开挖钻孔爆破试验大纲.docx
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开挖钻孔爆破试验大纲
开挖钻孔爆破试验大纲
1概述
我公司承建的沐若水电站开挖工程项目包括大坝坝肩及基坑开挖、混凝土系统场平、砂石系统场平、料场覆盖层剥离及毛料开采，石方开挖总量390多万方，最高月开挖强度达15万方，主要采用钻孔梯段爆破法施工。
开挖爆破与其它工程项目如锚喷支护、灌浆、混凝土浇筑等存在交叉施工干扰，爆破安全问题突出。
部分工程项目开挖质量要求高，大坝基坑开挖施工难度较大。
2试验依据
爆破试验依据主要有：
（1）水电水利工程爆破施工技术规范（DL/T5135－2001）；
（2）水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范（SL47－94）；
（3）爆破安全规程（GB6722－2003）；
（4）合同文件有关爆破施工的规定。
3试验目的
为满足开挖质量要求，确保保留岩体及临近建筑物的安全稳定，需进行专项或结合生产性爆破试验，以取得适当的爆破参数。
通过梯段爆破及预裂爆破试验，为施工提供合理的孔网布置和线装药密度等参数，以获得最优的岩石爆破破碎效果及坡面开挖质量；通过组织大区开挖爆破起爆网络试验，确保起爆网络完全传爆，达到在大规模开挖爆破时，通过起爆网络技术控制最大单段起爆药量，从而达到控制并降低爆破震动效应的目的；通过爆破振动衰减规律测试，寻求适合当地地质条件的爆破振动衰减规律经验公式，以预报爆破震动量级，控制爆破规模，降低爆破震动效应，确保爆区周围被保护建筑物安全稳定。
4试验内容
4.1爆破材料性能试验
（1）通过爆破网络传爆试验，检查导爆索、导爆管雷管等在网络中各种联接方式的传爆可靠性及网络的安全性；
（2）通过在厂家配合下作炸药猛度、殉爆试验，检验炸药的爆炸性能。
4.2爆破参数试验
爆破参数试验的主要内容有：
（1）确定适合本工程地质条件、岩体特性的预裂爆破、光面爆破和梯段爆破参数；
（2）确定采用有或无岩体保护层孔底设柔性垫层一次爆破法参数；
（3）确定采用有或无岩体保护层水平预裂一次爆破法参数；
（4）确定各种特殊开挖方法，如坑、槽开挖爆破参数。
4.3爆破破坏范围及地震效应试验
爆破破坏范围及地震效应试验的主要内容有：
（1）观测爆破对地表、地下岩体的破坏情况及对邻近建筑物或防护目标的爆破影响情况，判断它们的安全性，为调整爆破参数及控制爆破规模提供依据；
（2）通过爆破质点振动速度衰减规律测试，利用得到的数据资料，对如下的爆破振速衰减公式进行回归计算，得到适合当地地质条件的振速计算公式，为爆破施工参数的选择提供依据。
V=K（
/R）a
其中：
V：
质点振动速度（cm/s）；
Q：
药量（Kg）；
R：
爆源至测点距离（m）；
K，a：
与地质条件有关的系数，通过试验测试求得。
5试验施工程序
本试验主要施工程序为：
爆破参数试验
试验准备爆破材料性能试验试验总结
爆破地震效应试验
6爆破试验准备
爆破试验前，应根据工程总体施工安排初步确定爆破试验时间、场地，成立专门组织机构以确保试验工作各环节有效落实，完成原材料、设备仪器的调研与采购工作。
7爆破材料性能试验
（1）在厂家配合下做炸药猛度、殉爆试验，检验炸药的爆炸性能。
（2）在目前开挖施工区结合生产进行爆破网络传爆试验，检查导爆索与导爆索、导爆索与导爆管、导爆索与雷管、导爆管与雷管等联结方式以及网络传爆的可靠性。
8爆破参数试验
8.1试验安排及爆破参数选择
8.1.1试验安排
根据工程开挖施工区地形地质条件，结合施工安排，爆破试验计划在右坝肩EL.520m～EL.495m及厂房砂石料场进行共8组爆破试验，具体如下：
