爆破作业施工措施.docx
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爆破作业施工措施
第一章综合说明2
1.1工程概况2
1.2水文气象条件3
1.3工程地质条件3
第二章爆破作业施工5
2.1改线公路边坡爆破作业施工5
2.2改线交通洞爆破作业施工9
2.3引水隧洞爆破作业施工11
2.4爆破安全12
2.5爆破试验14
第三章质量保证措施18
第四章安全文明施工措施19
第一章综合说明
1.1工程概况
地洛水电站工程位于四川省凉山州布拖县和金阳县境内的金沙江一级支流西溪河干流上，是西溪河干流梯级开发的第四个梯级电站，为闸坝引水式开发。
西溪河是金沙江左岸的一级支流，流域面积2902km2，自河源至河口，河道长174km，天然落差2773m。
取水枢纽位于布拖县地洛乡上游4.5km的扎台村附近左岸处，通过长13665.25m的隧洞，引水至花坪子对岸，在金阳县牛坪子沟上游约620m处建地下厂房发电，厂址距布拖县城约85km，距上游梯级电站联补厂房约25km。
地洛水电站工程开发任务主要为发电，兼顾下游生态环境用水要求。
水库正常蓄水位1217.00m，总库容为272万m3，调节库容27万m3，具有日调节性能。
引水隧洞长13665.25m，压力管道长481.2m，电站设计水头286.0m，设计引用流量42m3/s。
电站装机2台，单机容量50MW，总装机容量100MW，多年平均年发电量4.4557亿kW.h，年发电利用小时数4456h。
1.1.2工程布置
1.1.2.1引水系统布置
本标段承担11+980~13+749.509引水隧洞的的
地洛水电站引水系统由进水闸、引水隧洞、调压室、阀室、埋藏式压力管道等建筑物组成。
引水隧洞全长13665.25m，设计引用流量为42m3/s，洞径D=4.2m，纵坡i=2.799‰的有压隧洞，洞内水流流速3.03m3/s。
引水隧洞线路为了便于布置施工支洞和穿过6条支沟，在平面布置时设5个拐点。
为施工方便和节省投资，所有隧洞开挖断面为马蹄形，砼衬砌段成洞洞型为圆形。
根据岩石分类进行不同的衬砌，Ⅱ类围岩段素喷混凝土10cm防渗减糙，顶拱开挖半径2.9m，底板开挖宽度4.0m，为减小糙率和方便检修，洞底采用20cm的素混凝土找平；Ⅲ类围岩段采用单层钢筋混凝土衬砌，顶拱开挖半径2.5m，底板开挖宽度3.8m，衬厚40cm；Ⅳ、Ⅴ类围岩段，内水压力小于60m，顶拱开挖半径2.5m，底板开挖宽度3.8m，双层钢筋混凝土衬砌，衬厚40cm；Ⅳ、Ⅴ类岩石段内水压力大于60m，顶拱开挖半径2.6m，底板开挖宽度3.8m，双层钢筋混凝土衬砌，厚50cm。
对Ⅳ类、Ⅴ类围岩进行固结灌浆处理。
隧洞顶拱120°范围内采用回填灌浆，Ⅳ、Ⅴ类围岩地段全断面进行固结灌浆。
带上室的水室式调压室井筒断面为圆形，内径6.00m，底板高程1166.80m，穹顶高程1243.30，相应井高76.5m，最高涌浪水位1239.86m，最低涌浪水位1173.12m，阻抗孔布置于井筒底板上，孔口直径2.0m，井上部上下游侧各布置20m长的城门洞型（b×h=7×8.3m～7×9.3m）上室，调压室采用现浇钢筋混凝土衬砌，衬厚1.0m。
调压室井筒四周进行固结灌浆和锚杆加固处理。
在调压室顶部设置通气洞兼做交通洞，断面型式为城门洞型，尺寸为4.5m×5.3m（宽×高）。
调压室后接压力管道，在压力管道上平段设蝶阀门室，内设事故阀门，阀门尺寸为3.25m（直径），阀室采用钢筋混凝土衬砌，周边进行固结灌浆处理。
压力管道采用斜井布置，根据施工能力在高程1029.00m增设一平段，压力管道由三个平段、两个斜井组成，斜井段与水平面夹角50°。
