第11卷第4期工程爆破Val.11 ,No.42005年12月ENGINEERING BLASTINGDecember 2005文章編號: 1006 - 7051( 2005 )04 - 0027 - 05循環(huán)水泵房進水口巖塞爆破設計與施工陳志剛潘偉君(中國水利水電第十二工程局,杭州310004 )摘要:溫州電廠三期工程循環(huán)泵房進水口巖塞爆破其周邊環(huán)境復雜,如何確保本工程在實施過程中避免對已建的一、二期工程及其周圍民房產(chǎn)生不利影響如何保證巖塞爆破后取水口過水斷面滿足設計要求這是本工程要解決的重點問題。本文介紹了巖塞爆破開口尺寸與形狀、爆破方案設計、爆破參數(shù)計算,以及巖塞爆破施工等技術(shù)問題。本次巖塞爆破非常成功。關(guān)鍵詞:巖塞;控制爆破;振動速度;止水灌漿中圖分類號:TV542*.4文獻標識碼:ABLASTING DESIGN AND CONSTRUCTION OF ROCK STOPPEROF THE WATER INLET OF CIRCULATING WATER PUMP HOUSECHEN Zhi-gang PAN Wei-jun( The 12th Engineering Bureau of Sinohydro Corporation ,Hangzhou 310004 ,China )ABSTRACT : The water inlet rock stopper of the circulation pump house in the 3rd Stage Project of WenzhouPower Plant was located in complicated environment. So how to ensure the blasting safety and avoiding adverseeffect on the 1st 2nd Stage Project and its surrounding private residence in the process and how to guarantee theintake water cross section satisfying the design request after the rock stopper blasting ,became the key problemsto be solved. In this article such detail technical problems as the hole size and shape of rock stopper blasting ,thedesign of blasting scheme ,the blasting parameter calculation and the execution of rock stopper blasting were in-troduced.' The rock stopper blasting was a great success .KEY WORDS : Rock stopper ; Controlled blasting ; Vibration speed ; Water- stop grouting5.8m襯砌后斷面直徑4.6m。洞身及出口段呈底1工程概況坡1=0.22向前池抬升。.本工程位于溫州地區(qū)樂清市磐石鎮(zhèn)甌江邊炮臺取水口位于甌江入海口水位以下高程山上開挖工程項目主要包括前池、引水隧洞、進水-7.53m多年平均低潮位-1.98m屬不規(guī)則半日口三部分。潮平均漲潮歷時5. 5h、落潮歷時7h。本期工程取引水隧洞全長38.4m進水口段長約10m ,圓形水口東面與一、二期取水口毗鄰水平距離45m南斷面直徑5.2m洞軸線向甌江抬升35°角洞身段呈面甌江水域?qū)拸V;西北面相距80余米是磐石渡口城i ]洞型長約9m ,斷面尺寸6.4mX6.1m頂拱半排水閘門北面54m有=期進水閘門。