应村水利枢纽工程大坝堆石料开采技术措施爆破.docx
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应村水利枢纽工程大坝堆石料开采技术措施爆破
应村水利枢纽工程大坝堆石料开采技术措施
（一）
（深孔梯段微差挤压爆破控制）
一、概况
大坝为钢筋砼面板堆石坝，最大坝高67.50m，顶长161m，顶宽5.0m，上下游边坡均为1：
1.3。
坝体为碾压堆石体，由上游至下游依次分为特殊垫层区、垫层区、过渡层区、主堆石区、下游堆石区。
各区要求采用不同的石料粒径级配，并采用分层碾压。
大坝堆石料场选在坝址上下游300－500m的2＃和3＃料场。
岩性为熔结凝灰岩，储量为60万m3以上，岩石级别为X级。
大坝堆石体石料除垫层料外，拟均采用爆破开挖取料。
在爆破开挖过程中，严格遵守爆破操作规程，应严格控制最大单响药量和个别飞石距离以保证房屋和人身安全。
二、爆破开采堆石料的方案设计
（一）设计原则，堆石体各区石料均有级配要求，爆破石料要满足设计级配。
并且要考虑爆破安全。
（二）爆破设计方案。
根据设计原则，结合2＃、3＃料场地形及岩性条件，拟采用深孔梯段微差控制爆破施工方案。
（三）爆破碾压试验。
1、设计指标：
Ⅰ区（垫层区）
最大粒径8cm，孔隙率≤21％
Ⅱ区（过渡层区）
最大料径30cm，孔隙率≤22％。
Ⅲ区（主堆石区）
最大料径60cm，孔隙率≤24％。
Ⅳ区（下游堆石区）
最大料径80cm，孔隙率≤25％。
并要求补充提供各区石料设计级配曲线。
2、地质岩性资料：
根据招标文件2＃、3＃料场岩性为熔结凝灰岩，岩石级别为X级。
应补充以下地质岩性资料，做到有的放矢。
（1）地质：
山体的地质构造，节理分布情况，风化层厚度。
（2）岩石物理、力学性质。
如比重、干、温、容重、抗压、抗拉强度、弹摸、坚固系数、软化系数等。
3、现场作深孔微差控制爆破试验（1－2次）。
4、爆破料级配试验，并绘制级配曲线，是否在设计上、下限范围内，以便调整爆破参数。
5、分区作碾压试验，以确定碾压参数是否能达到各区设计指标。
三、主要爆破参数的确定
根据料场岩性、地形条件与堆石料的级配要求，主要爆破参数确定如下：
1、梯段高度H
国内外资料及已施工经验梯段高度不宜过高，以10－15M为宜，采用钻孔机械为JQ－100A型潜孔钻造孔，2－3m3挖掘机装15t自卸汽车运料的条件下，确定H＝12。
2、钻孔深度τ
钻孔倾角为75度，τ＝13m
3、最小抵抗线ω。
ω＝30d（m）.
式中：
d－药卷直径d＝70mm,ω=2.1m
4、孔距a
a＝Mω取M=0.9a=1.9-2.0m
5、排距b
b=ω=2.1m
6、钻孔直径D
钻孔直径与梯段高度、岩性、钻孔机械型号有关。
D＝90mm
7、单耗q
按岩石的坚固系数查表确定
q＝0.65－0.7（kg／m3）
8、药卷直径d
主要是充分利用炸药能量，下部偶合装药，上部不偶合装药。
下部d=80mm上部d＝70mm
9、单孔装药时Q
前排：
Q1＝qaωdτ=39kg后排Q2＝1.1Q1=43kg
10、堵塞长度L
L=1.5ω=3.50m堵塞材料为砂土。
11、孔网布置，起爆顺序
采用一字形多排梅花形布置，排孔起爆。
12、装药结构。
（1）装药方式：
如孔内无地下水，则下部6m深采用偶合装药，上部4－5M深采用不偶合装药，不偶合系数为D／d=1.3.