（1）以EL.505m马道外边线为界，将右坝肩EL.520m～EL.505m梯段分为前后两个爆区，前爆区进行2组7.5m高梯段爆破参数试验；后爆区先进行12m高梯段爆破参数、边坡预裂（光面）爆破参数试验，待出渣及工作面清理完成后，再进行水平建基面保护层（3m厚）开挖爆破（预裂或柔性垫层）参数试验。
（2）以EL.495m马道外边线为界，将右坝肩EL.505m～EL.495m梯段分为前后两个爆区，前爆区进行10m高梯段爆破参数试验；后爆区同时进行10m高梯段爆破参数、边坡预裂（光面）爆破参数及水平建基面无保护层开挖爆破（预裂或柔性垫层）参数等试验。
（3）在厂房砂石料场进行2组10m高梯段爆破参数试验，以确定适合毛料粒径要求的孔网参数。
（4）梯段爆破试验规模为：
长×宽×高＝30m×24m×（7.5～12）m；保护层爆破试验规模为：
长×宽×高＝30m×（9～11）m×3.0m。
8.1.2爆破参数选择
本工程坝址基岩主要为砂岩，岩石坚固性系数一般在7～14，岩体松动爆破炸药单耗在0.3～0.5kg/m3，掏槽爆破单耗在0.7～1.0kg/m3，按岩体风化程度取高低值。
根据我公司类似地质条件的工程施工经验，初拟爆破试验参数如表8-1、表8-2。
表8-1深孔梯段爆破试验参数表
岩石类别
试验项目
孔径（mm）
孔深
（m）
孔距
（m）
排距
（m）
单耗（kg/m3）
线装药密度（g/m）
单响药量（Kg）
备注
强或
中等
风化
岩体
边坡预裂
105
15~20
1.0
/
/
330
<50
水平预裂
105
9~11
1.0
/
/
350~360
<40
深孔梯
段爆破
105
76
7.5
4.0
3.0
3.5
2.4
0.35
/
<300
105
76
10
4.0
3.5
3.5
2.0
0.43
0.40
/
<300
<50
105
12
4.0
3.5
0.43
/
<300
微风
化或
新鲜
岩体
边坡预裂
105
15~20
0.8~1.0
/
/
380~400
<50
水平预裂
105
9~11
0.8~1.0
/
/
390~410
<40
深孔梯
段爆破
105
76
7.5
4.0
3.0
3.0
2.0
0.41
0.43
/
<300
105
76
10
4.0
3.0
3.0
1.8
0.51
/
<300
<300
105
12
4.0
3.0
0.50
/
<300
注：
1．试验梯段高度分别为7.5、10m、12m，共进行6组爆破试验；
2．水平建基面不留保护层时，采用钻孔直径为76mm，单响药量控制在50kg以内，孔底设20cm厚锯末作为柔性垫层材料；
3．水平建基面采用水平预裂爆破时，控制主爆孔孔底距建基面0.7~1m，单响药量在150kg以内。
4．在距离边坡10m范围内的主爆孔最大单响药量控制在200kg以内。
表8-2保护层爆破试验参数表
岩石类别
试验项目
孔径（mm）
孔深
（m）
孔距
（m）
排距（m）
单耗（kg/m3）
线装药密度（g/m）
单响药量（Kg）
备注
强或
中等
风化
岩体
水平预裂
105
9~11
1.0
/
/
320
<50
浅孔爆破
76
1.8
3.0
2.8
0.31
/
<150
42
2.7
2.0
1.0
0.32
<20
孔底柔性垫层
微风
化或
新鲜
岩体
水平预裂
105
9~11
0.8~1.0
/
/
350~380
<50
浅孔爆破
76
2.5
3.0
2.5
0.35
/
<150
42
2.7
1.7
1.0
0.38
<20
孔底柔性垫层
注：
1．水平预裂爆破与孔底设柔性垫层爆破试验相结合进行；
2．采用20cm厚锯末作为柔性垫层材料。
