杨晓华 曹军

摘要： 黄登水电站两岸坝肩槽建基面均布置有马道与平台，马道宽度为3.0m，左岸平台宽度为8~28m；右岸坝平台宽度为7~14.05m，为防止孔超深破坏建基面，两岸坝肩槽建基面边坡均采用预裂爆破一次到位，主爆孔与缓冲孔孔底预留2m保护层，使用水平预裂爆破的施工方法进行施工，3.0m宽马道采用YT28手风钻造孔，本文仅以黄登水电站两岸坝肩马道开挖实践为例，研究预留保护层采用水平预裂爆破施工效果。

关键词： 马道保护层开挖水平预裂爆破施工技术

中图分类号： TU74 文献标识码： A

1 前言

黄登水电站位于云南省兰坪县境内，采用堤坝式开发，是云南澜沧江上游古水至苗尾河段水电梯级开发方案的第五级水电站，以发电为主，拦河大坝为碾压混凝土重力坝，坝顶高程1624.5m，建基面最低高程1422m，最大坝高203m，坝顶长度464m。大坝共分20个坝段，其中1#～7#坝段为右岸非溢流坝段；8#～11#坝段为溢流表孔及泄洪放空底孔坝段；12#～15#坝段为河中非溢流坝段，其中14#坝段为转折坝段（坝轴线方位角为SE152°和SE114°30）；16#～19#坝段为进水口坝段，布置电站进水口；20#坝段为左岸非溢流坝段，两岸坝肩经调整优化后，左岸坝肩槽建基面共分8层边坡，每13m～25m设置一台马道或平台，马道宽度3.0m，平台宽度8～28m；右岸坝肩槽建基面共分8层边坡，每11.5m～30m设置一台马道或平台，马道宽度3.0m，平台宽度7～14.05m。

2 水平预裂爆破参数的选择与确定

2.1 钻孔直径D

两岸坝肩槽建基面边坡均采用预裂爆破一次到位，主爆孔与缓冲孔孔底预留2m保护层，使用水平预裂爆破的施工方法进行施工，3.0m宽马道采用YT28手风钻造孔，根据我国水利水电工程手风钻爆破一般采用钻孔直径为42mm。

2.2 钻孔间距a

钻孔间距a和钻孔直径D的关系可用间距系数n来表示：a＝nD；n值的大小决定着钻孔的数量，n值过大，不能保证预裂缝的形成，影响预裂效果；n值过小，将增加钻孔数量，不经济，并且影响施工进度。根据经验—般认为n值取7～12较合适。

经多次生产性试验和施工总结，目前水利水电深孔预裂开挖中通常取8～10。采用手风钻(相应钻孔直径42mm)施工时，设计钻孔间距40～50cm，n值为10。

2.3 不耦合系数E

根据钻孔直径D的大小选择药卷直径d。不耦合系数E是指钻孔直径与药卷直径的比值，可用E＝D/d表示。用于本工程预裂爆破的药卷直径为25mm，手风钻钻孔直径为42mm时，E值为1.68。

2.4 钻孔深度L

水平预裂的钻孔施工难度较大，当钻孔深度过大时，钻孔水平精度难以掌握，往往出现向下偏斜，造成孔口与孔底不在同一高程上，将产生很大偏差，为保证建基面的开挖平整度，实际钻孔过程中除严格控制开孔孔位高程和角度外，还必须控制钻孔深度，再加之CM351钻机无法就位，故采用手风钻钻孔，钻孔深度以≤3m为宜。因此，较宽部位采取施工预裂前后分区的施工方法。

2.5 水平预裂线装药密度

根据经验公式为：

Δ线=0.034[σ压]0.63a0.67

式中：Δ线——线装药密度（kg/m）

[σ压]——岩石极限抗压强度（MPa）

a——钻孔间距（m）

根据上式计算的结果，结合高缆地基梁基础的岩性，在实际的生产施工中不断地调整，最终得出水平预裂孔的线装药密度可取400～450g/m。一般边坡预裂爆破是在无限体中进行的，底部夹制作用较大，而水平预裂爆破是在3.0m厚的有限体中进行，类似于光面爆破，底部夹制作用小。所以，底部加强段为乳化炸药φ32mm药卷连续2节装药，正常装药段为竹皮绑扎乳化炸药φ25mm药卷间隔装药结构，孔口堵塞段以下0.5m长度设为药量减小一半，堵塞长度0.5m。