中國煤化工徑3.2m與進水口銜接下游通過2.25m漸變與出2YHCNMHG求口段銜接,出口段長約21m ,圓形斷面,開挖直徑2.1爆破環(huán)境收稿日期:2005 -07- 18本期工程巖塞位于甌江水位線以下約13m(按作者簡介:陳志剛高級爆破工程師,中國工程爆破協(xié)會理事,6月上旬高潮位計) ,水下地形平緩,上覆蓋巖層單浙江省工程爆破協(xié)會副理事長。-且較完整巖石工程地質(zhì)狀況較好、可爆性良爆工程爆硒破后不會形成不穩(wěn)定邊坡,但是外部開口尺寸容易施工有時會很困難孔中的水壓力可能會把炸藥沖過大。出孔外影響爆破效果。由于一、二期工程已投入運行其取水口、水工巖塞厚度的選取與地質(zhì)條件、巖塞尺寸、上覆水建筑物、地面鋼筋砼框架廠房與本期巖塞爆破距離深度等因素有關(guān)。根據(jù)隧洞開挖已揭示的地質(zhì)情況較近廠房內(nèi)有大量的電氣控制設備這些控制設備表明本工程圍巖等級為II ~ II類局部有-條斷層對震動影響較為敏感,因此必須對巖塞爆破單響最穿過巖塞面中心處夾層寬約10cm橫貫穿整個巖大起爆藥量加以限制。此外爆源附近有航運船只塞面與外面甌江相通涌水情況較嚴重。過往爆破產(chǎn)生的瞬時鼓包作用將形成波浪,由于根據(jù)有關(guān)資料表明當D(直徑)H(厚度)值從壓力的傳遞會對船舶、潛水作業(yè)、魚類造成安全威1.0漸減為0.75做破壞試驗時塞體穩(wěn)定性并未受脅需按爆破規(guī)程設置警戒范圍。到影響所以巖塞厚度選取范圍為H<1.0D。由于2.2設計要求本工程擬采用排孔爆破加之水頭不深( < 13m )故本期巖塞開口尺寸里端直徑520cm外端直徑≥巖塞厚度可適當減小取巖塞平均厚度為4.2m。巖520cm巖塞爆破設計實施效果應滿足如下要求:塞剖面形狀如圖1所示。(1)巖塞-次性爆通進水過流斷面滿足使用要求。( 2 )取水口不發(fā)生較大坍塌取水口上部略成喇巖塞體22月叭狀。文-78( 3 )有效保護一、二期循環(huán)泵房的正常運行及其-7401水工建筑物安全。起(4對周圍建(構(gòu))筑物不產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞。(5)爆破巖碴85%進入巖塞后面的積碴坑、7%.~8%落入江中、5%存留在隧洞內(nèi)2%~3%在高壓水流挾裹下進入前池。圖1巖 塞剖面圖Fig.1 Section of rock stopper3巖塞形狀尺寸的確定巖塞形狀尺寸直接關(guān)系到施工安全、排孔布置、4爆破方案設計裝藥量的大小和爆破效果是巖塞爆破設計中的重由于本期工程周邊環(huán)境復雜、質(zhì)點振動速度控要問題。制要求高的特點加之預留巖塞厚度較小爆破方量3.1巖 塞開口尺寸的確定不大,因此采用硐室爆破方案不適合本工程故確定巖塞開口尺寸要滿足設計泄量和過水斷面要采用鉆孔排炮、水力沖碴爆破方案。求并結(jié)合考慮最大泄量時進水口的控制流速不大4.1鉆孔參 數(shù)確定于隧洞洞臉處巖石的抗沖刷流速盡量使水流平順,根據(jù)洞身段開挖所揭露的巖石地質(zhì)狀況看巖避免沖刷巖塞的周壁和上部邊坡。對于泄碴方案,石屬水工分類II ~ II 類圍巖,平均巖石炸藥單耗巖塞口下部和引水隧洞的過渡連接段,斷面要適當2.0kg/m3巖塞爆破使用防水性能好、適合水下爆擴大而曲線平滑以利爆破石碴順暢下泄。在上述破工程的非電雷管和防水導爆索以及ML-1型巖石條件滿足的情況下盡量減小巖塞尺寸,以減輕爆破乳化炸藥藥卷密度為1. 10g/cm3爆速≥3200m/s ,的振動影響和排孔炮鉆孔的工作量。根據(jù)隧洞襯砌猛度≥12mmo的直徑4.6m選定巖塞體平均開口直徑為5. 2mo巖塞爆破孔確定如下:3.2 巖塞厚度H值確定中國煤化工孔1個,中110mm掏巖塞厚度的選定是確保施工安全和設計合理的槽孔MYHCNMHGo個,φ40mm;周邊預主要影響因素。對于排孔爆破而言預留巖塞越薄,裂孔41個,西40mm。,可以減少鉆孔的工作量和爆破用藥量,也減輕了爆(2孔位布置:中心導向孔布置在圓斷面的圓心破振動的影響。