压力管道由上平段、上斜井段、中平段、下斜井段和下平段组成，主管总长438.04m，内径3.25m，最大流速5.06m/s，最长支管长43.18m，支管内径2.3m，最大流速5.05m/s。
每条支管末端与球阀相连。
压力管道全部采用钢板衬砌。
外包60cm厚微膨胀混凝土。
并对平段混凝土顶拱进行回填灌浆处理，对Ⅳ类、Ⅴ类围岩进行固结灌浆处理。
经初步结构计算，为了降低施工难度，高水头部分钢管采用了高强钢，钢管采用Q345C钢材和16MnR钢材。
压力管道主管在管0+000.00～管0+157.15之间用Q345C钢材，壁厚度为16～28mm，主管在桩号管0+157.15m以后壁厚度为28～34mm，16MnR钢材用于支管和岔管，岔管壁厚为46mm；支管壁厚度为24mm。
为了保证钢管抗外压稳定，在主管沿线每2.0m设置一道高25cm厚20mm的加劲环。
1.1.1.11.1.2.2厂区建筑物布置
地下厂房一带地面高程910～1075m，基岩主要为西王庙组（∈2x①）粉砂岩夹岩屑砂岩和陡坡寺组工区第二层（∈2d②）厚层白云岩。
厂房顶拱垂直埋深120～153m、侧向水平埋深126～130m，位于西王庙组第一层砂岩夹岩屑砂岩（∈2x①）之新鲜岩体中，拱顶以上新鲜岩体厚度43～64.5m（1～2倍洞高），岩体新鲜较完整，为层状结构，地下水活动中等，围岩类别为Ⅲ类，存在不稳定岩块。
地洛水电站地下厂房主要建筑物有主厂房、副厂房、尾水建筑物、GIS室、绝缘油室、进厂公路及进厂交通洞及排水洞。
地下厂房在平面上顺河流方向依次布置副厂房、安装间、主厂房及尾水洞，GIS室和绝缘油室布置在上游侧河边平台，通过母线廊道与厂房电气廊道相接，尾水洞与下游河床相接。
进厂公路沿河边打交通洞从安装间外侧进厂。
尾水洞挂口段进行了部分清理，以满足出流顺畅和不抬高下游尾水位。
地洛电站地下厂房推荐两台机方案，安装高程为▽889.40m，水轮机层高程为▽891.40m，发电机层高程为▽898.158m，轨顶高程为▽906.967m，主厂房尺寸为（长×宽×高）52.30m×15.6m×33.912m，主机间长32.80m，安装间长19.50m，副厂房尺寸为（长×宽）21.8m×15.6m，电站最低尾水位为897.2m，正常尾水位为897.76m，设计洪水位为903.86m，校核洪水位为905.54m。
地洛水电站工程主要建筑物包括：
首部枢纽挡水建筑物（左岸非溢流坝段、泄洪冲沙潜孔坝段、右岸非溢流坝段）、首部枢纽左岸取水建筑物（拦沙坎、进水闸）、引水系统建筑物（引水隧洞、水室式调压室、管道进口阀室、压力管道）和厂区枢纽建筑物（地下主厂房、地下副厂房、电气廊道、尾水建筑物、GIS室、绝缘油室及进厂公路、交通洞等）。
序号
断面编号
开挖半径
长度（m）
每延米开挖方量
备注
1
E-2型
R1=515cm
R2=585cm
176
68.7
适用于Ⅲ类围岩
2
E-3型
R1=533cm
R2=603cm
70
84.7
适用于Ⅳ类围岩
3
E-4型
R1=553cm
R2=623cm
40
89.4
适用于Ⅴ类围岩
4
E-5型
R1=573cm
R2=643cm
60
94.1
偏压段、明洞段、及Ⅳ、Ⅴ类围岩进出口段
尼日河引水隧洞洞线较长，沿线穿过两个沟，洞挖尺寸根据岩石开挖类别而定，开挖参数见下表：
序号
断面编号
开挖尺寸
长度（m）
每延米开挖方量
备注
1
A型
R=330.33cm
宽度580cm
高度682.76cm
252
36.72
适用于I，II类围岩
2
B型
R=330.33cm
宽度580cm
高度682.76cm
2766.84
36.72
适用于Ⅲ类围岩
3
C型
R=340.33cm
宽度600cm
高度700cm
1060.28
38.9
适用于Ⅳ类围岩
