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破碎狀流紋斑巖大壩岸坡U形基槽爆破技術研究

文檔作者：楊毅文檔來源：安徽水安建設集團股份有限公司技術		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年11月18日
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上一篇：砌體結(jié)構(gòu)滑移隔震加固技術

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72
施工技術
CONSTRUCTl0N TECHNOLOGY
2015年7月上
第44卷第13期
DOI：10．7672／sgjs2015 130072
破碎狀流紋斑巖大壩岸坡U形基槽爆破技術研究
楊毅
(安徽水安建設集團股份有限公司技術中心，安徽合肥230601)
[摘要】大壩岸坡為流紋斑巖，節(jié)理、裂隙縱橫交錯，巖體呈破碎狀，風化也較為嚴重，需要開挖較大的深度，形成u
形基槽。針對大壩岸坡基槽開挖的難點展開技術研究，將基槽劃分成不同的爆破區(qū)域，采取建基面預裂爆破與主
爆區(qū)大體積爆破相結(jié)合的開挖方法，解決了岸坡u形基槽開挖難題，既提高了建基面的平整度，又降低了單方石方
爆破用藥量，取得了較好的技術經(jīng)濟效果。
[關鍵詞】大壩；爆破；基槽；起爆網(wǎng)路；殘留率
[中圖分類號]TV642．2 [文獻標識碼]A [文章編號]1002—8498(2015)13JD072_03
Study on Blasting Technology for U-shaped Foundation Trench on
Dam Abutment Slope Composed of Fractured Rhyolite Porphyry
Yang YI
(7’ec^，IoZogy ce，l￡er，An^ui|s^Hio凡Construc￡iD凡Gr0￡妒Co．，￡td．，^f咖i，A凡，IⅡi 23060l，C^i，l口)
Abstract：The dam abutment slope is composed of fractured and weathered seriously rhyolite porphyry
with c“ss-crossing joints，and it will form U-shaped foundation trench after excaVation． GiVen that there
are some dimcul“es fbr fbundation trench excavation． the fbundation trench was divided into dif耗rent
blasting zones，and the technology combing pre-splitting blasting fbr base suIface zone with bulk blasting
fbr main zone was adopted to excaVate the fbundation trench． The application of the blasting technology
improves natness of base suIfhce，reduces the explosive volume and achieves better economic benefit．
Key words：dams；blasting；trench；priming network；residual rate
1 工程概況
某水庫大壩為碾壓混凝土重力壩型，壩頂高程
726．300m，建基面高程650．000m，壩高76．3m。大
壩壩頂寬6．5m，長180．5m。壩址處呈“V”字形河
谷，屬于中低山侵蝕峽谷地形。壩址區(qū)地貌復雜，
地勢高低起伏，高差大。壩區(qū)段河道較為順直，呈
北東走向。河谷谷底與兩側(cè)山頂高差約150～
200m。河谷高程654．000～656．000m，底寬20～
40m，河床比降約為2‰。
壩址區(qū)山體坡陡，巖石裸露，斷裂發(fā)育，節(jié)理、
裂隙縱橫交錯，巖體呈破碎狀。地質(zhì)調(diào)查資料表
明，大壩壩址區(qū)的巖石為“中元古界熊耳群許山組
流紋斑巖”，河谷緩坡處多為薄層坡積層。壩址區(qū)
斷裂橫切河谷，大多傾向東北方向，最為發(fā)育的斷
