鉆爆法勘察信息

位于下游干流上某水電站是一座低水頭徑流式電站，廠房為河床式，設(shè)計裝機容量 3×1.8 萬 KW，汛期電站存在大壩溢流問題， 運行表明，廠房尾水位高于設(shè)計原尾水位， 嚴(yán)重影響機組出力和發(fā)電效益，經(jīng)分析論證，擬進行尾水渠疏挖改造。

工程項目和工作范圍：本次疏挖工程由兩部分組成：拆除尾水渠右側(cè)部分砼導(dǎo)墻，該 導(dǎo)墻長約 45m，墻頂高程▽52.0 m，厚 1.5 m，分上下兩段，每段長約 22.5m，拆除伸縮縫 下游側(cè)的一段，拆至高程▽45.0m；疏挖導(dǎo)墻內(nèi)渠底和導(dǎo)墻下游約 100 m 范圍內(nèi)的河床，從 上至下疏挖寬度為 45～70 m，疏挖后底高程約為▽43.0～▽42.5 m，但不高于▽43.0 m。該 段疏挖河床大部為板巖，部分為砂卵石。

爆破和疏挖工程施工要求：本工程施工過程中，由于正直電廠 2#機組大修，機組流道 中沒有充水，因此，設(shè)計中應(yīng)考慮水下爆破施工可能對機組檢修閘門造成的影響。施工中提高爆破效率，降低爆破震動和飛石對附近建筑物的破壞影響，是影響工程施工進度和安全的關(guān)鍵所在。

1、全斷面掘進法，整個開挖斷面一次鉆孔爆破，開挖成型，全面推進。在隧洞高度較大時，也可分為上下兩部分，形成臺階，同步爆破，并行掘進。在地質(zhì)條件和施工條件許可時，優(yōu)先采用全斷面掘進法。

2、導(dǎo)洞法，先開挖斷面的一部分作為導(dǎo)洞，再逐次擴大開挖隧洞的整個斷面。這是在隧洞斷面較大,由于地質(zhì)條件或施工條件,采用全斷面開挖有困難時,以中小型機械為主的一種施工方法。導(dǎo)洞斷面不宜過大，以能適應(yīng)裝碴機械裝碴、出碴車輛運輸、風(fēng)水管路安裝和施工安全為度。導(dǎo)洞可增加開挖爆破時的自由面，有利于探明隧洞的地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，并為洞內(nèi)通風(fēng)和排水創(chuàng)造條件。根據(jù)地質(zhì)條件、地下水情況、隧洞長度和施工條件，確定采用下導(dǎo)洞、上導(dǎo)洞或中心導(dǎo)洞等。導(dǎo)洞開挖后，擴挖可以在導(dǎo)洞全長挖完之后進行，也可以和導(dǎo)洞開挖平行作業(yè)。

3、分部開挖法，在圍巖穩(wěn)定性較差，一般需要支護的情況下，開挖大斷面的隧洞時，可先開挖一部分?jǐn)嗝妫皶r做好支護，然后再逐次擴大開挖。用鉆爆法開挖隧洞，通常從第一序鉆孔開始，經(jīng)過裝藥、爆破、通風(fēng)散煙、出碴等工序，到開始第二序鉆孔，作為一個隧洞開挖作業(yè)循環(huán)。盡量設(shè)法壓縮作業(yè)循環(huán)時間，以加快掘進速度。20世紀(jì)80年代，一些國家采用鉆爆法在中硬巖中開挖斷面面積為100㎡左右的隧洞,掘進速度平均每月約為200m。中國魯布革水電站工程，開挖直徑8.8m的引水隧洞,單工作面平均月進尺達231m,最高月進尺達373.7m。

根據(jù)信息論的觀點，根據(jù)以往類似工程經(jīng)驗和投入工程水下鉆爆機械設(shè)備力量綜合考 慮，對水下爆破選用鉆孔爆破法施工。其施工工藝流程如下：爆破設(shè)計→錨定鉆孔作業(yè)平臺→移機就位→確定孔深→套管護孔→鉆孔→成孔沖洗→ 測量驗孔→裝藥→連線→平臺撤離→起爆信號→起爆、震動監(jiān)測→爆破效果檢查→解除警戒。