但是巖塞越薄,塞體部位節(jié)理、裂上掏槽孔布置在半徑30cm的圓周上,間距32cm ;隙、地下水及塞體上部水壓力對鉆孔影響越大裝藥主爆孔一環(huán)布置在半徑90cm 的圓周上,間距陳志剛等:循環(huán)水泵房進水口巖塞爆破設計與施工29.47cm ,孔數(shù)12個主爆孔二環(huán)布置在半徑160cm的(3掏槽孔單孔裝藥量計算:圓周上,間距50cm孔數(shù)20個;主爆孔三環(huán)布置在Q單=(π d2/4) L:△半徑220cm的圓周上間距49cm孔數(shù)28個周邊式中:id 為藥卷直徑,d =6em;L為裝藥長度,L=預裂孔布置在半徑260cm的圓周上,間距40cm孔240em ;為炸藥密度△= 1.10g/cm3。數(shù)41個(以上鉆孔:中心空孔、掏槽孔采用YQ-100經(jīng)計算Q單=7.46kg掏槽孔布置6個孔總裝型潛孔鉆鉆孔其余采用手風鉆鉆孔)炮孔布置如藥量實際取值為:Q總= 44.76kg。圖2所示。4.2.2主爆 孔爆破參數(shù)計算主爆孔單孔藥量:q單=π d- 0/4= 1.38kg/m并根據(jù)各孔孔深進行計算,計算結(jié)果如表1所示。水下地面線4.2.3 周邊預裂孔爆破參數(shù)計算為減少爆破震動對圍巖的破壞、控制成型斷面、頂部保護周圍建筑物安全在半徑260cm的巖塞設計輪廓線上布置一排預裂孔,鉆孔直徑d = 40mm、孔間距a=40cm總孔數(shù)41個,使用φ22mm的藥卷裝現(xiàn)在巖塞面藥則不耦合系數(shù)η=1.6。預裂孔線裝藥密度計算:隧潤底部9線=0.124 o&58 a0.872 d0.13式中極限抗壓強度σ壓=1500kg/cm2(二期泵房應圖2巖塞爆破縱剖面圖用參數(shù))經(jīng)計算q線= 345g/moFig.2 Longitudinal section of rock stopper to be blasted總裝藥量為313.73kg ,巖塞爆破炸藥單耗4.2爆破參 數(shù)計算3.69kg/m3。以上各孔鉆爆參數(shù)見表1。4.2.1掏槽孔爆 破參數(shù)計算單位巖石炸藥耗用量2.2kg/m3 ;按拋擲率4.3爆破網(wǎng)路設計60%計爆破作用指數(shù)1.4。將裝藥掏槽孔按- -定4.3.1爆破網(wǎng)路形 式選擇本巖塞爆破采用雙復式非電起爆網(wǎng)路起爆由.密度集合,長徑比≤8同時起爆其作用效果與集中兩組電雷管引爆A1個預裂孔使用導爆索作為起爆藥包相近(利文斯頓CW鮑爾A試驗,以及中國礦體主導爆索端部使用復式雙發(fā)非電雷管聯(lián)網(wǎng)。其業(yè)大學試驗成果)掏槽孔延長藥包平均長度為240cm ,布置在直余66個爆破孔使用復式雙發(fā)非電雷管和導爆索作徑為60cm的圓周上,長徑比<8故按鮑式集中藥為起爆體組成雙回路分別與擊發(fā)電雷管連接最后包拋擲爆破公式計算。上部抵抗線按W上=與起爆器電源連接。本網(wǎng)路除預裂孔使用孔外延時首先起爆外其它孔均采用孔內(nèi)延時。170cm、下部W下= 200cm ,Wτ/W上=1.18。( 1 )總裝藥量計算:由于水頭壓力作用在上部4.3.2爆破 次序及間隔時間的確定本工程采用毫秒微差爆破,使爆破后的巖塊互抵抗線170cm基礎(chǔ)上增加20%的長度計算裝藥量，相碰撞進行補充破碎。從爆破巖石的爆破過程分析以保證藥包能上、下爆通巖塞并將拋擲方向設定為認為排孔爆破間隔時間應以后組炮孔在前組炮孔向.上向江里。爆破后巖面已開始形成裂縫、破碎,但尚未拋出時按抵抗線w = 204cm計算:爆炸最為合適。據(jù)此,本工程選擇毫秒爆破時間間Q =(0.4+0.6n3 )KW主隔值≤60mso式中:Q為集中藥包藥量,kg in為爆破作用指數(shù),4.33 _爆破次序設計取1.4 ;K為單位巖石炸藥耗用量,K =2.2kg/m3 ;MYH中國煤化王對爆破震動的控制要W上為上部抵抗線2.04mo經(jīng)計算Q = 38kg。