（2）炸药品种：
若孔无水，则采用2＃岩石硝铵炸药，若孔内有水，则采用4＃抗水炸药，即乳化炸药。
13、起爆间隔时间Δt
经验公式：
Δt=A.ω取A=8Δt=17毫秒
目前国产毫秒电雷管间隔差最小为25毫秒，因此：
Δt取25毫秒。
14、爆破网路设计
采用毫秒导爆管雷管1－15段，并串并混合网路。
爆破网格联结示意图
四、爆破施工
（一）施工准备工作
主要采石场风、水、电准备。
1、风
在2＃、3＃料场附近各布置一空压站，按90冲击器耗风量10m3／min计算，每个采场布置4台潜孔钻机,分别需装电动10m3／分空压机4台，保证潜孔钻用风。
2、水
由水池接4＃、2＃管至2＃3＃料场供施工用水。
3、电
在2＃、3＃料场附近各布置315KVA变压器一台，并解决压风机及照明用电。
（二）开挖爆破、石料上坝
1、工作面安排
按高程380m左右自外向里推进，工作面长度为70－80m，分两个工作面交错作业，保证上坝要求强度，梯段高度12m，宽度7－8，三排炮眼，自上而下开挖。
2、爆破参数
根据上述已定参数进行试验，施工中作适当调整，以保证石料级配要求和上坝进度。
3、石料上坝
爆破石料，经试验后达到设计级配要求，即可上坝填筑。
采用2m3挖土机装15T自卸汽车上坝，推土机整平，振动碾碾压。
五、施工强度安排
主要是2001年4月15日前大坝临时坝体挡水，坝体填筑高程389.0m，约18m3，这是强度控制性指标，为此，要求月高峰强度为50000m3／月，1700m3／日以上，以此来安排机械设备与人员。
主要是钻孔爆破，拟配备8台潜孔钻日夜三班作业，每天放一次炮，满足进度需要。
六、质、安保证措施
（一）质量保证措施
1、强化质量保证体系，开展全面质量管理，贯彻以防为主的方针，建立专门质安小组，实行层层把关，搞好施工质量。
2、严格现场钻孔前的放样工作，保证造孔质量，并作好施工记录，便于查对。
3、装药要专人负责，按各孔的数量，分别堆放在孔口旁，并作出明显标志，以免装错。
4、对每次爆破后的石料，质检小组负责检查级配情况，合格方可上坝，超径石块，尽可能在料场小炮解小。
（二）安全保证措施
1、对全体职工，进行宣传教育，树立安全第一思想，并学习安全操作规程。
2、高空作业,对造孔平台，事先作适当的平整工作，以免滑下伤人。
3、进入施工现场，必须戴安全帽。
4、爆破应规定信号，并告示附近村民，做到家喻户晓。
5、按安全规程，划定警戒范围，爆破时各点设专人警戒。
应村水利枢纽工程大坝堆石料开采技术措施
（二）
（洞室爆破）
一、概况（备用方案）
大坝为钢筋砼面板堆石坝，最大坝高67.50m，顶长161m，顶宽5.0m，上下游边坡均为1：
1.3。
坝体为碾压堆石体，由上游至下游依次分为特殊垫层区、垫层区、过渡层区、主堆石区、下游堆石区。
各区要求采用不同的石料粒径级配，并采用分层碾压。
大坝堆石料场选在坝址上、下游300－500M的2＃和3＃料场。
岩性为熔结凝灰岩，储量为60万m3以上，岩石级别为X级。
周围环境特征：
2＃、3#石料场位于坝区下游，距坝址约200m，对爆破不利，应引起高度重视。
岩性、地质条件：
岩性为熔结凝灰岩，岩石级别为X级，质地坚硬施工前应作些补充工作，如风化层厚度，节理发育情况、岩石物理力学性质等，以便准确设计爆破参数。
堆石体设计指标：
Ⅱ区（过渡层区）
最大料径30cm，孔隙率≤22％
Ⅲ区（主堆石区）
最大料径60cm，孔隙率≤24％。
Ⅳ区（下游堆石区）
最大料径80cm，孔隙率≤25％。