8.2火工材料用量
爆破材料性能试验与爆破参数试验一共所需火工材料用量详见表8-3。
表8-3爆破试验材料
序号
材料名称
规格
单位
数量
用途
备注
1
非电毫秒雷管
1～18段
发
1200
网络传爆
双发起爆
2
导爆索
普通型
m
6000
孔内传爆
3
乳化炸药
Φ25～32mm
t
3.0
保护层、预裂
4
乳化炸药
Φ60～90mm
t
12
梯段爆破
5
火雷管
8#
发
12
起爆网络
8.3爆破试验钻孔机械选择
缓斜坡及深水平预裂爆破孔选用潜孔钻造孔，利用样架导向控制孔向；陡坡比预裂孔及浅水平预裂孔、声波测试孔、深梯段爆破孔选用高风压钻机或液压钻机造孔；浅梯段爆破孔采用手风钻造孔。
机械选型必须确保造孔工作在技术上可行、经济上合理。
钻孔机械见表8-4。
表8-4爆破试验钻孔机械选型表
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
使用范围
备注
1
液压钻机
ROCD7
台
2
梯段爆破孔、马道水平孔
孔径76～89mm
2
高风压钻机
CM351
台
2
梯段爆破孔、声波测试孔
孔径105mm
3
潜孔钻
YQ-100B
台
6
斜坡预裂及深水平预裂孔
样架导向
孔径105mm
4
手风钻
YT-28
台
15
浅梯段爆破孔、马道水平预裂孔
孔径42mm
8.4爆破试验工序实施要求
为确保爆破试验效果，应按照爆破设计要求严格控制每一道施工工序。
（1）测量放样
测量人员必须严格按试验块爆破设计进行放样，用红油漆标出孔位并按设计图编写孔号，实测各炮孔孔口位置，计算实际孔深。
（2）钻孔
潜孔钻机必须制作专门钻孔样架，并且严格按测量放样进行施工，不得随意移动样架和孔位；CM351钻机必须性能较好。
预裂孔孔位允许偏差在开口线方向上必须控制在±5cm以内；主爆孔孔位允许偏差必须控制在±20cm以内。
开钻前，现场值班技术人员、施工员或质检人员采用特制量角器及吊垂线对钻孔样架角度进行校核后，将样架固定牢；在钻孔过程中，随时检查校正钻孔角度，要求预裂孔钻孔角度误差控制在±0.38°以内，主爆孔钻孔角度误差控制在１°范围内；造孔完成后，质检人员必须逐孔进行孔深检查，其中预裂孔孔深要求偏差控制在±5cm以内，施工预裂孔控制±10cm以内，主爆孔控制在±20cm以内。
（3）装药
严格按照爆破设计要求的单孔药量、堵塞长度等参数进行装药施工，特别要求对预裂孔、柔性垫层孔进行严格控制，以满足爆破试验条件。
（4）联网、起爆
为保证爆破试验能够做到万无一失，联网和起爆必须由经验丰富的炮孔严格按照爆破设计进行施工，预裂孔孔间必须采用1#非电毫秒雷管进行分段引爆。
起爆前必须对爆破网络进行认真检查。
（5）预裂面外观质量的观测
预裂面清理出来以后，技术部会同质量部、测量队及时对预裂面的成型质量（包括壁面平整度、残孔率以及爆破裂隙等）进行观察、检查测量，并现场照相，做好资料的统计收集工作。
9爆破试验测试
9.1岩体开挖质量及破坏范围声波测试
（1）宏观调查和地质描述
有下述情况之一时，判断为爆破破坏：
①发现爆破裂隙，或裂隙频率、裂隙率增大；
②节理裂隙面、层面等弱面张开（或压缩）、错动；
③地质锤锤击发出空声或哑声。
（2）弹性波纵波波速测试
①工作原理
弹性波在岩体的传播速度大小与岩体的动弹性系数和密度有关，主要取决于岩性、岩体构造、风化破碎程度、岩体内应力状况等因素，受爆破破坏的岩体，上述指标相应降低，其传播速度变小，且波形变差，利用此差异来判断爆破破坏影响范围及影响程度。
②声波探测方法
采用跨孔透射波的方法进行声波探测。
具体操作方法为：