4
D型
R=360.33cm
宽度640cm
高度740cm
532.12
43.79
适用于Ⅴ类围岩
1.2水文气象条件
工程区属川西南地亚热带干热、半干热气候区，光热资源，日照充足，晴朗多风，无霜期长，昼夜温差大，冬春季干旱少雨雪，气候干燥，降雨多集中在盛夏季节。
气温：
年平均气温17.8℃；极端最高气温40.9℃，极端最低气温-3.3℃。
降水：
年平均降水量748.4mm，年平均降水日数为143天，多年平均蒸发量为1395.6mm。
风：
年平均风速0.9m/s，多为东南风，最大风速15.3m/s。
湿度：
多年平均相对湿度68%。
1.3工程地质条件
1.3.1改线交通洞
工程区地形陡峭，基岩裸露，局部地表浅层覆盖，出露地层为紫红色岩屑凝灰质砂岩夹灰绿色沉凝灰岩。
公路隧道穿越地层为紫红色岩屑凝灰质砂岩夹灰绿色沉凝灰岩，岩石致密坚硬，岩体较完整。
构造上位于开建桥穹隆北西侧陡倾裂隙中，层间错动带较发育，层面产状N60~70°E/NW∠25~30°。
隧洞洞身段围岩以Ⅲ类为主；进出口岩体卸荷强烈，裂隙较发育，围岩以Ⅳ类为主，且隧道进口在一定程度上受偏压影响，出口上覆岩体较薄，施工时必须采取相应措施。
公路沿线路基较稳定，无滑坡、大型崩塌等不良地质情况，但部分陡坡岩体裂隙发育，存在岩块崩脱现象。
公路沿线冲沟发育，水流季节性分布明显。
工程区域地下水主要为裂隙渗水，受岸坡陡峻影响，地下水埋置较深，对线路布置影响小。
参照瀑布沟水电站设计地震基本烈度，尼日河闸首改线公路构筑物和桥梁设计地震基本烈度采用Ⅶ度，地震动水平加速度系数采用0.1。
1.3.2引水隧洞
现根据地形地质、地层岩性，岩体结构类型及水文地质特征将引水隧洞分为九个工程地质段。
引水隧洞主要置于火山熔岩、火山碎屑岩和花岗岩中，岩体以块状～层状结构的Ⅱ、Ⅲ类围岩为主，成洞条件较好，但应考虑深埋洞段防治岩爆的工程措施。
卡尔沟、乌格沟等过沟段，其上覆岩体厚度仅10～40m，岩体卸荷及透水性均较强，成洞条件差，需有相应的支护处理和排水设施。
F1、F2和F8等断层破碎带与洞线呈大角度相交，以及局部不利结构面组合，围岩质量差，为Ⅳ～Ⅴ类围岩。
当采取一定的工程措施后，对洞径不大的引水隧洞成洞是可行的。
隧洞出口段凝灰岩风化卸荷较强，裂隙发育，且存在顺坡结构面，岩体完整性差，加之自然边坡高陡，须采取有效的工程措施，以改善出口成洞条件和洞脸边坡稳定条件。
第二章爆破作业施工
2.1改线公路边坡爆破作业施工
2.1.1参数设计
1、预裂爆破设计
A、钻孔机具为YT-28型手风钻，炸药直径为φ32。
① 炮孔间距。
a=（7~12）D
式中a--------炮孔间距，mm；
D-------钻孔直径，mm；
根据相关工程经验，取值12，a=500mm；
②不偶合系数
Dd=D/d=2~5
式中Dd--------不偶合系数；
D、d------分别为钻孔、药卷直径，mm。
取Dd=2.6
③线装药密度
按《水利水电工程施工手册》（土石方工程）介绍的公式：
Qx=0.042a0.6σ0.63
计算结果Qx=186.9g/m，结果偏大，采用修正结果Qx=149.3g/m（参见《水利水电工程施工手册》（土石方工程））。
孔底药量加大2倍。
4钻孔深度
一次钻孔深度为2~3m。
⑤装药结构
采用间隔装药，将炸药切成细条绑在导爆索上，中间用包装箱纸间隔堵塞。
导爆索连接后与毫秒非电管相连，先行起爆。
堵塞长度0.6m。
B、采用Y4型支架式潜孔钻，炸药直径φ32，钻孔直径110mm。
① 炮孔间距。
a=（7~12）D
式中a--------炮孔间距，mm；
D-------钻孔直径，mm；
根据相关工程经验，取值8，a=900mm；
②不偶合系数
Dd=D/d=2~5