要求补充提供各区石料设计级配曲线。
二、爆破开采堆石料的方案设计
根据高峰期施工强度与已往施工实践经验，如果出现深孔梯段微差挤压爆破不能满足进度要求，拟采用部分“松动微差洞室爆破”方案，根据2#、3＃石料场的地形条件，在正式上坝填筑之前，预先进行一次小型松动微差洞室爆破试验，以寻求科学的爆破参数，指导洞室爆破施工。
三、洞室爆破试验主要参数设计
（一）药室布置
根据设计原则及地形地质条件，采用“松动微差洞室”大爆破，药室布置采用双排药室，第一排距导洞口10m,第二排药室距第一排药室为8m，每排药室各布置6个药包（分集药包），药包间距为6m。
（二）最小抵抗线的确定
前排：
ω1＝8－10m后排：
ω2＝7－8m
爆前实测1／500地形图校核调整。
（三）药包装药量计算
松动爆破计算公式：
Q＝K’ω
式中：
K’一松动爆破单耗,取K’=0.4-0.5KG/M3
（四）爆破作用指数N值的确定
取N=0.9-1.0校核用
（五）下破裂半径R的计算
R=W√1+n2
（六）上破裂半径R’的计算
R’=W√1+βn2
式中:
β-与岩性,地质条件有关系数
（七）压缩圈半径RC计算
RC=0.062√MQ/△
式中：
M为压缩系数△为炸药密度Q为药包炸药重量
上述数据均应通过实测1/500地形图及药包实测断面绘制药包断面而定,详见药包平面布置图.
（八）电爆网路设计
1、电爆网路选择
根据已往施工经验及爆破安全可靠性,采用双套独立系统电爆网路.
2、电爆网路联结形式
采用并串联混合联结网路.
3、电爆网路计算
（1）总电阻R的计算
R=R1+1/2（R2+MR/N）
（2）准爆电流计算
I=NI
上述均为洞室大爆破确定爆破参数的主要公式.
4、起爆方式
为达到爆破时增加细颗料而符合级配要求和减震目的,采用1-15段毫秒电雷管起爆.
四、爆破安全计算及质量控制
1、根据2＃3＃石料场周围环境特征，爆源，距坝址200M，必须进行爆破震动安全计算，必要时进行爆破震动监测，控制最大单响药量，保证被保护建筑物不受破坏。
Q1/3
计算式：
V＝K（————）α
R
式中：
V－爆破震动垂直震速（cm／S）
Q－最大单响药量
R－爆源中心至被保护建筑物距离（m）
K，α－与地基性质有关的系数和衰减指数
根据其他单位的施工经验利用洞室大爆破开采堆石坝堆石料已有成功经验，此方案是切实可行的。
2、个别飞石安全计算
公式：
R飞＝20M2ωK飞
K飞－系数K飞＝1。
5
计算结果：
R飞=300m
为了确保安全，爆破时安全警戒半径为400M。
3、警戒与信号
（1）大爆破警戒点，应设在距爆破区400M以外，设警戒点，派专人警戒，并请公安部门协助。
（2）大爆破一天前，将爆破有关事项通知当地政府和群众。
（3）起爆信号
大爆破警戒信号为三次，均为总指挥下令后发出。
第一次－预备信号
第二次－起爆信号
第三次－解除信号
4、大爆破应成立指挥机构
（1）指挥部
（2）技术组
（3）装药堵塞组
（4）安全警戒组
（5）起爆站
5、装药：
（1）药室炸药防潮
药室装药前，用油毛毡与塑料布在其周围铺好，保证炸药不受潮。
（2）装药负责人指定专人按各药室数量分别堆入在洞口附近，并作明显标志，药室装药分组进行，并派专人监督，以免装错，保证爆破质量。
（3）起爆体装入药室前，对其电阻值进行检测，并作好纪录，起爆体安放在药包中央部位，并对号入座。
（4）装药前，将电源全部撤除，洞内只许用绝缘手电筒照明。
6、导洞与药室开挖前，应准确按设计图放样，导洞药室开挖完成后，应复测药室位置与药包断面，以调整装药量。