在爆破试验区水平建基面以上至少10m高度开始进行测试孔钻孔（孔径105mm），孔底控制在建基面以下10m；平面上沿爆区长边方向布置2组测试孔，每组3个孔按边长为10m进行等边三角形布置。
进行爆前爆后声波对比测试。
③判断爆破破坏标准
弹性波纵波波速测试方法判断爆破破坏标准以η来衡量：
η=1-（Cp2/Cp1）。
式中Cp1——爆破前波速；
Cp2——爆破后波速。
当η＞10%判断为爆破破坏或基础岩体质量差。
此项测试工作将委托中国长江水利委员会长江勘测规划设计研究院负责实施，我部配合钻孔、灌水等工作。
9.2爆破地震效应测试
（1）爆破地震效应测试。
爆破地震效应测试系统由三向传感器与自记仪组成。
三向传感器选用中国成都扩普测控科技公司生产的PS－4.5Ⅲ型，自记仪也选用该公司生产的UBOX5016Ⅲ型。
传感器安装时，先在测点处岩石上修整出一个平台或浇注一个混凝土墩，再用膨胀螺丝和压板将传感器固定好，安装时注意传感器的方向，然后用覆盖物将其遮盖，避免爆破飞石打坏仪器。
（2）爆破振动衰减规律公式
结合爆破试验进行质点振动速度衰减规律测试。
每次爆破试验布置5个测点，每个测点测两个方向，共计60个测线。
通过测试，利用得到的数据资料，对如下的爆破振速衰减公式进行回归计算，得到适合当地地质条件K、a值，为爆破施工参数的选择提供条件。
V=K（
/R）a
其中：
V——质点振动速度（cm/s）；
Q——爆破药量：
集中起爆取总药量；分段起爆取最大段药量（kg）；
R——爆源几何中心至测点或建筑物、防护目标距离（m）；
K，a——与地质条件、岩体特性等有关的系数，通过试验测试求得。
9.3爆破测试仪器设备配置
仪器设备配置见表9-1。
表9-1爆破测试仪器设备配置表
序号
仪器名称
型号
单位
数量
备注
1
超声波测试仪
SY-1
台
1
2
换能器
圆管式
支
2
钻孔声波测试
3
自记仪
UBOX5016Ⅲ
套
1
4
采集、分析处理软件
DASP
套
1
配便携式计算机
5
三向传感器
PS－4.5Ⅲ
套
1
6
照相机
台
1
10资料整编及试验成果
10.1资料整编
爆破试验完成后，及时收集、整理、分析爆破试验过程各阶段设计参数和测试数据，形成爆破试验总结报告。
其内容主要包括：
（1）试验场地的地形、地质情况（附相关照片）；
（2）试验内容及程序；
（3）试验后选定的爆破参数（附各次爆破成果及照片）；
（4）地表、地下岩体的破坏情况及范围（附相关布置图、照片及弹性纵波波速测试成果）；
（5）图纸及其他内容。
10.2爆破试验成果应用
（1）通过梯段爆破试验，优化爆破参数，改善爆破效果；通过预留保护层或无保护层水平建基面开挖爆破对比性试验，确定开挖方法，以期加快施工进度，降低工程成本；
（2）掌握爆破对地表、地下岩体破坏情况和范围，以利于实现安全爆破；
（3）掌握不同类别爆破质点振动衰减规律，对新浇混凝土、灌浆、预应力锚索及喷混凝土等附近的爆破按允许的质点振动速度设计爆破参数，实现控制爆破。
11试验组织机构
为确保沐若水电站爆破试验能够顺利进行，特成立爆破试验小组。
（1）机构组成
组长：
王晖
副组长：
段善平易永忠郭峰付建平肖尊解
参加成员：
余金水陈歆谢云华罗来仙彭勇张泽远郭大军林玲王琨以及现场相关施工、技术、质检人员
（2）成员及部门职责：
组长负责试验总体部署和协调；
副组长负责试验组织机构运行与现场协调；
技术部负责方案编制、技术交底和技术指导；
开挖工区负责施工组织；
施工部负责施工协调；
质量部负责第一手资料的采集和记录及工程量签证；
合同部负责工程量结算；
安全部监督现场安全文明施工；
科研项目部负责测量放样及测试；
机电物资部负责火工材料的供应。
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