朱建生

【摘要】某水电站在运行20年之后，原采用浆砌石混凝土为主要材料的双曲拱坝，在宽缝处和坝体出现一些细小裂缝，经设计计算，需对主坝体砌石混凝土进行加厚处理，原坝型保持不变，所以，需要对基坑进行“零距离”槽挖，本文着重分析开挖效果及爆破振动控制。

【关键词】槽挖钻孔布置装药量 单孔装药量单响药量控制振动爆破检测

中图分类号： U457+.3 文献标识码： A 文章编号：

一、概述

某双曲拱坝大坝基槽扩宽，坝轴线长度为185.49米，坝体最大高度64.5m，坝基高程EL.266，坝顶高程EL.330.5,正常蓄水位322m，原大坝底厚13.0m，顶厚3.0m，主要材料为砌石混凝土，库容1074万m3。需将原大坝基底及两岸边坡沿下游坝面进行扩挖深槽，最小深度为3.7m，最大开挖深度为8.2m,宽度5m~8m，总开挖量约为6220m3。基坑开挖施工部位紧邻原大坝，大坝正常发电，其爆破震动严重影响大坝安全，对开挖施工要求较高，特别是石方开挖时的爆破振动对原有大坝会产生不利影响。

二、开挖方案

1、开挖的一般性流程

场地清理→测量放样→钻孔及验收→装药、爆破→除渣清理→地质编录→验收

2、开挖布孔

根据大坝爆破施工特点，为保证开挖爆破振动对大坝不产生严重影响，按照原始地形将大坝加宽基坑分成三个区：基底区（即河床范围内）、左岸区和右岸区。

基底区：由于原浇筑大坝时，混凝土与原开挖大坝基坑紧密结合，坝体为浆砌石混凝土，外部为岩石，属于两种不同介质胶结在一起。

左岸区和右岸区：原基坑开挖时，在基坑放坡与大坝体下游存在深槽，具有独立的临空面。

所以，确定本工程大坝基坑开挖爆破振动控制即为基底区、左岸区和右岸区与坝体胶结后，爆破时产生的振动波对大坝造成影响。按照现场情况，为减弱爆破对大坝的伤害，只有增加临空面、控制装药量等办法解决爆破振动质点速度问题。

首先采用风镐清理覆盖的风化表层，将基槽中原浆砌石混凝土与岩石面清理出来，找出混凝土与岩石胶结缝隙。于该缝隙处设减震孔，根据设计高程和原始高程，计算出各钻孔深度，一次钻至设计高程，钻孔间距为30cm，孔径91mm。设置减振孔的目的是减小振动波速的传递速度。

3、开挖方式

为尽量增加爆破临空面，在减振孔施工后，选择较为薄弱的区域，进行抛掷爆破,形成多个临空面。采用抛掷爆破经验公式：P=(1.5n-0.2n2-0.8)W

式中：P---可见深度 n-----爆破作用指数W----最小抵抗线

爆破作用指数n是爆破漏斗底圆半径r与最小抵抗线W的比值。即n=r/w。N的变化，直接影响爆破漏斗的大小和爆破破碎程度、抛掷效果以及质点振动的大小。

采用抛掷爆破形成拉槽区，在每个开挖面上形成了一个临空面。即形成一面是临空面，一面是减振孔的区域，进行层层剥离。

4、爆破装药计算

岩石开挖采用乳化炸药、毫秒微差非电雷管爆破，起爆网络采用非电起爆系统起爆，松动爆破法进行控制施工，炮孔采用黄泥堵塞。

根据《爆破安全规程》（GB6722-2003）及《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》（DL/T 5389--2007），对大坝质点允许振动速度取V=（7-12）cm/s，该处按照取v=12cm/s计算，K=150,a=1.5。

取台阶高度H：2m；

钻孔机械：YT-28手风钻钻孔，孔径Φ42mm；

孔向：竖直钻孔；

钻孔深度：L1=(1.1-1.5)H，取L=2.0m；

底盘抵抗线：W1=（0.4-1.0）H，取W1=0.9m；

孔距：a=（1.0-1.2）W1，取a=0.9m；

排距：b=（0.8-1.0）a，取b=0.9m；

堵塞长度：L2≥（0.75-1.0）W1，取L 2=0.8m-1.0m；

装药量计算：

Q=qabL1,根据该处岩石爆破经验， a=0.9米，b=0.9米，L=2.0米；单孔装药量Q=0.35×0.9×0.9×2.0=0.567公斤；以爆破中心点离保护建筑物4.5m进行确定单响装药量q=0.567kg，为了保证爆破振动对大坝不产生危害，按照《爆破距离与齐发药量对应关系》取0.57kg/孔装药联网，逐孔起爆，严格控制单段齐发药量。

取K=150，a=1.5，V=12.0cm/s;根据上述公式计算可得各距离位置点与被保护对象（大坝）单短齐发药量对应关系。

爆破距离与齐发药量对应关系

5、联网方式

根据爆破试验及当地经验数据，花岗岩地区槽挖爆破单耗量约0.65～0.8kg左右。在网络设计时采用孔内微差和孔间微差起爆方式。根据规范DL/T5099-1999 附录。

根据单次起爆孔数和排数、波速、峰值质点叠加以及飞石的因素，选择微差间距不小于80 ms 的设计网络，延时雷管段数按照上表进行确定。

6、爆破质点振动

根据《爆破安全规程》规定，按质点峰值振动速度作为该处爆破振动判据。该公式为:

R=(K/V)1/a×Q1/3

式 中:

R —— 爆破振动安全允许距离，单位为米(M);

Q —— 炸药量，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大一段药量，单位为千克(kg);

V —— 保护对象所在地质点振动安全允许速度，单位为厘米每秒(cm/s);

K —— 与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数，可按下表选取，或通过现场试验确定。

爆破震动安全允许标准

6、振动检测结果分析

根据以上网络及单孔药量控制，对爆破振动进行了121次检测，其检测结果最大为12.05cm，最小为10.67cm，基本处于平稳态势，在施工过程中，未对大坝造成任何影响，开挖效果较好。其残孔率达到规范要求。

三、结束语

该基坑完成后通过设计及监理联合验收，并对建基面高程平整度、残孔率等均达到规范要求，质量评定达到优良标准，开挖爆破振动对大坝未造成任何伤害。