7、每次洞室爆破后，对石料级配应作严格检查，并有详细记录。
应村水利枢纽坝区溢洪道工程开挖施工技术措施
一、工程概况
溢洪道位于左坝头，紧靠大坝，型式为开敞式溢洪道。
由进水渠、泄水闸、泄水陡槽、跳鼻坎和导水墙等几部分组成。
根据设计提供图示，进水渠底高程为427m，最大开挖高度约30m。
溢洪闸底部程为430m，最大开挖高度约30m，泄水陡槽开挖底高程自427m~365m,最大开挖高度约20m。
开挖总量：
土方12271m3，石方130262m3。
工程地质：
岩石为强弱风化熔结凝灰岩部分出露，岩石级别为X级左右。
二、溢洪道土石方开挖技术措施
（一）土方开挖
土方开挖总量为12271m3，在石方开挖前，必须全部清除，主要考虑到为石方开挖创造条件和石碴利用上坝的质量要求。
土方开挖：
为加快进度，厚度1.0m范围内采用推土机配合人工清除，装载机装汽车运走。
大于1.0m较厚的地段采用1m3反铲直接装汽车清除，并辅以人工清除岩面上残留土。
（二）石方开挖施工技术方案
溢洪道石方开挖属大基槽开挖，对建基面要求不因爆破而破坏，要求极高，为加快施工进度，必须采用机械化施工，为此在技术方案上应着重考虑上述因素。
溢洪道石方开挖，应采用预留保护层的常规方法，保护层开挖，钻孔工作量大，不利于机械化出碴。
因而，这种方法严重的影响溢洪道开挖进度，增加开挖投资，且防震效果也不理想。
为了解决这个问题，我们拟采用三向预裂爆破，即上、下游周边建基面均采用预裂爆破，而后主爆区深孔梯段微差爆破的施工方法。
（三）周边预裂爆破参数的确定
溢洪道两侧边坡及基底面采用预裂爆破，可保护岩体不受破坏。
预裂爆破，就是沿着设计开挖线，按照一定的间距钻一排孔，内装适量直径较钻孔直径小一定比例的炸药卷，在邻近开挖区主体松动爆破之前起爆，爆后沿钻孔连线，产生一条裂缝，达到减震和保护建基面的目的。
在预裂爆破中，最主要的爆破参数是线装药密度和钻孔间距。
它们与地质条件，岩石性质、钻孔和药卷直径，炸药品种，起爆方式以及设计预裂线的平面形状等因素有关。
1、线装药密度Δe
根据岩石抗压渗强度和孔距计算
公式：
Δe=0.36σ0.63.α0.67
式中：
Δe－线装药密度克／米
σ－岩石极限抗压强度克／厘米3
α－钻孔半径厘米
2、钻孔间距A
公式：
A＝（8－12）D
式中：
D－钻孔直径D＝90m
取α=0.9mm
3、钻头直径（孔径）D
D＝90mm
4、孔深τ
τ＝13－18M
5、堵塞长度L
L＝（0.1~0.15）τ
6、钻孔机具
JQ－100A型潜孔钻
7、炸药品种
选用2＃岩石硝铵炸药
8、药卷直径D
D＝32mm
9、引爆方式
采用导爆索引爆
10、装药结构
采用间断装药，由于孔底岩石的夹制力较大，所以底部药卷重量应为中间药卷的2－8倍（经验数据），在堵段以下（1－2）米长度内，装药量适当减少，以免表面岩层被抬动。
溢洪道边坡预裂爆破参数和装药结构成果表
预裂部位
孔径
（MM）
孔深（M）
孔距
（CM）
药卷
中心
间距
（CM）
底部
药卷
重量
（G）
预部
药卷重量
（G）
堵塞
长度
CM）
中部
药卷
重量
（G）
中部药卷线装药密度
（G/M）
全孔线装药
密度
G/M）
进水两侧边坡
90
13
90
50
800
80
150
100
250
300
（四）预裂爆破的施工
1、场地准备和测量放样
在准备进行预裂爆破两侧边坡部位，首先要平整场地，然后放出设计开挖边线，再按照设计孔距放出孔位，作出明显标志，以便造孔。
