石方爆破结构面预裂开挖方案分析.docx
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1、 石方爆破结构面预裂开挖方案分析 摘要:本文结合实际施工项目,对石方爆破结构面预裂开挖方案进行了详细分析。关键词:石方爆破;结构面;预裂开挖一、工程概况DBDP为印度河梯级规划的第四级水电站,总装机4500MW。大坝为碾压混凝土重力坝(含2个低位泄水孔、5个排沙孔、14个泄洪表孔),最大坝高272m,轴线长度1030m,左、右岸各设置地下引水发电系统和冲砂洞。右岸布置两条导流洞用于施工期导流。左右岸各设两条发电引水洞,一洞三机,两岸调压井、地下厂房、地下开关站、尾水洞。大坝下游建设一座永久跨河交通桥和一座悬索桥,上游建设三座悬索桥,下游支流Tangir河上设计21MW唐吉附属小水电站。DBDP
2、主体内容划分为六个项目,目前开始的第一项目(MW-1)为大坝标(包括导流工程)及其附属工程(电站进水口、永久交通桥、发电冲砂洞、发电引水洞进口段)的土建内容和Tangir河小水电站EPC+运维。三工区主要负责大坝标段右岸导流洞、引水洞进口边坡+右岸坝肩+导流明渠中段(CH230-640段)土石方开挖与支护和25#-36#坝段主体混凝土施工。右岸边坡开挖高度EL.950mEL.1190m,高差240m,坝肩分别于EL.1170m、EL.1135/1130m、EL.1100m设平台,坝肩槽中区为连续边坡,其中部为倒梯形结构,槽两侧每15m一级设5m宽马道。明渠底宽约90m,右侧与坝肩相连,为1:0
3、.2坡面梯级布置,坡面高度15m,每级设5m宽马道,原始地形呈右高左低状,右侧靠山体方向,最多达7级边坡,左侧靠河谷方向,多为1-2级边坡。进水口部位包括引水洞进口和1#、2#导流洞进口的明挖,最大高程约EL.1145m,最小高程EL.951m,开挖高度约194m,自上而下以1:0.2边坡梯级布置,边坡梯级高度15米,每级设5米宽马道。其中引水洞进口在高程EL.1085m处设计有45m宽施工平台,平台以下为70m连续边坡,坡比约为1:0.2。二、结构面石方开挖方案导流洞进口、引水洞进口、右岸坝肩、导流明渠两侧等部位均为永久性边坡或控制结构面,采用预裂(光面)爆破作业。预裂爆破按标准的预裂孔、缓
4、冲孔、主爆孔进行搭配设计,杰亚B6一体机或YQ-100B型潜孔钻机(特殊区域)钻孔。预裂孔和缓冲孔采用89mm孔径,不耦合间隔装药结构,主爆孔采用102mm孔径钻孔,耦合连续装药结构。边坡马道预留1.5-2.0m厚度保护层,待下级台阶爆破后清理出半台阶作为钻机施工平台,通过89mm水平孔进行水平光面爆破或采用垂直孔孔底复合消-聚能爆破技术成形,再剥离出马道平面。结构面开挖重点做好结构面钻爆施工设计和规划,严格钻爆施工工艺和过程控制,尤其是钻孔精准度和线装药密度的控制,保证结构面开挖质量。具体详见图1结构面开挖钻爆示意图。图1 结构面开挖钻爆示意图三、爆破安全控制标准3.1 爆破振动安全控制标准
5、根据爆破安全规程GB6722-2014相关规定“评价爆破对不同类型建(构)筑物、设施设备和其它保护对象的振动影响,应采用不同的安全判据和允许标准”,考虑到本工程大体积深孔台阶梯段爆破频繁,初步确定本工程的爆破安全控制标准(见表1)。表1 爆破振动安全允许标准序号保护对象类别安全允许质点振动速度v(cm/s)1水工隧洞8102永久性岩石高边坡8123新浇大体积混凝土(C20);龄期:初凝3天龄期:3天7天龄期:7天28d2.02.54.04.5810根据水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范(DL/T 5389-2007)规定的部分振动安全允许标准如下表2。表2 灌浆及预应力锚杆(索)爆破振动安
6、全允许标准序号部位龄期备注13天37天728天1灌浆区-0.52.02.02.53天内不能受振2预应力锚索(锚杆)1.02.02.05.05.010.0锚杆孔口附近、锚墩3喷射混凝土1.02.02.05.05.010.0距爆区最近喷射混凝土注:地质缺陷部位一般应进行临时支护后再进行爆破,或适当降低控制标准值。爆破振动安全允许距离计算:即: 或 来计算。式中:R爆破振动安全允许距离,单位为m;Q装药量,齐发爆破为总药量,延时爆破为最大单段药量,单位为kg;V-保护对象所在地安全允许质点振速,单位为cm/s;K,a与爆破点至保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数;施工时通过现场试验确定;方
7、案设计先参考下表3选取。表3 爆区不同岩性的K、a值岩性Ka坚硬岩石501501.31.5中硬岩石1502501.51.8软岩石2503501.82.0辉长岩属特坚石,选取K=65,a=1.3验算,结果如下表4.1-4 不同控制标准下各保护对象允许的最大单段起爆控制药量Q值表,施工时,爆破区按要求需要每炮进行爆破安全质点振动速度监测,和本工程涉及的以上六个施工部位爆破安全允许质点振动速度标准,根据表中计算结果控制选取。3.2 爆破个别飞散物安全距离台阶深孔爆破估算飞石距离S:式中:K1深孔密集(邻近)程度系数(见表4);K2炸药能量与底抗线相关系数(见表4.1-6);r深孔半径,cm;W第一排
8、炮孔的最小底抗线,m。表4 深孔密集程度系数K1K121.510.70.60.50.40.3深孔密集系数/m0.51234567表5 炸药爆破能量与抵抗线相关系数K2K10.30.50.91.11.31.51.71.92.0抵抗线/m123456789注:当计算值小于爆破安全规定的安全距离时,按规程规定选定。即:台阶深孔爆破估算飞石距离:或者根据孔径公式计算台阶深孔爆破飞石距离:Rf=(40/2.54)D,式中Rf为飞石最小距离,单位为m;D为炮孔直径,单位为cm。即:Rf=(40/2.54)10.2161m沿山坡爆破时,下坡方向的飞石安全距离按增加50%控制,即沿上坡下坡方向警戒范围R=31
9、01.5465m控制。四、预裂(光面)爆破参数设计分级开挖高度在15m以内的,采用杰亚B6一体机钻孔直径D=89mm,分级开挖高度在15m以上的连续高边坡和有特殊要求结构面,结合现场地形地貌和施工条件,采用B6一体机微调坡比和错台距(1.0m)钻孔,或者采用YQ-100B型潜孔钻微调坡比和错台距(0.5m)钻孔。预裂孔间距a=(712)D0.61.0m;线装药密度q线,先根据经验公式计算法和相似工程类比法选取,再根据现场爆破试验结果调整。武汉水利电力学院计算法q线=0.127(压)0.63a0.84(D/2)0.24,式中:q线为炮孔线装药密度,单位kg/m,q线=0.350.55kg/m;压
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