梅溪河渡口坝水电站大坝坝肩开挖爆破参数的选择

2022-10-25

1 工程概况

梅溪河渡口坝水电站混凝土双曲拱坝为3级建筑物, 建基面高程▽470.00m, 坝顶高程▽578.50m, 最大坝高108.5m。

左右岸坝肩开挖从▽650m高程到▽470m高程, 开挖高度约为180m。开挖边坡每18m为一台阶, 台阶设1.5m宽马道, 边坡坡度为1∶0.3。左坝肩开挖工作面约为50m×25m (长×宽) , 右坝肩开挖工作面约为7 0m×30m (长×宽) 。大坝全部为石方开挖, 开挖总量约50万m3。

2 工程地形、地质

坝址区河谷狭窄, 两岸坡地形陡峻, 650m高程以下地形坡角一般50°~60°。为横向谷, 河谷剖面形态为对称“V”型。枯水期水面高程483m~484m, 河床底宽15m~20m, 河谷宽高比为2.12。拱坝左右坝肩坝肩无大断层, 岩层倾向下游, 倾角40°~50°, 坝基岩石为弱风化长石石英砂岩, 岩石抗压强度50MPa~55MPa。

3 爆破区现场环境条件及爆破方法的选择

爆区处偏远山区, 距爆破区200m范围内的村民民房已迁移, 无其他建筑物, 爆区上下游约200m位置上空各有一趟10kV的高压施工电线, 距爆区200m~500m有零星民房 (土坯房) 。

根据施工进度要求、设计开挖要求及爆区现场环境, 决定采用深孔台阶爆破 (9m) 和预裂爆破相结合爆破方案;采用非电起爆网络起爆;炸药选用2#岩石乳化炸药 (Ф32和Ф70和散装) ;采用CM351液压钻钻主爆孔、缓冲孔, 100B潜孔钻钻预裂孔, 钻孔直径均为Ф90mm。为减少-每台阶甩渣时间, 每台阶外侧15m采用弱抛掷爆破;为保护坝基, 在进行拱肩槽开挖时采用三向预裂爆破。

4 爆破参数的拟定

4.1 三向预裂爆破

4.1.1 预裂孔

根据设计开挖台阶高度及现场施工设备条件, 每台阶预裂孔一次成型。

台阶高度:H=18m, 孔斜度:α=73.3°, 孔深:L=18/sin73.3=18.8m;孔间距:a= (8~12) D=0.64m~1.08m (1) , 取a=0.8m;装药线密度:△=0.36σc0.80a0.67=0.16kg/m (1) (σc=52.5MPa) 结合经验, 取△=0.2kg/m;堵塞长度:l=1m, 孔底1.5m范围内加强装药, 取△=0.6kg/m;孔口1.0m范围内减弱装药, 取△=0.12kg/m;单孔总装药量:Q=1×0.12+ (18.8-3.5) ×0.2+1.5×0.6=4.0 8 k g。

4.1.2 主爆孔

底盘抵抗线:W底=nD= (20~45) ×0.09=1.8m~4m (1) , 取W底=2.5m;炮孔密集系数:采用一般条件爆破, m=0.7~1.4, 取m=1.4 (1) ;孔距a:a=mW底=1.4×2.5=3.5m;排距b:b= (0.9~1.0) a=0.9×3.5=3.15, 取b=3m;超深h:h= (0.15~0.3 5) W底=0.2×2.5=0.5 m (1) ;孔斜度:α=73.3°;总孔深:L=9/sin73.3+0.5=9.9 m;堵塞长度l:l= (0.5~0.7 5) W底=0.6×2.5=1.5 m (1) ;单耗q:根据普氏岩石分类, 岩石坚固系数f=5.5, 取q=0.4kg/m3 (1) ;第一排孔单孔装药量:Q1=q W底Ha=0.4×2.5×9×3.5=31.5kg (1) ;后排孔单孔装药量:Q2=1.2qbHa=1.2×0.4×3×9×3.5=45.35kg (1) ;每孔允许最大装药量:Q3= (9.9-1.5) ×π× (0.09/2) 2×10 00=5 3.44 kg, Q3>Q2>Q1, 钻孔满足装药要求。

