龙马水电站工程左岸高边坡预裂爆破技术
摘 要：龙马水电站工程左岸高边坡开挖，在工程地质和水文地质条件十分复杂的情况下，采用合理直径的钻机造孔，合理选用爆破参数，做到精心施工，采用预裂爆破，达到了边坡稳定、成型好、并控制了超欠挖，取得了良好的效果。关键词：高边坡 ； 预裂；爆破 ； 技术abstract: longma hydropower project left bank slope excavation, in the case of very complex engineering geological and hydrogeological conditions, the use of reasonable diameter rig pore, a reasonable selection of blasting parameters, so that the careful construction, the use of pre-splitting blasting to achieve aslope stability, molding, and control overexcavation achieved good results.keywords: high slope; presplit; blasting; technology中图分类号：tv73 文献标识码：a一．工程概况龙马水电站位于云南省思茅地区墨江哈族自治县（左岸）与江城哈尼族彝族自治县（右岸）的界河把江河段上。坝址位于距离把边江右岸支流勐野江汇口处下游7.5km、墨江县文武糖厂约3km的旧家箐口上游侧的河段上，河流流向为n560e，至旧家箐沟口后转为n800e。枯水期河面高程约521.5m，河水面宽度一般约30m～50m,水深一般3m～4m。河谷呈“v”型，两岸山体雄厚，延绵不绝，左岸离河边较近的山峰为雷打山，顶峰高程约为1350 m，离岸边平距约1.45k m，左岸为一呈近ew延伸的山脊,地形较均一,高程900m以下平
均地形坡度约440。坝址地段地形较完整，除左岸发育较大的冲沟旧家箐外，其余均为切割深度一般仅数米的小冲沟，段内地层主要为砂岩、泥岩等碎屑岩构成。坝肩地形陡峻，基岩裸露，仅在局部分布有较薄的坡积层，但在公路（高程560m）以下普遍分布覆盖层，厚约4m～12m。基岩岩性为石英砂岩、钙质砂岩夹少量粉砂质泥岩等，岩石较坚硬。坝址处在区域性褶皱瑶家向斜南端西翼近核部，岩层呈单斜构造，岩层产状为n15°～50°w，ne∠45°～60°，岩层走向与河流流向近垂直。断裂构造较发育，以顺层挤压为主，宽度一般<30cm，由片状岩、糜棱岩和碎裂岩组成。节理主要发育三组，①n35°～55°左岸右岸e，nw∠40°～55°；②n10°～40°w，ne∠40°～65°（顺层节理）；③n50°～60°e，se∠60°～70°。左岸高边坡开挖工程（包括进水口边坡开挖、产房后边坡el536高程以上开挖）设计坡比有1：0.5、1：0.6、1：0.8和垂直边坡，垂直高差在200米以上，设计分多级台阶开挖，最大台阶垂直高差25m，最小台阶垂直高差9m,台阶处设有马道，马道宽3m。施工期为6个月，开挖量约为50万m3（包括进水口边坡开挖、产房后边坡536高程以上开挖）二．预裂孔钻孔施工根据不同的岩性和地质条件，边坡开挖采用不同的方法进行。除对岩性软弱或较为破碎的岩体使用机械开挖，人工削坡的方法施工外，一般岩石均采用在我国水电工程中广泛应用的预裂爆破方法进行。钻孔机具由于工期短、方量大，需要投入施工的钻孔机械设备相对较多，供选择的