式中Dd--------不偶合系数；
D、d------分别为钻孔、药卷直径，mm。
取Dd=3.43
③线装药密度
按《水利水电工程施工手册》（土石方工程）介绍的公式：
Qx=0.042a0.6σ0.63
计算结果Qx=265.91g/m，结果偏大，采用修正结果Qx=212.4g/m（参见《水利水电工程施工手册》（土石方工程））。
孔底药量加大2倍。
5钻孔深度
一次钻孔深度为10m。
⑤装药结构
采用间隔装药，将炸药绑在竹片上与导爆索相连，导爆索连接后与毫秒非电管相连，先行起爆。
2、爆破孔设计
A、采用YT-28型手风钻时，炸药直径φ32
①爆破孔孔径、孔间排距、深度和倾角
爆破参数与装药量
经验公式
说明
钻孔直径（mm）
42
钻孔倾角
90°（直孔）
钻孔深度L（m）
L=（0.8~0.95）H
L=（0.8~0.95）×3
L=2.4~2.85
取L=2.5
H为梯段高度
炮孔间距a（m）
a=（0.5~1.0）L
a=1.25~2.5
取a=1.3
炮孔排距b（m）
b=（0.8~1.0）a
b=1.04~2.5
取b=1.2
梅花形布孔
底板抵抗线W1（m）
W1=（0.4~1.0）H
W1=1.2~3
取W1=1.3
单孔药量Q（kg）
Q=（0.6~0.7）qW1aH
Q=1.21~1.42
取Q=1.25kg
取q=0.4kg/m3
炸药类型为硝铵炸药，单响药量最大为62.5kg，一次总装药量最大为187.5kg。
B、采用Y4型支架式潜孔钻，炸药直径φ32，钻孔直径110mm。
爆破参数与装药量
经验公式
说明
钻孔直径（mm）
110
钻孔倾角
75°
钻孔深度L（m）
L=H/sin75°
L=10
H=10.16~12.07
H=9.66m
H为梯段高度
炮孔间距a（m）
a=m（0.8~1.4）W1
a=2~3.5
取a=2.2
炮孔排距b（m）
b=W
b=2.2
梅花形布孔
底板抵抗线W1（m）
W1=n（20~40）D
W1=2.2~4.4
取W1=2.2
单孔药量Q（kg）
Q=qaW1L
Q=19.36
取q=0.4kg/m3
爆破孔装药采用连续装药方式；
最后一排炮孔距预裂孔间距为1.1m；
炮孔堵塞长度为1.4m；
炸药类型为硝铵炸药，单响药量最大为96.8kg，一次总装药量最大为500kg。
2.1.2爆破作业安全
（1）飞石预防措施
A、减小装药集中度，针对地质条件改变局部装药结构。
B、加强堵塞，必要要采用韧性好、重量大、强度高的材料覆盖爆区。
C、控制飞石方向，安排合适的方向作为起爆前沿。
D、爆破孔起爆顺序从外到内，毫秒微差挤压爆破，按1段、3段、5段进行起爆。
E、设置避炮棚，避炮棚应防止飞石反弹伤人。
（2）早爆事故的预防
A、导火索速爆燃事故的预防。
导火索常因受潮、内层线断裂、压扁变形、受高温影响等原因使药芯出现沟槽、燃烧时产生沟槽效应引起早爆。
其预防措施为：
1）购买合格的导火索；
2）按要求贮存保管，库房通风良好，保持干燥，并应做好使用时的防潮工作；
3）运输过程中避免受压、碰撞而引起变形；
4）不得使用受潮、变形等不符要求的导火索。
（3）迟爆事故的预防
迟爆的主要原因是使用变质的雷管，起爆能不够，未能及时引爆炸药，仅使炸药燃烧，过一段时间才转为爆炸；使用塑料导爆管时，由于先的石渣砸断导爆管，无法使后爆的炸药起爆，但在先爆药室内高温高压作用下，使未爆药室内的炸药自燃而发生爆炸；此外，起爆体炸药变质也会发生迟爆。
迟爆事故通常在数十分钟内发生，避免迟爆事故的防护措施如下：
A、进行大爆破时，使用可靠的起爆体，采用复式起爆网络，确保正常起爆；
B、严格遵守操作规程，精心施工，加强检查。
较大规模的爆破，爆后应适当推迟进入工作面。
（4）拒爆事故的预防
1）拒爆的原因