裂走向近東西方向，其次為近南北方向。
[作者簡介]楊毅，副主任，副總工程師，高級工程師，國家一級注
冊建造師，E·majl：54981918l@qq．com
[收稿日期]2015-01．26
壩址區(qū)巖石風化程度不一，強風化厚度大多為5m
左右，微風化巖體中夾有強～弱風化巖體，呈囊狀。大
壩岸坡巖石呈嚴重的破碎狀，風化較為嚴重，岸坡開挖
深度較大，大壩岸坡開挖后形成“U”形基槽。
2岸坡U形基槽開挖方法優(yōu)選
2．1岸坡分層開挖高度的確定
大壩左、右岸岸坡開挖高度大于壩高，約90
多m，設計要求分成10個臺階施工，每層臺階開挖
高度一般為8～10m，每個臺階接近相應的平臺預留
垂直高度2．0m的保護層。
分層高度既與設計有關，同時又與建基面爆
破鉆孔傾斜度有關。從施工角度分析，主要是控
制爆破鉆孑L的傾斜率。鉆孑L孔斜不應超過0．5％，
10m深的孑L底偏差值為：0．5％x 10=5cm，兩孔孔
底之間距離誤差值范圍則為：一10cm≤6≤10cm。
因此，從施工角度分析，臺階高度不宜超過10m。
2．2岸坡建基面爆破方法的選擇
壩址區(qū)出露的主要是流紋斑巖，節(jié)理、裂隙縱
萬方數(shù)據(jù)
楊毅：破碎狀流紋斑巖大壩岸坡u形基槽爆破技術研究73
橫交錯，巖體呈破碎狀。為確保岸坡基槽開挖后基
面平整度滿足工程質(zhì)量要求，減少大體積巖體爆破
產(chǎn)生的振動波對建基面的不利影響，岸坡基槽建基
面開挖時必須采取控制爆破的方法。從岸坡巖石
性質(zhì)、開挖條件分析，適宜于采用建基面預裂爆破
與主爆區(qū)大體積爆破相結(jié)合的開挖方法‘1‘21。
2．3岸坡u形基槽爆破區(qū)劃分
由于岸坡基巖呈破碎狀，為降低爆破振動波對
岸坡建基面巖石的破壞，有必要劃分爆破區(qū)域，設
置：①預留保護層平臺；②緩沖爆破區(qū)；③主爆區(qū)。
其中，平臺是設計上布置的，其寬度滿足設計要求
即可，但平臺表層0．5m深作為保護層，按保護層要
求開挖。3個區(qū)域的布置如圖1所示。
同一開挖段的邊坡預裂孔采取一次性鉆孔和
爆破方法，即8～10m 1層形成預裂開挖面。緩沖區(qū)
和主爆破區(qū)按大致平均高度分為3層開挖，即分為
3層爆破區(qū)。
2．4 u形基槽爆破鉆孔布置
1)周邊預裂孔
基槽周邊預裂孔沿開挖輪廓線布置，其間距根
據(jù)理論計算和現(xiàn)場試驗確定。
2)緩沖孔、主爆孔
緩沖孑L、主爆孔按照分層爆破方法布孑L，孑L距、
排距根據(jù)理論計算和現(xiàn)場試驗確定。
各孔布置如圖l所示。
3爆破參數(shù)及試驗驗證
3．1邊坡預裂爆破
3．1．1 初步確定邊坡預裂爆破參數(shù)
1)根據(jù)大壩岸坡流紋斑巖的物理力學性質(zhì)及
有關資料，擬定炮孔直徑為100mm，鉆孔間距為
0．9m，單孔單位長度裝藥量取2809／m。"1
2)鉆孑L深度￡預裂爆破的臺階高度取10m，
超鉆深度取^=0．6m，則鉆孔深度￡=10．6m。
3)堵塞長度￡。取￡。=1．2m。
4)孑L底加強段孔底加強段長度與堵塞段相
同，裝藥量增加1—2倍，頂部l一3m的線裝藥量適
當減少。
5)裝藥長度￡及單孑L裝藥量Q ￡=lO．6—
1．2=9．4m，單孔裝藥量Q=8．2×0．28+1．2×2×
0．28—2．97kg。
6)預裂孔裝藥結(jié)構(gòu)設計圖中邊坡開挖系數(shù)
l：0．2，推算坡面角a=78．7。，預裂孔裝藥結(jié)構(gòu)如圖
2所示。
3．1．2邊坡預裂爆破試驗
在施工現(xiàn)場選取與岸坡巖石類似之處進行預
裂爆破試驗，主要驗證孔距、線裝藥量參數(shù)。孔距
a爆破區(qū)域劃分及鉆孔布置平面
b l—l
圖l u形基槽爆破區(qū)域劃分
Fig．1 Blasting area diVisiOn Of U-shaped trench
導爆索
孔
藥
圖2預裂爆破孔裝藥結(jié)構(gòu)
Fig．2 Charge structure of blasting holes
選取0．8，0．9m和1．0m 3個參數(shù)，線裝藥量選取
260，2809／m和3009／m 3個參數(shù)。先固定裝藥量，
驗證3個孔距的爆破效果，再固定孔距，驗證3個裝
藥量的爆破效果。按照線裝藥量最低、爆破后的巖
面鉆孔殘留率最高作為驗證指標，得出孑L距為
o．9m、線裝藥量2809／m為最佳。
3．1．3對邊坡預裂爆破參數(shù)的修正
由于大壩岸坡基巖不均質(zhì)，節(jié)理與裂隙發(fā)育
不同、各處強度相差較大、風化程度也不一致，因
