爆破技术在赞比亚下凯富峡水电站大坝基坑开挖施工中的应用

王述诚

(中国水利水电第十一工程局，河南郑州450001)

1 概述

下凯富峡水电站位于赞比亚东南部凯富埃河上。目前大坝左右岸坝肩开挖已完成，其中左岸已开挖至EL472.0 m，右岸已开挖至EL464.0 m。左岸EL442.0～EL470.0 m、右岸EL464.0 m～EL442.0 m属于坝基开挖范围，开挖总量约20万m3。坝基建基面开挖时采用预留保护层松动爆破+柔性垫层开挖，边坡采用光面(预裂)爆破。

2 施工总程序以及施工方法

2.1 施工总程序

坝基开挖遵循自上而下、自外向里的原则。采用从中间拉槽，逐渐向两侧扩挖的方法；边坡采用光面(预裂)爆破，预留2.0 m～3.0 m保护层；建基面采用水平光爆，预留1.5 m～2.0 m保护层；对于局部存在破碎带、断层，利用手风钻刻槽开挖，坝基建基面采用预留保护层(3.0 m)+柔性垫层(0.5 m)。

2.2 施工方法

2.2.1 边坡光面爆破

边坡钻孔采用D7液压钻机，孔径90 mm，间距由8～12倍孔径控制；钻孔准确性由地质罗盘与测量方向点控制。爆破孔布置及爆破网络图见图1、图2。

图1 光面爆破平面布置图

图2 爆破网络图

光爆孔装药采用间隔不耦合装药，采用Φ32 mm乳化炸药，药卷间距70 cm～65 cm，线装药密度200 g/m～225 g/m，最大单响≤200 kg。具体爆破装药参数见表1。

表1 装药参数表

2.2.2 边坡主爆孔钻爆

主爆间/排距为3.0 m/2.5 m，缓冲孔间/排距1.5 m/2.0 m缓冲孔单孔装药量为主爆孔的70%～80%。装药采用连续不耦合装药，爆破联网采用“孔内延时、孔间分段”，封孔长度为2.0 m～2.5 m。爆破孔布置及爆破网络图见图3、图4。

图3 坝基靠近边坡梯段爆破典型平面布孔图

图4 梯段爆破典型网络图

2.2.3 建基面开挖

1)预留马道水平光爆

采用D7液压钻机钻孔，孔间距0.8 m～1.0 m，预留1.5 m～2.0 m保护层。线装药孔深5 m～7 m，密度220 g/m，单响≤50 kg。

2)坝基底部建基面开挖爆破

坝基面爆钻孔利用D7液压钻机，预留保护层厚度3.0 m，最后一层爆破钻孔深度3.5 m，钻孔间距为2.0 m，钻孔底部采用柔性垫层，采用连续装药。对于局部的欠挖，利用手风钻或者液压锤进行处理。装药线密度≤0.5 kg/m,孔径90 mm,孔深3 m～4 m,具体装药参数见表2。

表2 装药参数表

2.2.4 特殊地质条件下的开挖

对于局部存在破碎带、断层的部位，利用手风钻刻槽开挖。当顶宽小于5 m时应采用分层爆破，沿轮廓面按孔深1.2 m、Φ42 mm钻孔，轮廓面应采用光面爆破，其间采用拉槽辅助爆破，每层进深控制在1 m以内，槽底建基面以上0.2 m人工撬挖。

对基础开挖范围较小、深度较深的局部开挖部位，拟采用保护层开挖方法。即第一层：对基础岩体1.5 m保护层以上部分，采用梯段爆破，装药直径≤32 mm。第二层：对建基面以上1.5 m以内的垂直保护层，采用手风钻分层钻爆，孔底设置柔性垫层。装药≤32 mm，其最大段起爆量≤50 kg。对于软弱、破碎岩基，最后一层应留足20 cm的撬挖层，采用机械配合人工清除。

2.3 开挖质量控制

(1)爆破施工应避免基础岩石面出现爆破裂隙，或使原有构造裂隙和岩体的自然状态产生不应有的恶化。

(2)邻近水平建基面，预留岩体保护层，采用水平光面爆破。

(3)基础开挖后表面因爆破震松(裂)的岩石，表面呈薄片状和尖角状突出的岩石，以及裂隙发育或具有水平裂隙的岩石均需采用人工清理。

(4)开挖后的岩石表面应干净、粗糙。岩石中的断层、裂隙、软弱夹层应清除到施工图纸规定的深度。岩石表面应无积水或流水，所有松散岩石均应予以清除。

(5)建基面上不得有反坡、倒悬坡、陡坎尖角；结构面上的泥土、锈斑、钙膜、破碎和松动岩块以及不符合质量要求的岩体等均必须采用人工清除或处理。

(6)基础不允许欠挖，开挖面应严格控制平整度。

(7)岸坡岩面开挖，应使开挖面平顺，开挖时优先采用预裂爆破法。在接近建基岩面时，应避免爆破，使用机具或人工挖除，或用小孔径、浅孔火炮爆破。

3 质量、安全保证措施

3.1 质量保证措施

(1)开挖前，进行原始地形测量剖面的复核检查；开挖中，定期测量校正开挖平面的尺寸和标高，以及按施工图纸的要求检查开挖边坡的坡度和平整度。

(2)石方边坡明挖拟采用控制爆破技术。施工前认真做好土石方开挖施工措施和爆破设计，严格按照爆破设计和作业指导书的要求相关工序作业。

(3)为使开挖面符合施工图纸所示的开挖线，采用预裂爆破或光面爆破技术。

(4)开挖保护层时，无论采用何种开挖爆破方法，钻孔均不得钻入建基面岩体。

(5)采用预裂爆破技术的相邻两炮孔间岩面的不平整度应不大于15 cm，孔壁表层不应产生明显的爆破裂隙，与预裂面相邻的松动爆破孔，应严格控制其爆破参数，避免对保留岩体造成破坏，或使其间留下不应有的岩体而造成施工困难。

(6)为了控制超挖避免欠挖，从钻孔放样的准确性、钻机操作手的熟练程度，以及装药参数合理选用等环节严格控制；

3.2 安全保证措施

(1)新上岗人员必须进行安全教育培训，经考核合格才能上岗。

(2)按“自上而下，分层开挖”的程序进行土石方开挖作业。在多作业面同时进行作业时，应提前做好联系和沟通工作，并在爆破前通知相关方。

(3)加强对爆破材料的管理，保证运输、储存、使用等环节中安全可靠，防止流失。

(4)爆破时，有关施工机械设备及人员必须迅速撤至爆破警戒范围以外，无法撤离的机械设备采取安全防护措施，同时采取控制爆破。

4 主要危险因素以及预控措施

坝基爆破施工主要的危险因素以及预控措施见表3。

表3 坝基爆破施工主要的危险因素以及预控措施

续表3

5 结语

本次爆破的难点和重点在于爆破安全、超欠挖以及光面爆破效果控制。根据爆破效果，本工程制定的爆破施工方案完全满足施工要求，爆破震动控制在允许范围内，未对边坡和基坑造成扰动和破坏；爆破飞石均控制在合理安全范围，未发生任何设备及人身伤害事故，经济指标符合预期要求。