A、炸药质量不好或过期变质拒爆；
B、导爆索漏接或轧断、搭接不好或切头受潮、锐角或直角无过渡传爆、导爆索断药或浸油、雷管反接等引起拒爆；
C、非电导爆管网络由于雷管接头不好，连接器有杂物等质量问题、导爆管质量问题不传爆、漏接等引起拒爆。
D、导火索受潮、断药、连接处加工不良、漏点火等原因发生拒爆；
E、装药、堵塞作业时损坏线路，孔内部分炸药熔解，管道效应等原因拒爆。
2）拒爆防止措施
防止拒爆的安全措施关键在严格操作规程：
A、严格检查雷管、炸药、导爆索等质量，凡不合格品应予以报废；
B、装药、堵塞，采取有效的防水、防潮措施；
（4）交通管制、安全警报设置及作业检查制度
A、施工区采取交通管制，交通管制期间任何车辆、行人、牲畜不得通行；
B、规定爆破作业时间，在规定时间内放炮，放炮时设置安全岗，安全距离规定方圆500米，放炮前对爆破作业区方圆500米内车辆、行人、牲畜等进行清除，确保作业安全。
对危险区域内的生产设施和设备应采取防护措施；
C、爆破作业区域内设置警报器，按四级进行控制：
第一次响一声，延长约2秒；第一次与第二次间应间隔1分钟；
第二次响二声，第一声与第二声间隔约1秒，第二声延长约3秒；
第二次与第三次间应根据交通管制人员通知确定，当确定爆破作业区域内可以放炮时，可拉响第三次警报，但距第二次拉响警报不得少于5分钟；
第三次响三声，前两声可按前两次警报声执行，第三声应延长5秒。
当警报响完后立即引爆爆炸物。
第四次警报声为解除警报，连续拉响两次，时间不得超过1秒。
确认爆破作业区域内无瞎炮处理或其它放炮作业时，管理警报器人员应用对讲机通知交通管制人员，解除安全警戒。
D、放炮作业前应由专职的安全检查人员检查单孔装药量及总用药量，并做好检查记录，检查记录经专职安全人员签认后方可进行爆破。
项目质安部对爆破作业随机抽查，对不符合要求及没有履行检查制度的施工行为限期进行整改，整改不合格不准进行爆破作业。
2.2改线交通洞爆破作业施工
2.2.1参数设计
1、光面爆破设计
A、最小抵抗线W
W=（7~20）d
式中W-----最小抵抗线（mm）
d------钻孔直径（mm）
W=294~840mm，取值75cm。
B、炮孔间距a
a=（0.6~0.8）W
式中W-----最小抵抗线（mm）
a------炮孔间距（mm）
a=450~600mm，取值550mm。
C、单孔装药量Qx，用线装药密度表示。
Qx=qaW
式中W-----最小抵抗线（m）
a------炮孔间距（m）
q------松动爆破单位耗药量，取值0.43kg/m3；
Qx=177g/m，取值170g/m。
2、各爆破孔参数详见下表:
表2-2
断面编号
断面积
单位岩体炸药消耗量q（kg/m3）
钻孔数量
备注
E-2型
68.7
q=（（f-3）/3.8）1/2+L1K1η/S）K2K3Fs（50/S）1/2
q=1.00kg/m3
N=12S1/2*1.1
N=110
适用于Ⅲ类围岩
E-3型
84.7
q=（（f-3）/3.8）1/2+L1K1η/S）K2K3Fs（50/S）1/2
q=0.97kg/m3
N=12S1/2*1.1
N=122
适用于Ⅳ类围岩
E-4型
89.4
q=（（f-3）/3.8）1/2+L1K1η/S）K2K3Fs（50/S）1/2
q=0.96kg/m3
N=12S1/2*1.1
N=125
适用于Ⅴ类围岩
E-5型
94.1
q=（（f-3）/3.8）1/2+L1K1η/S）K2K3Fs（50/S）1/2
q=0.95kg/m3
N=12S1/2*1.1
N=129
偏压段、明洞段、及Ⅳ、Ⅴ类围岩进出口段
表2-3
断面编号
断面积
每个炮孔炸药用量q（kg）
一次开挖总用量
周边孔平均用药量
掏槽孔的炸药用量