此，不同部位的預裂爆破不可能完全相同，施工中
隨時根據(jù)不同的條件修正爆破參數(shù)，但修正是在
設計和試驗基礎上進行的，只能對設計和試驗值
進行微調(diào)。
萬方數(shù)據(jù)
74 施工技術第44卷
3．2主爆破區(qū)及緩沖區(qū)爆破H J
3．2．1 主爆破區(qū)及緩沖區(qū)爆破參數(shù)
根據(jù)巖石地質(zhì)條件及邊坡開挖要求，主爆破區(qū)
采用臺階開挖方式，每個開挖層分3個臺階開挖，每
個臺階高度約為3m。超鉆深度^=(0．12～0．30)日
或^=(0．12～0．30)形．(巖石松軟取小值)，取^=
0．5m?？咨頛=(日+^)／si郵，盧為坡面角，一般在
60?！?50，此處取口=75 o，則L=3．6m?？讖紻=
(80～100)mm，取D=100mm。底盤抵抗線形．=
(0．6～0．9)Ⅳ，取形l=2．3m。孑L距：n=m矽l，m=
0．8～1．4，?、?1．1，形。一2．5m。各排孔之間呈等
邊三角形布置，則6=口sin600一2．2m。堵塞長度
￡2=(0．75—1．0)形I，取￡2=0．95形l一2．2m。
每m3巖石爆破用藥量q：根據(jù)流紋斑巖的物理
力學性質(zhì)，取巖石堅固系數(shù)3～4，從相關資料表中
查得g=0．43 kg／m3。第l排孔的每孑L裝藥量：Q=
gⅡ形。日，取Q=7．4kg；第2排孔起每孑L裝藥量：Q=
幻口6日，后=(1．1—1．2)，取Q=7．8kg。
為了降低主爆破區(qū)振動波對預裂面產(chǎn)生的破
壞作用，與預裂面相鄰的一排孔設計為緩沖孑L，預
裂面與該排孔之間的距離為主爆區(qū)爆破區(qū)炮孑L間
距的1／2，即為1．3m。
現(xiàn)場試驗表明，緩沖孔裝藥量約為主爆孔的
70％較合理用藥量。
3．2．2主爆孔、緩沖孑L爆破試驗與修正
主爆孔、緩沖孔與預裂爆破試驗同時進行，模
擬實際爆破狀況。主爆孑L、緩沖孔的爆破效果，主
要驗證孔距、排距、單孔裝藥量參數(shù)。按照單方巖
石用藥量最低、對預裂面破壞最小作為驗證指標，
施工過程中根據(jù)巖石性質(zhì)變化情況對參數(shù)作適當
的修正。
3．3起爆網(wǎng)路”’
預裂孔和主爆孔、緩沖孑L組成起爆網(wǎng)路，預裂
孔先于主爆孔50ms起爆，主爆孔及緩沖孔采用微
差間隔分段雷管起爆。起爆網(wǎng)路如圖l所示。
4 岸坡U形基槽爆破施工及效果
4．1岸坡u形基槽爆破施工舊1
1)測量放樣精確地測量出上邊坡線的位置，
做好標記，按鉆爆設計參數(shù)進行布孔，確定鉆孑L的
位置，用紅油漆作上標記。
2)鉆孔按鉆爆設計的炮孔位置和角度進行
鉆孔作業(yè)，確保炮孔位置和炮孔角度符合鉆爆設計
要求。
3)裝藥炸藥為直徑32mm、長15cm、每卷重
1759的巖石乳化炸藥，根據(jù)線裝藥密度和裝藥長
度，將炸藥綁扎在竹片上，裝藥時竹片靠向保留邊
坡側(cè)。
4)堵塞首先使用木棍將紙團或塑料袋等柔
軟物送人炮孔內(nèi)，至裝藥處，這樣可以降低填充物
下落時的沖擊力，然后再充填堵塞段。
5)起爆預裂孔先于主爆孑L 50ms起爆，先期
形成人造斷層層面。主爆孔及緩沖孔采用微差間
隔分段雷管起爆。
4．2岸坡u形基槽爆破效果
按事先的鉆爆設計開挖大壩岸坡u形基槽，施
工過程中不斷根據(jù)巖層性質(zhì)變化情況進行參數(shù)的
微調(diào)，對鉆爆設計進行優(yōu)化。整個岸坡u形基槽開
挖效果良好，預裂基面平整，鉆孑L殘留率較高，達到
了事先的鉆爆設計目的，滿足了工程質(zhì)量對岸坡開
挖的要求。
4．3岸坡U形基槽施工經(jīng)濟效益
采取預裂爆破措施，既可提高岸坡開挖基面的
平整度，提高開挖質(zhì)量，又可減少主爆區(qū)大體積爆
破產(chǎn)生的沖擊波對建基面的破壞。在提高岸坡開
挖基面質(zhì)量的同時有效降低了單方巖石爆破炸藥
使用量，顯著降低了施工成本，經(jīng)濟效益明顯。
5 結(jié)語
通過對地質(zhì)條件和施工條件的分析研究，制定
與之相適應的爆破方法，并經(jīng)現(xiàn)場試驗，優(yōu)化爆破
參數(shù)，在滿足工程質(zhì)量的前提下，降低了單方巖石
爆破成本。施工結(jié)果表明，在破碎狀流紋斑巖岸坡
u形基槽開挖中采用預裂爆破與主爆區(qū)大體積爆破
相結(jié)合的方法，施工質(zhì)量良好，取得了良好的經(jīng)濟
效益，可為類似工程應用提供借鑒。
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