3 垂直浅孔梯段爆破参数的选择

3.1 钻孔直径与药卷直径

根据黄登水电工程现有可利用的钻孔机械和药卷品种规格，选用YT28手风钻作为钻孔设备，钻孔直径为42mm，相应药卷直径为乳化炸药32mm。

3.2 钻孔深度

钻孔深度视保护层厚度而定，但必须控制钻孔底部在距建基面0.8～1.0m处终孔，当保护层厚度为3.0m时，钻孔深度一般为2.2～2.0m。见图1。

3.3 炮孔间距

参照垂直梯段爆破的经验，采用手风钻钻孔时，孔距一般为1.0～1.2m，排距0.5～0.6m，梅花型布置。

3.4 单位耗药量

左右岸坝肩槽地质条件复杂、岩性不均一，高程1475.0m以上设计体形以内，岩体以Ⅱ类～Ⅲ2类为主，局部Ⅳ1类；的岩性特点，单位耗药量q值控制在0.40～0.45kg/m3之间。

爆破参数的确定原则，一般根据钻孔机具的性能、岩石性质，并参照以往的工程经验选定其基本参数，施工中根据爆破效果不断进行调整和修正。典型布孔示意图见图1。

4 施工工艺及技术要求

4.1 施工准备

当进行保护层厚度范围内钻孔作业前，首先根据爆破分区的施工需要，进行测量放样，以确定水平预裂和浅孔梯段爆破的作业范围，并用红油漆标明水平预裂孔的开孔高程线，水平预裂开孔高程线以上70cm处为垂直浅孔梯段爆破孔的孔底高程。

4.2 钻孔作业

水平预裂爆破孔和垂直浅孔梯段爆破孔可同时作业。水平预裂孔利用高缆地基梁基础的设计台阶作为施工作业面。水平预裂孔开孔误差要求不大于5cm，水平预裂孔的角度适当下倾0.2°。钻孔时要根据地形变化，严格控制钻孔深度和方向。

为减小梯段爆破地震效应对水平建基面的作用，阻止梯段爆破在岩体中产生的爆破裂隙和节理裂隙面、层面的破坏延伸到建基面岩体中，要求爆破分区分界线的孔按照施工预裂形式进行装药。

钻孔完毕后，要对钻孔孔位、孔深和孔斜进行认真检查，并作好记录，对未满足设计要求的钻孔，必须进行补钻(欠深)或充填(超深)。

4.3 装药联网

保护层开挖采用2#岩石硝铵乳化炸药，导爆索或导爆管传爆，毫秒微差雷管起爆技术。垂直浅孔梯段爆破孔一般采用自孔底向上连续装药结构，反向起爆。起爆顺序沿抵抗线最小的方向依次分段起爆，控制最大一段起爆药量小于100kg。

水平预裂孔采用间隔不耦合装药。为阻止预裂缝延伸至预裂范围以外的保留岩体内，在水平预裂孔两端各预留一孔不装药，作为导向孔。水平预裂一般控制最大一段起爆药量小于50kg。

总之，水平预裂爆破和垂直浅孔梯段爆破均按爆破设计的装药结构分别装药，并在同一网络内联接，控制预裂爆破先于梯段爆破的起爆时差为75～100ms。

4 结束语

以水平预裂爆破和垂直浅孔梯段爆破相结合的开挖形式，比传统的保护层分层爆破效果更好，尤其采用手风钻造孔，开挖后的平整度均在10cm以内，半孔率很高，避免了分层爆破孔对建基面的裂隙破坏，真正起到了保护的作用，对传统保护层分层爆破孔底采取柔性垫层而预留20cm厚的岩层而言，有效地减少了预留岩层的后期人工撬挖工程量。