控制爆破技术在宝泉电站危崖处理中的应用.doc

第 1 页 共 8 页控 制 爆 破 技 术 在 宝 泉 电 站 危 崖 处 理 中 的 应 用杨 兴 洪 （中国水利水电第七工程局有限公司 四川 成 都 611730 ） 【摘 要】在河南宝泉抽水蓄能电站危崖处理过程中，借鉴了控制爆破施工的一般经验，结合危岩处理的具体情况，将控制爆破技术应用于柱状危岩的开挖处理中，实现了快速、安全、经济处理危岩的目的，爆破效果十分理想关键词】宝泉抽水蓄能电站 危崖处理 控制爆破1 工程概况宝泉抽水蓄能电站位于河南省辉县境内，其下水库两侧岸坡陡峻，左侧库岸冲沟发育，局部切割呈“墙”状山脊，发育悬谷在开关站后高陡的基岩岸坡上，分布有 5 块潜在的不稳定岩体在这 5 块潜在的不稳定岩体中,大部分为柱状或墙状危岩体，其中以 L3 危岩最具代表性如不稳定岩体产生滑塌，对下库进/出水口及开关站的正常施工以及电站今后的安全运行均有可能造成直接危害因此，在下水库主体工程施工前有必要对下水库周边不稳定岩体预先进行开挖处理2 危崖体概况2.1 地质、地貌情况500KV 开关站后坡陡崖分布有 L1、L2、L3、L4、L5 等五条卸荷张开裂隙形成岩柱，各裂隙产状如下：L1：EW，S∠78～85º，张开 10～15cm，面粗糙，局部碎石充填，可见延伸长度约 7m，分布于崖脚高程 490m 以下。

L2：N80～90ºW，SW∠78～85º，张开 3～10cm，内夹少量碎石，可见延伸长度15～20m，分布于高程 505m 以下L3：N60～70ºW，SW∠75～80º，张开 30～40cm，1m 深度以后张开 10～20cm，内夹有少量碎块石，顺陡崖面延伸，分布于高程 560m 以下L4：N60～70ºW，SW∠78～83º，张开 10～30cm，上大下小，内夹有少量碎石，顺陡崖面延伸，分布于高程约 680m 以下L5：N5ºE～N5ºW，NW（SW）∠65～75º，张开 1～3cm，内无充填物，延伸长，与陡崖面斜交，分布于高程 680m 以下2.2 危崖稳定性分析第 2 页 共 8 页根据该 5 条卸荷裂隙的产状可知，由 L1～L4 四条裂隙组成的不稳定体失稳方向正对着开关站位置，崖脚距开关站 250～300m，原已失稳崩塌的大块石已滚到开关站附近的公路边；L5 裂隙上部倾角 70～75º 左右，下部倾角 65～70º 左右，岩体为硬质石英岩状砂岩，其间无软弱层，亦无倾向坡外的中缓倾角结构面与其组合，陡崖段裂隙张开 1～3cm，属弱卸荷节理，裂隙伸入 L3 下部岩体（高程约 500m 以下）呈闭合状，因此可推断该岩体为基本稳定，但由于施工影响等因素，该岩体仍有崩塌的可能，一旦失稳，将滚向下水库进/出水口方向（L5 倾向下水库上游） ，对开关站影响较小，但对下水库进/出水口安全有影响。

因此，必须对边坡上不稳定体岩体进行有效的处理同时,不允许在开挖爆破过程中出现新的危岩危崖情况见下图： 三三49053#-21三三三三三685三 60三L4L3213 危崖体处理方案经设计、专家讨论，由于 L4、L5 目前对施工及电站后期运行影响不大，暂不做处理L1、L2 危崖体处理量较小，处理难度不大，处理方法参照 L3 施工本文主要讨论 L3 危崖体处理方案第 3 页 共 8 页3.1 处理方案L3 处理方案 1：从石笋顶部钻孔，分三层开挖爆破到位第一层分层高度2.5m，采用手风钻垂直顶面向下进行钻孔，将顶面修剪平整；第二层分层高度8.5m，主要采用 100B 潜孔钻机垂直向下进行钻孔，周边个别部位采用手风钻辅助钻孔，第三层分层高度 9m，主要采用 100B 潜孔钻垂直顶面进行钻孔L3 处理方案 2：从石笋上游侧面水平钻孔，将 L3 石笋侧面全部布置爆破孔，一次性将 L3 顶部三层危岩分解爆破到位L3 处理方案 3：从第三层上游侧面水平钻孔，分段爆破，爆出石笋下部第三层岩体，利用石笋自身的失稳倒塌，倒塌后再进行解小爆破分解3.2 方案比较方案 1：方法简单可行，施工稳妥，控制得力对其他部位施工的影响较小，且施工过程可得到较好的控制，可保证施工安全，虽花时间较长，对下部进出水口开挖有较大影响，但可以通过组织和上下同步作业，尽量减少干扰。

