶爆破方法。常用的爆破方式有:齐发爆破、微差爆破、微差顺序爆破、微差挤压爆破和小抵抗线宽孔距爆破技术等。

深孔台阶爆破，一般是指孔径大于75mm，孔深大于5m的多级台阶爆破。该技术是在两个自由面以上条件下的爆破，在多排炮孔之间可以采用毫秒延期爆破，因而它具有多方面的优点，例如一次爆破方量大，甚至可以达到数千吨级，破碎的效果相当好，振动的影响小等等，正因为该技术具有上述多方面的优点，因而在工程实践中得到较为广泛的运用。调查显示，几乎所有的大中型水电站都采用深孔台阶爆破技术，该技术也是目前水电站坝基开挖最主要的爆破方式。常用的深孔台阶爆破参数见表1。

表1 深孔台阶爆破参数

坝基保护层开挖

坝基保护层的开挖是控制坝基质量的关键。只有不具备现场试验的条件下，才允许使用工程类比法确定。用工程类比法确定保护层厚度时的参考值见表2。

表2保护层厚度

对岩体保护层的开挖，按照现有规定，一般分三层开挖：

（1）炮孔不得穿入建基面1.5m的范围，装药直径不得大于40mm，控制单响药量不超过300 kg；

（2）对节理裂隙极发育和软弱岩体，炮孔不得穿入建基面0.7m的范围，其余岩体不得超过0.5m范围，且炮孔与水平建基面的夹角不应大于60°，装药直径不应大于32mm，须采用单孔起爆方法；

（3）对节理裂隙极发育和软弱岩体，须留0.2 m厚岩体进行撬挖，其余岩体炮孔不得穿过建基面。

（二）岩石高边坡爆破开挖

为控制爆破对岩石高边坡的影响，在水电工程建设中广泛采用了预裂爆破、光面爆破、缓冲爆破和微差爆破技术。

预裂、光面爆破

（1）概念与特点

预裂爆破技术的具体操作方式如下：在爆破开挖的过程中，沿着设计开挖轮廓线打密集孔，并安装少量的炸药，将其预先爆炸成缝，以防止爆区之外的保留岩体或者建筑物遭到破坏。

光面爆破技术的具体操作如下：沿着开挖的轮廓线，布置间距较小的平行炮孔，并在炮孔之中安装较少的药量，然后同时起爆。将该技术运用到隧道爆破的时候，满足了施工的实际需求，具有良好的施工效果。它不仅能够爆破下设计轮廓线以内的岩石，还会对线以外的围岩起到相应的保护作用，不会使其受到相应的破坏。并且，该技术还能够在围岩面留下清晰的孔痕，从而使得断面规则整齐，保持围岩的稳定。

（2）具体运用

该技术在我国水利水电工程建设中得到了较为广泛的运用，最初的成功运用在云南糯扎渡水电站，使用之后获得了良好的效益，之后得到了进一步广泛的运用。目前，在水电站的主体工程边坡和隧道施工建设中，都离不开预裂和光面爆破技术。这些技术不仅能够对开挖面实现有效的控制，还能够维护边坡和围岩的稳定，减少了开挖量，提高施工效率。例如，在三峡永久船闸开挖爆破当中，较为广泛的采用了光面爆破技术，取得了良好的效果，形成了良好的保留壁面。

2、微差爆破

微差爆破是以毫秒时间间隔依次顺序起爆多个炮孔或多排炮孔的爆破。选择微差爆破应注意以下问题：

（1）大区多排孔微差爆破选择不同起爆方法则爆破效果有明显的不同。采用三角形布孔对角起爆或V型起爆，可以形成小抵抗线宽孔距爆破，使深孔实际的密集系数增大，保证岩石破碎质量。

