陈余华

(福建民化建设工程有限公司，福建 龙岩 364000)

采用什么方法对水工建筑物岩石基础开挖对水电工程的质量、进度和效益有直接影响。不同的开挖方法或者开挖不当将降低基岩的承载能力、增大基础的透水性、恶化基岩的天然结构和地质构造，这对于水工建筑物，特别是挡水建筑物是不能允许的。而且还会增加补救处理措施所发生的费用，拖延建筑物施工工期。本文以某抽水电站岩石基础爆破开挖为例，阐述预裂爆破技术如何应用于水工建筑物基础开挖中。

1 预裂爆破保护岩体的机理

预裂爆破在正式爆破开挖之前沿着被保护岩体轮廓线形成一条贯穿裂缝，降低和减少爆破对保护岩体的影响，使保留岩体的开挖轮廓较为平整。

2 预裂爆破的主要影响因素

2.1 岩石物理力学性质及地质条件

岩石的物理和力学性质对预裂爆破效果至关重要，在合理选用爆破参数的同时，岩石越完整，预裂爆破效果越好，反之对于在岩石成分、结构和构造在各不同方向上的不均匀分布的岩石，预裂爆破难以达到预期效果。

2.2 孔径d和孔距a

孔距应根据线装药密度、平整度要求、炸药性质、岩石特征、孔径等确定。合理的孔距对相邻炮孔应力波的产生有相互影响和叠加的作用，这就保证了沿炮孔中心线拉开一条平整的裂缝。―般根据经验公式：孔距a=7d～12d选取。如果孔距过大，不仅不能保证预裂缝的形成且会影响预裂效果。孔距过小，钻孔数量增加，不经济且影响施工进度。它的取值与爆破质量要求好坏、岩质软硬、裂隙发育情况成反比。

2.3 不耦合系数

预裂爆破不耦合系数增大可降低爆炸峰压，避免孔壁岩石的过渡粉碎。但是在增大不耦合系数的同时爆破作用范围减弱，必须要调整线装药密度和孔距，才能形成完整的贯穿裂缝。在线装药密度一定的情况下，不耦合系数和孔距大小成反比，所以合理选择不耦合系数、线装药密度、和孔距，优化三者关系有利于提高预裂爆破效果。

2.4 线装药密度Ql

线装药密度应根据岩石的物理力学性能、孔距、孔径和炸药性能等确定。一般而言，当岩石的抗压强度大、孔距大时，线装药密度要大些。孔内有水时线装药密度可降低45%～60%。―般根据经验公式：线装药密度Ql=0.034Rb0.63a0.67选取。

2.5 装药结构

①孔口填塞段 预裂孔堵塞可先在预裂药卷顶部用炸药包装袋封堵，然后上部再采用用粘土填塞密实，孔口填塞长度一般为0.6～2.0m。

②中间均匀装药段 按设计的线装药密度沿孔轴线均匀间隔分布。

③孔底加强装药段 边坡预裂爆破一般可以当作是在无限体中进行的，增加底部岩石的夹制作用，一般该段装药量要比正常的线装药密度增加2～5倍，长度为0.8～1.5m。

2.6 堵塞长度l

堵塞长度实践证明，填塞长度的大小，会影响孔口段预裂面的成型。填塞长度太短，爆破时会使气体逸出，不易形成预裂缝或预裂缝宽度不够；填塞长度太长，孔口附近容易使炮孔残留而不能出现裂缝，造成欠挖。一般按经验公式：l=(1～1.2)a选取，并根据现场爆破效果进行不断修正调整。

2.7 起爆时间间隔

为了防止应力叠加，确保减震效果，预裂孔与主爆孔在同一网络中起爆时，预裂孔必须超前于主爆孔起爆，超前时间应至少提前75～110ms。

3 工程实例

3.1 工程概况

周宁抽水蓄能电站位于福建省宁德市周宁县七步镇境内，下水库大坝为碾压混凝土重力坝，坝高306.0m，最低建基面高198.0m，最大坝高108.0m，坝顶全长225m。

坝肩槽建基面共分9层边坡，开挖坡比为1∶0.5，1∶0.7，1∶1，每7m～15m设置一台马道。坝区岩性以钾长花岗岩为主，中细粒花岗结构、块状构造。微风化、新鲜钾长花岗岩岩石的干单轴抗压强度Rb平均值为86～139MPa、饱和单轴抗压强度Rb平均值为65～128MPa，属坚硬岩。

3.2 方案选择

坝区开挖要遵循“自上而下，采用分层、分块台阶爆破”的原则，边坡采用预裂爆破技术降低主爆区爆破时对边坡及支护的振动影响。台阶主爆区马道高度为13.0m以上的采用分层分块爆破，梯段高度在7.5m左右，但边坡需一次预裂到位；马道高度为13.0m以下的一次性钻爆，梯段高度在10～12m左右。马道均预留2～2.5m保护层。按分层高度，根据每层马道的开挖长度分成2～3块，钻孔爆破、翻渣循环作业。

3.3 爆破参数选择

根据岩石的类别、岩性类比工程经验，初拟边坡预裂爆破参数参见表1，根据爆破试验参数及实际爆破效果作调整，以达到最佳爆破效果。

表1 爆破参数

3.4 预裂效果评价

预裂爆破后抽查发现，爆破效果好，预裂轮廓面成型规则，边坡面平整，不平整度小于12cm，对于不允许欠挖的结构部位满足结构尺寸的要求，除明显地质缺陷处外，围岩只有轻微破坏，残留炮孔壁面没有明显爆破裂隙，岩壁上预裂孔半孔率达到90%以上，爆破后壁面凿声波孔，测试结果说明，保留基岩爆破影响深度不超过40cm，完全满足下水库大坝开挖技术要求。

4 结 语

工程实践证明，在水工建筑工程中预裂爆破中，应对预裂效果各影响因素进行仔细的分析，通过爆破试验合理地选择爆破参数，就可以取得较好的预裂爆破效果。