另外，施工方便，技术可靠成熟便于控制，对保留岩体的的威胁小方案 2：主要优点是将一次爆破到位，总体施工时间短，缺点是技术要求高，需要很高的爆破设计水平和施工水平，且难以控制，虽工期短，但施工安全风险大，对保留岩体存在、伤害的可能方案 3：优点主要是施工准备工作量低，施工时间短，有利于开关站边坡及尾水边坡施工的早日开工；缺点主要是对爆破作业的技术要求很高，对下部的高压线及公路破坏较大但由于 L3 危岩体呈后倾状态,在其底部实施爆破后,危岩体将有可能不向前抛掷或倾倒,而是沿其后缘切割面整体向下滑动如果出现此种局面,再次对其进行处理时,危岩体存在随时继续向下滑动的可能性,其施工安全均无法保证通过现场勘察，各方专家意见，尽管三个处理方案在实施过程中均有一定的难度,但经充分研究、讨论后,认为采取方案一进行处理,只要爆破设计合理,并精心组织施工,应可以达到处理的目的即浅孔分层下降，松动爆破，控制飞石距离、爆破震动和抛掷方向，控制石渣块径各爆破方案见下图：第 4 页 共 8 页α=10°2.5α三 三三三三三三5三13三9三731三 (cm)孔 距孔 名 爆 破 设 计 参 数 表m孔 直 径 孔 深 量 (kg)单 孔 装 药排 距A A-三m1m主 爆 孔 42.510156010三5cm9三8三7三6三5三4三3三2三 三三1.0m.1.0m1L三三三 A-L3三三三三三AA三 三 三15. 排 距(cm)单 孔 装 药量 kg104.638孔 深孔 直 径(m)爆 破 设 计 参 数 表7.8105孔 名主 爆 孔光 爆 孔 段 别 孔 距40g40g40g三8cm6c三8cm第 5 页 共 8 页5601m10°1m三L3三()三 A-L3三 三三三三 L3三1mAA三 三三三 三三三3三3三三 50cm.0..1. 排 距(cm)单 孔 装 药量 kg104.638孔 深孔 直 径(m)爆 破 设 计 参 数 表7.815孔 名主 爆 孔光 爆 孔 段 别 孔 距40g40g40g三三8cm68cm4 施工准备4.1 临时道路布置与修建根据施工需要，结合地形条件，各布置一条至 L1～L3 危岩根部和至 L2 顶部临时便道。

4.2 L2 顶部脚手架布置及架设处理开关站后坡危岩遵循自上而下的开挖规则，因此在处理 L1～L3 时必须先上至 L3 顶部，然后自上而下分层逐步下挖从现场地形看，自 L1 搭设脚手架至L3 顶部是不现实的，因此结合地形及施工便道布置情况，自 L2 顶部利用有限的地形搭设脚手架，布置踏梯脚手架的布置主要是解决人员、材料及工器具通行运输问题4.3 施工供风布置风源：供风设备采用 20m3 油动空压机，利用 WA380 装载机将油动空压机拖至3#-2-1 道路，并对空压机进行一定的安全防护零星用风则采用打气泵供风供风管路：供风管路采用 Φ80 钢管从 3#-2-1 道路上沿原始边坡地形向上接至L2 陡崖顶部，然后再用 1.5〞胶管接入工作面5 开挖施工方法第 6 页 共 8 页5.1 L3 危岩开挖方法根据设计修改通知以及设计人员和监理工程师现场指定知道，L3 危崖处理范围自高程 560～532 区间，高差大约 28ｍ主要表现为三层，第一层主要为远观为三个大的浮石，长约 20ｍ，宽 6～8ｍ，高度 5～8ｍ；第二层为完整的岩体，与保留山体之间有明显裂隙，该层长度约 23ｍ，宽度 8～10ｍ，高度约 15ｍ；第三层岩体完整，岩石表现为红褐色，水平层状明显，与山体之间有明显裂隙。