求,CN MH G爆藥量≤≤60kg。結(jié)合(2 )爆破方向:由于本工程上部爆破作用指數(shù)為本工程的施工特點起爆次序設計為7段各段起爆1.4 ,而經(jīng)計算下部作用指數(shù)n=1.14 ,可見巖塞上藥量及間隔時間見表1。部發(fā)生加強拋擲時下部方向發(fā)生標準拋擲爆破方4.3.4非電雷管復式網(wǎng)路連接向向上,可以爆通巖塞形成上下漏斗。預裂孔導爆索由2段非電雷管起爆形成兩組程爆破表1爆破參數(shù)Table 1 Blasting parameters序號炮孔名稱孔數(shù)/個孔徑平均孔深平均裝藥平均單孔總裝藥雷管段位間隔時間/m長度/m藥量/kg導向孔中心11103.250無掏槽孔6903.222.427.4644.76預裂孔41403.431.0543.05主爆孔第1匿123.322.823.8946.682:第2圈103.372.873.9639.6054(2.703.7337.30第3圈3.593.094.2659.64 .142.712.213.0542.70合計313.73共4發(fā)掏槽孔、主爆孔每孔均裝4發(fā)毫秒微差雷管a=1.77。起爆組成雙復式起爆網(wǎng)路(即二簇回路) ,每簇連線各保護對象的爆破質(zhì)點振動速度計算結(jié)果如表由2發(fā)電雷管連接引爆。爆破網(wǎng)路見圖3。2所示。90000000000000000660預裂孔雙發(fā)2 段衢電表2爆破振動速度速驗算0000000000000006006o0nn路Table 2 Quick checking calculation of blasting vibration velocity掏糟孔ψ中更更中中2國路爆心距最大段起爆振速/cms-1)保護對象-孔φφφ中φ中中屯φ中φ更T月路:段非地回路二期循環(huán)泵房儀表盤柜計算值允許值7459 .641.5中中中中中中重中中__ TH磁段心些zR地72國路二期取水隧洞4:1.88 7.0三期鋼筋砼泵房5459.641.77 3. 5二環(huán)孔從客之段電磐石水閘8(_ 1.08 3.5φ中中中中中市中中中二TI.s 客2律噸”2回路附近民房均遠于以上計算的三期泵房及磐石水中中中中衛(wèi)中中中重亞下正重亞T客世電國路雙愛2月#電三環(huán)孔<閘此處不再計算。通過以上計算表明各保護對象的質(zhì)點振動速度均能控制在允許范圍內(nèi)。5.3 爆破沖擊波對周圍建筑的影響起燁器根據(jù)民用爆破安全規(guī)程，水深小于30m的水域內(nèi)進行水下爆破水中沖擊波,最小安全警戒線距離圖3爆破網(wǎng)路圖應遵守下列規(guī)定:Fig.3 Blasting network(1對人員潛水不小于900m ,人員游泳不小于5爆破安全驗算700m。5.1 質(zhì)點振動安全速度的確定(2)對船舶:非施工船舶位于爆破點上游根據(jù)<《爆破安全規(guī)程》規(guī)定及有關(guān)專家的安全評1000m,位于爆破點下游或靜水區(qū)時1500m爆破前估認證本工程各測點安全質(zhì)點振動速度為:一、二渡口船舶應離開渡口,同時在上下水域500m內(nèi)設期循環(huán)泵房儀表盤柜1.5em/s,二 期取水隧洞置警戒臨時封堵過往船只。.7.0cm/s,三期鋼筋砼泵房3.5em/s, 磐石水閘( 3在三期進水口閘門前面搭設-排鋼管架,鋼3.5cm/s。管架.上綁扎木板或毛竹片用于保護閘門。5.2爆破震動對周圍建筑物的安全驗算6巖塞爆破施工我國通常采用以下公式計算爆破振動安全允許速度:6.1. <下清淤與水下地形測量v= K( Q'3/R )中國煤化工為5倍采用178m3的式中:o為保護對象所在地面質(zhì)點振動速度cm/s;抓滬MYHCNMHGQ為單響最大起爆裝藥量,kg;R為爆心至觀測點采用GPS全球衛(wèi)星定位儀及聲吶測量手段對的距離m;K、a為與爆破點至計算保護對象間的巖塞出口水下地形進行了測繪依據(jù)觀測資料用計地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)根據(jù)本工程算機進行平面繪制取水口水下地形測量平面圖。