辅助孔的平均用药量
底板孔炸药量
E-2型
68.7
qd=qV/N
qd=1.49kg
Q=Nqd
Q=163.89
qp=aWlp（0.5~0.9）q
qp=0.99
qcut=1.25Q/N
qcut=1.86
qn=（Q-（qcutNcut+qpNp+qfNf））/（（N-（tNcut+Np+Nf））
qn=1.78
qf=1.2Q/N
qf=1.79
E-3型
84.7
qd=qV/N
qd=1.47kg
Q=Nqd
Q=176.17
qp=aWlp（0.5~0.9）q
qp=0.96
qcut=1.25Q/N
qcut=1.81
qn=（Q-（qcutNcut+qpNp+qfNf））/（（N-（Ncut+Np+Nf））
qn=1.66
qf=1.2Q/N
qf=1.73
E-4型
89.4
qd=qV/N
qd=1.15kg
Q=Nqd
Q=143.26
qp=aWlp（0.5~0.9）q
qp=0.69
qcut=1.25Q/N
qcut=1.43
qn=（Q-（qcutNcut+qpNp+qfNf））/（（N-（Ncut+Np+Nf））
qn=1.36
qf=1.2Q/N
qf=1.38
E-5型
94.1
qd=qV/N
qd=1.05kg
Q=Nqd
Q=135.52
qp=aWlp（0.5~0.9）q
qp=0.68
qcut=1.25Q/N
qcut=1.31
qn=（Q-（qcutNcut+qpNp+qfNf））/（（N-（Ncut+Np+Nf））
qn=1.19
qf=1.2Q/N
qf=1.26
2、掏槽孔设计
采用楔形掏槽,第一层掏槽孔用较小的倾角（60°），孔深第二层掏槽孔的0.6倍，第二层掏槽孔用较大倾角（70°）。
掏槽孔个数不少于6个。
多层掏槽孔的孔深，可自每对掏槽孔的孔底作垂线，垂线一端恰好落在开挖面的自由面上。
从掏槽孔端部到隧洞边墙的距离，应不小于0.8倍的炮孔深度。
掏槽孔深比爆破孔深15cm。
岩体较完整时，采用五星直孔掏槽。
主要参数如下表所示：
掏槽形式
掏槽孔间距（mm）
装药系数
备注
a
b
五星直孔
150
300
2.4
2.3引水隧洞爆破作业施工
2.3.1参数设计
1、光面爆破设计
A、最小抵抗线W
W=（7~20）d
式中W-----最小抵抗线（mm）
d------钻孔直径（mm）
W=294~840mm，取值75cm。
B、炮孔间距a
a=（0.6~0.8）W
式中W-----最小抵抗线（mm）
a------炮孔间距（mm）
a=450~600mm，取值550mm。
C、单孔装药量Qx，用线装药密度表示。
Qx=qaW
式中W-----最小抵抗线（m）
a------炮孔间距（m）
q------松动爆破单位耗药量，取值0.43kg/m3；
Qx=177g/m，取值170g/m，该值在施工中可根据岩石类别进行调整。
2、各爆破孔参数详见下表:
表2-2
序号
断面编号
断面积
单位岩体炸药消耗量q（kg/m3）
钻孔数量
备注
1
A型
36.72
q=（（f-3）/3.8）1/2+L1K1η/S）K2K3Fs（50/S）1/2
q=1.12kg/m3
N=12S1/2*1.1
N=110
适用于I、II类围岩
2
B型
36.72
q=（（f-3）/3.8）1/2+L1K1η/S）K2K3Fs（50/S）1/2
q=1.0kg/m3
N=12S1/2*1.1
N=122
适用于III类围岩
3
C型
38.9
q=（（f-3）/3.8）1/2+L1K1η/S）K2K3Fs（50/S）1/2
q=0.98kg/m3
N=12S1/2*1.1
N
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