该层长度20ｍ左右，宽度与第二层基本一致，高度 7ｍ左右先钻爆外部的最大的孤石，然后向山体依次钻爆施钻外部大孤石时，利用靠里侧的孤石施作插筋，作为安全绳的固定点，施钻最里面的孤石时，安全绳固定在岩壁的插筋上当上部浮石基本清除完后，下部基本为一个整体施工平台，采用常规方法，一次施钻，一次分段爆破爆破钻孔采用 YT28 手风钻垂直岩体顶部钻孔，靠上游侧爆破抵抗线稍微小一些，靠脚手架部位的抵抗线稍微大一点，以便石渣尽量向上游方向抛掷爆破采用宽孔距小抵抗线分段起爆松动爆破，分层厚度 2.5~3m；爆破后石碴大部分被抛掷到上游山坡坡面，留在平台上的余渣采用人工推向上游山坡5.2 L2、L3 危岩开挖方法采用手风钻自 L2、L3 顶部向下分层钻爆爆破采用宽孔距小抵抗线分段起爆松动爆破，V 形电力起爆方式，分层厚度 2.5～3m；爆破后石碴大部分被抛掷到正面山脊，留在平台上的余渣采用人工推向上游山坡6 爆破设计6.1 爆破方式小抵抗线宽孔距孔间微差顺序起爆孔距为抵抗线的 2～4 倍，这种爆破方式，可以有效控制岩块粒径，控制单向药量，尽可能减小爆破震动6.2 最小抵抗线的确定确定抵抗线Ｗ值主要从安全、经济、利于钻孔等方面进行综合考虑,Ｗ值定得过大,则每个炮孔的装药量偏大,必然增加碎块的抛掷距离和爆破震动影响,Ｗ值定得过小,欲使危岩底部彻底炸碎,炮孔必然很密,增加了钻孔工作量,单位体积的耗药量也必然增大,费时费料。

考虑每个炮孔均采用药壶装药,参照有关施工经验,确定最小抵抗线Ｗ为 1.5～1.8ｍ6.3 爆破震动影响估算第 7 页 共 8 页爆破震动影响采用震动速度ｖ进行控制,其计算公式为:ｖ=ｋ(Ｑ 1/3/Ｒ) 2式中:ｖ为测试点的爆破振动速度(cm/ｓ);ｋ与传播地段岩石性质有关的系数,根据危岩的岩石级别,ｋ取 1.5～2.0；Ｒ为药包中心至后缘切割面的最短距离,取2.0m；Ｑ为最大单响药量,取 14kg根据该公式计算ｖ值为 3.12～4.16cm/ｓ,由于危岩附近无其他重要建筑物,仅要求在爆破后不对危岩后侧保留岩体产生震动破坏,不形成新的危岩根据《水利工程爆破安全规则》规定,ｖ控制在 5cm/ｓ以内,危岩周边所保留岩体可确保不遭受破坏1） 爆破参数设计钻孔孔径：D＝42cm；药卷直径ｄ＝32mm；钻孔深度 L＝2.5～3.0m，实际施工时可根据现场情况确定；钻孔孔距：1.0～1.2m；钻孔排距：0.5～0.6m；最小抵抗线 W＝0.6H＝1.5~1.8m；装药量 Q＝（0.125～0.44）ｑW 3;装药结构：采用 32mm 药卷，连续装药，装药长度 0.9～1.2ｍ堵长：0.2～0.5L，采用黄泥堵塞。

爆破参数设计按照多面临空和陡崖的崩塌爆破和浅孔减弱松动爆破设计爆破网路：采用混联方式2） 飞石安全距离爆破飞石安全距离按照常用的经验公式确定RF=20n2 WKF安全系数 KF取 1.5；计算 RF=20n2 WKF＝54.5ｍ满足规范规定的 100ｍ的控制距离要求7 结语L3 处理完成后,经检查后缘切割面岩体完整,未因爆破产生震动破坏,周边也未出现新的危岩危岩爆破后已自行破碎,无须再次解小,人工可以直接清运作者简介：杨兴洪（1974-） ，男，四川富顺人，分局副总经济师兼斜卡项目常务副经理，工程师、经第 8 页 共 8 页济师，从事水电工程施工技术与项目管理工作。