2、钻孔
采用JQ－100A型潜孔钻造孔，造孔倾斜度应符合设计边坡坡率，打到设计线上，一次到底，并确保足够的钻孔精度，保证预裂爆破后坡面平整。
3、装药堵塞
按设计确定的药卷重量与药卷间距，将药卷绑在竹片上，然后插入孔中，注意竹片要靠在岩石保留区一侧，药包装好以后，孔口段1。
5M用干砂进行堵塞。
4、连接与起爆
首先沿钻孔排铺设一条导爆索作主线，然后把各钻孔中串状药包的导爆索分别连接在主导爆索上。
连接时注意传爆方向，最后在主导爆传爆方向的起端加上雷管，人员撤到安全地带立即起爆。
（五）水平预裂
为减少保护层开挖，拟在溢洪道底部建基岩面上钻水平预裂孔进行预裂爆破，与上部主爆区开挖爆破同时进行，预裂爆破参数同上。
（但装药时要考虑上部岩体重）
（六）溢洪道主爆区石方开挖
1、开挖方案
主要考虑周边基岩不因爆破坏和爆破石料符合上坝石料级配要求，为配合坝体填筑高程上升，拟先开挖跳鼻坎和泄水陡糟段石方，后开挖进水渠。
开挖方案：
采用深孔梯段微差松动爆破
2、主要爆破参数选择
（1）梯段高度H
开挖深度约20M，宜分成二个梯段进行开挖。
第二梯段开挖时与水平预裂同时进行。
H＝10m
（2）钻孔深τ
钻孔倾角为75度，τ＝10.5m
（3）最小抵抗线ω。
ω＝30d
式中：
d－药卷直径d＝70mmω=2.1m
（4）孔距a
a＝Mω取M=0.8a=1.7m
（5）排距b
b=ω=2.1m
（6）钻孔直径D
D＝90mm
（7）单耗q
取q＝0.65（KG/m3）,通过爆破漏斗试验调整
（8）药卷直径d
d=70m
（9）单孔装药量Q
前排：
Q1＝qaωdτ=24.4kg
后排Q2＝1.1×Q1=27kg
（10）堵塞长度I
I=1.5ω=3.0m
堵塞材料为砂土。
（11）装药结构
采用下部偶合,上部不偶合装药
（12）起爆间隔时间
ΔI=25毫秒（1-15段毫秒电雷管）
（13）爆破网路
采用并串联混合电爆网路
（七）开挖区主爆破钻孔与预裂缝的关系
（1）预裂孔与开挖区占孔可同时进行,爆破时按爆破网路设计要求进行.先预裂紧接着主爆区爆破,也可在预裂成形,再进行主爆孔占孔,爆破
（2）主爆孔最后一排孔（即靠近预裂孔）距预裂孔的距离要十分注意调整,以确保预裂效果。
主爆区钻孔平面布置图
三、施工进度安排
主要是根据总工期及上坝强度而安排，在402高程以下，为了抢工期,基本不考虑采用溢洪道开挖料，在达到渡汛高程后，加速预裂爆破，使设计边坡线早形成预缝，为主爆源开挖创造条件。
四、质量保证措施
主要是预裂爆破
1、钻孔精度，是预裂爆破成败的关键，要求孔底与设计线的最大偏离值不超过20厘米，因此，在造孔时对孔倾角应随时检查。
2、造预裂孔应由熟练的操作工担任，并事先作也技术交底，保证造孔精度。
3、严格预裂孔放样工作，并由技术员监督检查。
4、装药引爆，必须按水工建筑物岩石基础开挖工程技术规范（SL47－94）中有关规定执行。
5、钻孔完毕后，需逐孔进行检查，作好记录，并保护好孔口，防止堵塞。
6、预裂壁面的起伏差应在±20cm之内，半孔残留率应保证达到
80％以上。
7、预裂缝宽度宜在1－4厘米之间，但不能少于1厘米。
五、安全保证措施
同大坝堆石料开采安全措施，不另述
六、出碴方法
采用挖土机装15T自卸汽车出碴，合规格的石料作为坝体填筑料上坝，废料弃于左岸堆碴场。
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