4.1.3 缓冲孔

为限制爆破的后冲, 减少预部龟裂和地震效应, 尽可能保护开挖面, 对靠近预裂孔的第一排主爆孔进行加密, 同时减少其单孔装药量, 使其成为缓冲孔 (2) , 结合施工, 拟缓冲孔设计参数为:孔距:a’=a/2=3.5/2=1.7 5 m, 超深h:h=0.5 m, 孔斜度:α=73.3°;总孔深:L=9/sin73.3+0.5=9.9m;堵塞长度:l=1.5m;单孔装药量:Q4=Q2/2=22.68kg。

4.2 弱抛掷爆破

弱抛掷爆破区远离开挖面, 爆破孔只设主爆孔, 其设计原则为:加大炸药单耗, 炸药在挤压破岩石后, 还有部分能量将石渣向临空面抛出。主爆孔具体参数设计如下:单耗q:结合类似工程经验, 取q=1.0kg/m3底盘抵抗线:W底=nD=25×0.09=2.25m, 取W底=2.5 m;超深h:h=0.5 m;孔斜度:α=7 3.3°;堵塞长度l:l=1.5 m;总孔深:L=9/s i n 7 3.3+0.5=9.9 m。

由于每孔允许最大装药量:Q3=53.44kg, 根据Q=k.q.a.b.H (1) , 所设间排距的乘积a.b≤Q/ (k.q.h) =5 3.4 4/ (1.2×1×9) =4.9 5, 所以:孔距a:a=2.5 m;排距b:b=2 m;主爆孔单孔装药量:Q=k.q.a.b.H=54kg。

5 装药结构和起爆网络

预裂孔采用间隔装药, 将药卷绑扎在竹条上, 用导爆索串联后缓缓放入孔中;缓冲孔采用连续不耦合装药;主爆孔采用连续装药结构, 孔下部1/3范围内加强装药, 孔上部1/3范围内减弱装药。

采用孔内外间隔微差、孔外波浪顺序起爆的起爆网络, 以控制起爆单响药量和爆渣均匀度。

6 爆破安全控制计算

6.1 允许单响药量

爆区附近无需保护的建筑物及对象, 为保护已开挖的拱肩槽建基面不受损伤, 要求爆破质点震动速度v≤10cm/s, 由v=k{Q1/3/R}a (3) , 可得出不同距离内最大允许单响药量Q:如表1所示。

6.2 飞石距离

由R Fm a x=KфD (3) , RFm a x-飞石距离, m;Kф-系数, 取1 5.5;D-孔径, c m。

求得RFm ax=139.5m。根据《爆破安全规程》, 取RFma x=200m。

7 爆破参数的检验及修正

上述设计参数经现场爆破试验检验及采用振动数字观测仪检测, 结果如下: (1) 按爆破允许单响药量进行起爆, 满足质点振动允许要求; (2) 弱抛掷按设计参数进行爆破后, 抛出率达到70%左右, 达到预期要求; (3) 预裂孔按设计参数试验后, 经现场查看, 半孔率达85%, 满足要求; (4) 非弱抛掷主爆孔参数经现场试验后, 大块率稍多, 残留根底稍多, 主要原因为岩石裂隙多, 局部存在软弱夹层, 为此, 在后续施工中将主爆孔排距调整为2.5m, 间距仍为3.5m, 调整后基本达到预期要求。

注:系数k=200, a=1.6 (3)

摘要：本文主要介绍了梅溪河渡口坝水电站大坝坝肩开挖爆破参数的选择计算方法, 为今后其他类似工程的施工提供可参考的经验。

关键词：水电站大坝,坝肩,开挖爆破,计算,参数选择