前池開挖的爆破振動監(jiān)測結(jié)果,經(jīng)分析取K= 156 ,6.2水下探摸及水文地質(zhì)陳志剛等:循環(huán)水泵房進水口巖塞爆破設計與施工為確保水下地形資料的準確性2004 年6月19巖塞面，中心處夾層寬長約10cm橫貫穿整個巖塞日和20日兩次進行水下探摸,以巖塞中心為基準，面與外面甌江相通在進行安全撬挖時出現(xiàn)嚴重漏探摸半徑為5m和3mo探摸結(jié)果表明地形情況基水。漏水采用灌漿進行處理具體措施如下:本與測量結(jié)果相吻合探模情況分析水下地形沒有( 1 )在漏水處下方50~ 100cm處鉆4個孔進行較大起伏滲水較大的部位屬于貫穿裂縫滲水。分流,鉆孔采用直徑42cm孔徑,以利堵塞,孔內(nèi)裝根據(jù)引水隧洞開挖鉆爆結(jié)果分析巖塞巖性為15mm鐵管帶三通。凝灰?guī)r巖體呈弱風化有少量滲水。(2漏水流至集碴坑采用一臺4寸5.5kW排6.3火工材 料試驗污泵排至前池集水坑再抽排至甌江內(nèi)。爆破用的火工材料選用乳化炸藥、毫秒非電雷(3份流后漏水處用舊的棉花絮、約20cm竹簽管及電雷管。在爆破之前,針對所選擇的爆破火工進行封堵封堵完成后在最靠近漏水處的分流孔內(nèi)材料全部進行了抽樣試驗其內(nèi)容包括:仿真1:1電進行灌漿。灌漿機采用中水十二局自制的立式雙缸雷管及非電雷管網(wǎng)路連接起爆試驗乳化炸藥性能灌漿機灌漿材料采用純水水泥,水泥采用諸暨八方試驗和防水試驗(防水試驗將乳化炸藥浸水12h和普硅42.5。24h兩種情況分別進行)(4灌漿采用0.6:1濃漿不打壓力,當漿液在6.4 巖塞面上探孔布置封堵處滲出時停止灌漿待凝24h將棉花絮、竹簽為保證巖塞厚度的準確性在巖塞面上共布置等挖除深20cm左右,用摻速凝劑的水泥砂漿將夾了8個探孔具體位置如圖4所示。層面封住待凝24h后再進行灌漿。由于夾層與外面甌江相通,因此灌注一定濃漿后即可停止灌漿。此漏水灌漿處理共消耗水泥2t,從以后巖塞體鉆孔情況看灌漿處理效果顯著基本上沒有滲水。57巖塞控制爆破評價4+" 89礦廠2巖塞爆破得到了較好控制經(jīng)爆破震動監(jiān)測結(jié)果表明各測點的地面質(zhì)點振動速度均控制在設計的安全范圍內(nèi)。整個施工過程均未影響溫州電廠的正常運轉(zhuǎn)。3巖塞爆破完成后,由潛水員水下檢查進水口邊.圖4巖塞探孔布 置圖坡、引水洞襯砌段、前池等部位并對進水口斷面進Fig.4 Location of testing holes on rock stopper行測量。從檢查情況看,進水口斷面與設計輪廓線探孔深度如下:吻合邊坡穩(wěn)定引水洞襯砌段無巖碴在前池兩側(cè)孔號4有少量巖碴需進行清理?？咨?m3.54.0本次爆破受復雜環(huán)境條件限制施工過程中克3.7服了許多困難整個過程中做了大量細致的基礎(chǔ)工作,6.5網(wǎng)路線的保護從爆破效果檢查情況看本次巖塞爆破非常成功。由于施工中掌子面及集碴坑需搭設平臺施工,參考文獻:因此在撤除架子時需對網(wǎng)路連接線進行保護。為防止破壞孔內(nèi)非電雷管裝好后上部先連線然后撤除[1]郝志信.密云水庫水下巖塞爆破技術(shù)R]水利部基建總掌子面上的架子再進行下部及孔外連線。在集碴坑右側(cè)邊用電鉆鉆3~4個孔插入φ6或φ8鋼筋,(2]中國煤化工手冊<第二版IM]北京:連好的網(wǎng)路線穿在φ100PVC管內(nèi)掛在集碴坑右側(cè)TYHCNMHG壁鋼筋上用細鐵絲綁好至漸變段等集碴坑腳手架[3]陳華騰鈕強,譚勝禹張慶書.爆破計算手冊[M]沈陽:拆完后再進行最后與電雷管的連接。遼寧科學技術(shù)出版社,1991.[4 )仲華人民共和國國家標準.爆破安全規(guī)程GB6722 - 20036.6巖塞體滲水處理巖塞面修至巖塞設計厚度時,有--條斷層穿過[S]北京:中國標準出版社2004.