硐室爆破在芹山水電站大壩施工中的應(yīng)用

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穆陽溪芹山電站位于福建省周寧縣泗橋鄉(xiāng)芹山村附近?？値烊?.65億m3，電站總裝機容量70MW。水電站樞紐的攔河壩為鋼筋砼面板堆石壩。大壩總填筑方量230 萬m3，總工期為37個月，高峰月上壩填筑集中在98年10月至99年2月,平均強度要求在20萬m3/月以上。
    芹山水電站面板堆石壩在本3#和4#料場進行峒室爆破是國家電力公司采用《采用硐室爆破方法開采符合級配要求的面板堆石壩壩料現(xiàn)場試驗和推廣應(yīng)用》科學(xué)技術(shù)研究項目中的一個子項目，其目的是通過峒室爆破試驗研究，掌握高強度開采面板壩壩料的技術(shù)，制定和推廣設(shè)計方法和施工工藝，為國內(nèi)同類型高壩施工提供數(shù)據(jù)。
    為解決高峰期上壩供料要求,結(jié)合國家電力公司重點科技研究推廣課題試驗要求，我局于1998年8月1日在3#料場進行硐室爆破試驗，爆破總方量約14.36萬m3，共裝藥65624kg；10月14日在4#料場進行了硐爆試驗，爆落總方量約7.06萬m3，共裝藥48413kg，炸藥單耗為0.69kg/m3，分成4個段發(fā)起爆。
    兩料場巖性均為火成巖，巖性單一，以流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r為主。弱風(fēng)化巖石飽和抗壓強度65～120MPa，微風(fēng)化巖抗壓強度120～146MPa。兩料場前期已進行了爆破開挖，覆蓋層和強風(fēng)化層均已剝離。
    2、爆破方案
    采用強松動條形藥包硐室爆破方案，其理由為：與集中藥包相比，條形藥包爆破具有能量分布均衡、能量利用率高、巖石破碎均勻、松動效果好等特點。依據(jù)深孔爆破“小抵抗線，寬孔距”有利于巖石破碎的原理，利用料場的實際地形、地質(zhì)條件，在合理的W/H比值范圍內(nèi)，盡量采用較小的抵抗線并利用微差爆破來改善巖石的爆破效果。
    3、硐室爆破參數(shù)及爆破效果
    3＃料場采用單層雙排條形藥室，導(dǎo)洞與藥室呈“干”字形（見圖一）。主導(dǎo)洞斷面尺寸為高1.6m、寬1.2m，藥室斷面尺寸為高1.8m、寬1.2m。最小抵抗線9.0～23.0m，W/H=0.5～0.6,炸藥單耗為0.46kg/m3，分成10個段發(fā)起爆，導(dǎo)洞共掘進317.0m，堵塞長度為95m。（附3﹟料場裝藥結(jié)構(gòu)圖，爆破施工圖，藥室斷面圖）。
    3＃料場硐爆后，從爆堆表層情況看，除斷層帶及上游藥室端部有部分超徑大塊石（大于800mm）外，其余破碎效果與梯段爆破比較相差不大，經(jīng)統(tǒng)計表面大塊石總方量為1096m3，占總爆破方量的0.76%。之后對爆堆內(nèi)部進行顆分試驗，取樣總量為42268.9 kg，大于800mm以上大塊石重量為2290kg，大塊石含量為5.3%。在與表層大塊率相加后，3＃料場硐爆大塊率為6.16%。
    由于峒室一次起爆藥量較大，為了確保爆破地點附近人員﹑機械和建筑物﹑構(gòu)造物及周圍環(huán)境的安全，我局估計了爆破產(chǎn)生的各種危害并由此確定爆破時的安全距離。爆破前對距3＃料場160m的砼橋梁進行了草包覆蓋保護。爆破時在對砼橋梁進行的爆破振動監(jiān)測中，測出橋基水平振速3.93cm/s。垂直振速為4.32cm/s。總體爆破情況達到了設(shè)計要求。橋體未受到損害。  
    4、硐室爆破料使用情況
    3＃料場的硐爆料共14.36萬m3，全部用在大壩的主堆石區(qū)▽657～▽684高程和臨時斷面▽684～▽710高程，4＃料場硐爆料共7 .06萬m3 ,通過跨趾板橋上壩，填筑區(qū)域為主、次堆石區(qū)的▽673～▽680高程。
    98年9月底至10月初，我局試驗室對3＃料場的硐爆料進行了碾壓挖坑試驗，試驗場地選在壩體填筑區(qū)，試驗共分主堆石區(qū)和次堆石區(qū)兩種。主堆石鋪料厚度為800mm，次堆石鋪料厚度為1200mm，試驗分兩次進行，每次兩組，每組挖坑2個。采用16噸振動碾進行碾壓，碾壓共分6遍和8遍兩種。通過沉降測量和挖坑注水試驗，測得主堆石區(qū)平均的干密度為2.10g/cm3，平均孔隙率為18 .9%；次堆石區(qū)平均的干密度為2.025g/cm3，平均孔隙率為19 .975%，顆分粒徑曲線在設(shè)計包絡(luò)曲線范圍內(nèi)，均符合堆石區(qū)設(shè)計要求。（附顆粒級配曲線圖）
    5、硐室爆破成效
    5.1芹山工地料場硐室爆破是國電公司重點科研項目，爆破成功后，為該課題的研究提供了大量的數(shù)據(jù)，并為國內(nèi)同類型工程的施工提供了寶貴的經(jīng)驗。
    5.23＃、4＃料場硐室爆破時間均選在大壩填筑高峰期，壩體填筑工期較緊，填筑強度大，壩體急需用料，硐室爆破的成功為大壩填筑提供了大量滿足要求的填筑料，保證了大壩填筑的強度，加快了施工進度。施工速度和開采強度高于常用的深孔梯段爆破。
    5.3在地形較復(fù)雜，周轉(zhuǎn)料場緊缺的情況下，梯段爆破對施工道路及工作面要求較高，而硐室爆破較好的解決了這些矛盾。
    5.4硐室爆破設(shè)備投入少于常用的深孔梯段爆破，成本低于梯段爆破成本，經(jīng)濟效益明顯。
    6、硐室爆破體會
    6.1各種爆破參數(shù)選擇合理，精心組織施工，采用硐室爆破方法開采面板壩壩料完全可以達到質(zhì)量要求。
    6.2爆破試驗的結(jié)果表明，爆破粒徑、壓實效果接近常用的深孔梯段爆破，符合面板壩壩料的要求，但硐室爆破粗顆粒含量普遍比梯段爆破要大一些。
    6.3為符合填筑料級配要求，硐室爆破開采壩料，最小抵抗線一般不宜超過20m，最好控制在15～18m范圍內(nèi)。
    6.4W/H值的選取應(yīng)考慮爆破巖體的破碎程度，一般情況下，巖體較破碎則取0.5～0.6；巖體較完整時可取0.6～0.9。
    6.5硐室爆破開采壩料主要采用松動或強松動爆破，爆破作用指數(shù)的選擇與藥室布置形式有關(guān)，在多層多排藥室爆破中，原則上：前排藥室取值比后排小，上層藥室取值比下層小。