（2）微差爆破间隔时间长短对爆破效果和地震效应具有重要影响。过短会影响爆破质量和无法改善地震效应，过长会破坏后爆孔的起爆网络。

（3）采用反向起爆和保证堵塞质量，能有效防止高压气体从炮孔冲出。

（三）定向爆破筑坝

定向爆破筑坝是利用陡峻的岸坡布药，定向松动崩塌或抛掷爆落岩石至预定位置，拦断河道，然后通过人工修整达到坝的设计轮廓的筑坝技术。

优势

第一，对施工道路的要求比较低，减少了道路建设的成本，并且不需要大型机械设备进行施工，在一定程度上节省的成本。

第二，该技术能够将采石、运输、填筑通过爆破一次性完成，既节省了劳动力，也降低了工程建设成本，有利于提高工程建设的效益。

第三，采用该技术施工速度快，爆破堆积高度大，能够满足拦洪的高程，有利于渡汛，还能够省去围堰工程，降低施工成本，节约投资，提高整个工程建设的效益。

2、适用条件

（1）地形上要求河谷狭窄，岸坡陡峻（通常在40°以上），山高山厚应为设计坝高的两倍以上；

（2）地质上要求爆区岩性均匀、强度高、风化弱、构造简单、覆盖层薄、地下水位低、渗水量小；

（3）水工上对坝体有严格防渗要求的多采用斜墙防渗；

（4）泄水和导流建筑物的进出口应在堆积范围以外并满足防止爆破震动影响的安全要求。

（四）面板堆石坝级配料开采爆破

该技术是伴随着混凝土面板堆石坝的出现而产生的，近些年来取得了快速的发展，在很多的中小型水电站建设中，都采用面板堆石坝。例如，天生桥一级水电站采用的就是混凝土面板堆石坝坝体，它的坝高居世界第二，坝体的方量居世界第一。在乌弄龙水电站的建设当中，采用的主要施工方法是堆石坝级配料直接上坝填筑。天生桥一级水电站不仅采用直接上坝填筑的方式进行施工，此外，还对爆破块度分布、参数优化、块度预报等进行了研究和分析，对今后的水利水电施工具有借鉴和指导意义。

（五）围堰爆破拆除

大型水利水电工程建设中，周围很多的临时建筑物需要被拆除。为了提高拆除效率，促使施工顺利进行，比较常用的方法是围堰爆破拆除。该技术是临水爆破作业的范围，常常是充分利用无水区进行钻爆作业，例如顶面、非临水面、被爆体内部廊道等等。爆破的要求比较高，要求一次爆通成型，并且满足泄水和进水的要求。与此同时，对于附近建好的建筑物，在爆破的时候需要注意保护，避免其受到不必要的损害。

在三峡工程建设中，积累了丰富的围堰爆破拆除经验：对于围堰要充分破碎，满足设计高程，保证周围的闸墩、闸门、建筑物的安全，保证电厂设备能够正常的运行，要贯彻高单耗、低单响的设计思想，并且在实际工作中通过接力起爆系统来实现，建立相应的爆破震动安全控制标准，防止飞石和水击波带来的危害，以达到良好的工程建设效果。

结语

综上，伴随着工程建设的发展，爆破作业所面临的环境也越来越复杂，与此同时，人们对爆破安全也提出了更高的要求。在施工实践中，不仅要严格控制爆破的振动效应、噪声、粉尘、冲击波等等，还要做好对电干扰的预防工作，避免对爆破作业产生威胁，带来不必要的损害。水利水电工程技术尤其是岩石开挖爆破技术将面临许多挑战，研究和实践的任务仍很艰巨，管理水平还有待进一步提高，很多难题不会在短时期内得到解决。我们相信，通过广大建设者的共同努力，我国水利水电工程岩石开挖爆破施工技术一定能够在不长时间内跃居国际领先水平。

参考文献

[1]江涛.水利水电工程爆破技术新进展研究[J].科技致富向导，2012.24.

[2]张正宇，等.现代水利水电工程爆破[M].中国水利水电出版社，2003.

[3]汪旭光.中国工程爆破新进展[J].河北科技大学学报，2009.1