既有国外进口的全液压小口径钻机，也有国产矿山用大口径钻机，钻头直径有φ75mm，φ90mm，φ100mm，φ150mm和φ200mm等。根据我国现行规范和工地爆破震动试验的成果，监理工程师对直径大于φ150mm的钻孔设备的使用有严格的规定。因此，预裂爆破孔造孔机具选用了钻头直径尺寸在φ100mm以下的钻机，常用的有φ90mm和φ100mm两种。2．钻孔深度边坡预裂孔深度由边坡的技术参数和钻机的性能决定。设计文件允许：边坡台阶高度小于9m，各种类型的钻机均可一次性钻孔；垂直边坡台阶高度20m～25m，采用钻头φ90mm的钻机造孔，为了满足开挖偏差的要求，允许分两次钻孔开挖，两次预裂每次孔深为10m～12.5m，为了使两次开挖的坡面平顺、不留有明显台阶，需要在第一层开挖过程中根据造孔设备来选择适当的超挖参数，对于坡比为1：0.5、1：0.6、1：0.8和垂直的边坡一般控制在0.2m左右。如果使用钻头为φ100mm的钻机造孔，20m～25m的台阶可一次性钻孔。对于大于25m的垂直边坡，使用不同直径钻头的钻机造孔，均应分为2～3次钻孔。此外，对于大量变坡度的倾斜边坡，多采用钻头直径为φ90mm的钻机造孔，钻孔深度在11m～12m。三.预裂爆破参数的选择1．线装药密度ql的计算公式前已述及，根据钻孔机械的情况，用于预裂爆破造孔的钻机可以选定，这样钻孔孔径也就基本上确定下来了。其次钻孔孔距可先根据试验或经验选定，然后通过逐步调整，最终确定下来，剩下就是单孔装药量和装
药结构了。其中单孔装药量是通过线装药密度计算出来的，线装药密度是预裂爆破的主要参数。我国广大水电工程技术人员和科技工作者，通过大量试验和工程实践得出了许多有使用价值的经验公式。本文根据龙马水电站左岸高边坡预裂爆破实践得出公式如下，即ql=kdaa1/100＋c （1）式中ql—预裂爆破装药密度（g/m）da—预裂孔径（cm）a1—预裂孔距（cm）c—与岩石强度有关的常数，在数值上等于岩石单轴抗压强度的1/2（g/m）a、k—与地质构造、爆破方式有关的系数或常数此公式与其它经验公式相比，具有以下特点：（1）公式右边各项不再单以乘积的方式表示，而是把对线装药密度影响最大的因素：岩石强度，作为单独的一项来考虑，不致使各种因素混在一起分不清主次，同时通过大量的计算和实际验证，c值在数值上近似等于岩石单轴抗压强度的1/2，这可使不同工程中应用该公式时，不必做大量的爆破试验去c值，只需根据岩石的室内试验资料，初步选定c值，然后在施工中逐步修正；（2）公式右边第一项综合了钻孔参数、地质条件和爆破方式，通过计算该项的影响只占10.0%～20.0%，其中钻孔参数影响更小，使用该公式时，主要需要慎重选择k值；（3）k值是与地质条件和爆破方式有关的系数，对具有代表性的一般岩石，当预裂孔与爆破孔不同时施工而单独爆破时，k取大值；当预裂孔与爆破孔同时施工时，爆破时使用同一爆破网络，但预裂孔提前爆破，k值略小；当预裂孔与爆破孔同时施工，若是采取光
面爆破，预裂在爆破网络中最后起爆，k取小值，此外若采用同一爆破方式，地质条件好，k取大值，反之取小值。2.计算公式的应用在龙马水电站左岸高边坡预裂爆过程中，公式（1）中常数项取值后，表示为：ql=（12～24）d0.5a1/100＋360（2）式中符号意义同（1）。根据（2）式知道钻孔直径后，对于不同的孔距a1可以计算出对应的线装药密度ql，其中k值取值范围在12～24之间，取值原则按以上1中论述选择，c值取360是针对抗压强度为60～80mpa的黏土质砂岩，对其他类型的岩石其取值原则不失一般性。四.结束语预裂爆破是在我国水电工程岩石边坡开挖中广泛采用的一项技术，近年来我国广大技术工作者对预裂爆破的机理和应用进行了深入的研究，取得了丰硕的成果，但是在实际施工作业中爆破的效果还是较难控制，造成这样的结果除了与地质条件的差异有关，主要原因还是各项参数的选用准确与否。本文所给的公式与其它经验公式相比，形式上简单明确，各项参数之间的关系主次分开，除钻孔直径外，均成一次方关系，使用方便，施工前不需要进行大量的试验工作，可根据经验初步选定，然后逐步修正。公式中把对预裂爆破起主要作用岩石强度与其它参数分开考虑，这是与其它经验公式区别最大的地方，通过试验和应用得出了岩石强度参数c值在数值上等于岩石单轴抗压强度的1/2的重要结论，此外，应该提醒读者注意的是：本文只对预裂爆破参数中的线装药密度进行论述，对线装药密度的影响除文中所述因素外，还与预裂面以内梯段爆破的各项参数有关，请应用公式时能够注意到这一点。