施工中的幾項主要技術(shù)措施分述如下： 鉆孔作業(yè)平臺設(shè)計制作浮箱式簡易起升鉆爆作業(yè)平臺船(16 m×6 m)。作業(yè)平臺采用鋼體浮箱結(jié)構(gòu)，兩浮 箱間距 5 m。浮箱內(nèi)徑 Φ1 100 mm，單長 12 m，扣除浮箱、平臺鋼結(jié)構(gòu)自重，浮力約為15t。通過槽鋼、工字鋼將兩浮箱焊接為承載鉆機及附屬設(shè)備的船體[2]。潛孔鉆鉆機由腳手 架鋼管鉸接固定在平臺上，組成鉆機作業(yè)平臺。浮箱兩側(cè)各向外伸出 0.5 m，另外焊接兩個 小平臺，可供 4 臺 KQ-100 型潛孔鉆機工作之用。為加快鉆機就位速度，鉆機平臺可沿槽鋼軌道滑動移位。測量定位后，采用 8 只鐵錨及 100 m以上的錨繩，由機動小駁船牽引到達爆破區(qū)域后，依靠船上人工收縮錨繩配合準(zhǔn)確就位。利用 5t手拉葫蘆人工控制將 4 根立柱(Φ240mm)沉入河底，使鉆孔平臺升起基本脫離 水面，此時整個鉆孔平臺上的荷載完全支承在 4 根鋼管立柱上。鉆孔施工時，不會受到波浪起伏的影響，保證成孔質(zhì)量。鉆孔平臺移位時，先收回立柱，使鉆孔平臺浮在水面上，此時 通過拉動錨繩將平臺移到下一鉆孔位置施工。

（1）打眼前必須先放好斷面中線，水平，并在開挖面劃好輪廓線，按鉆爆參數(shù)圖布置炮眼位置。

（2）炮眼的深度、角度、間距按鉆爆參數(shù)要求確定。掏槽眼間距誤差和眼底間距誤差不得大于5cm，輔助眼眼口排距、行距誤差均不得大于5cm，周邊眼沿隧道設(shè)計斷面輪廓線上的間距誤差不得大于5cm，周邊眼外斜率不得大于5cm/m，眼底不超出開挖斷面輪廓線10cm，最大不得超過15cm。內(nèi)圈眼至周邊眼的排距誤差不得大于5cm，炮眼深度超過2.5m時，內(nèi)圈炮眼與周邊眼宜采用相同的斜率。

（3）掏槽眼布置在開挖斷面的中央稍靠下部，以使底部巖石破碎，減少飛石。周邊炮眼應(yīng)沿設(shè)計開挖輪廓線布置，輔助眼應(yīng)交錯均勻地布置在周邊眼與掏槽眼之間，并垂直于開挖面打眼，力求爆下的石碴塊體大小適合裝碴的要求。開挖斷面底面兩隅處，應(yīng)合理布置輔助眼，適當(dāng)增加藥量，消除爆破死角。斷面頂部應(yīng)控制裝藥量，防止出現(xiàn)超挖量。

（4）裝藥前應(yīng)將炮眼內(nèi)泥漿、石屑吹洗干凈。已裝藥的炮眼應(yīng)及時用炮泥堵塞密封。周邊眼的堵塞長度不宜小于20cm，采用預(yù)裂爆破時，應(yīng)從藥卷頂端進行堵塞，不得只堵塞在眼口。

（5）鉆爆施工中嚴(yán)格控制超欠挖。當(dāng)巖層完整、巖石抗壓強度大于30Mpa并確認(rèn)不影響襯砌結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和強度時，允許巖石個別突出部分欠挖，隆起量不得大于5cm。拱、墻腳以上1m范圍內(nèi)斷面嚴(yán)禁出現(xiàn)欠挖

（1）鉆孔設(shè)備的選型

由于水下鉆孔爆破，加之水面上的限制，選用 KQ-100 潛孔鉆機鉆孔，孔徑 Φ90 mm。

（2）鉆孔附屬機構(gòu)

水下爆破條件采用垂直鉆孔作業(yè)。鉆孔機具選用 KQ -100 型潛孔鉆，藥卷為 Φ70 mm， 炸藥選用抗水性能良好的乳化炸藥。為保證鉆孔后的裝藥和清孔，在鉆孔之前，先將 1 根下 端帶有環(huán)形(鉆徑 Φ117 mm)的中空套管鉆透覆蓋層(淤泥層)，并鉆入基巖一定深度，然后在套管中下鉆桿，在基巖中進行鉆孔。為確保開挖達到設(shè)計深度，鉆孔應(yīng)有一定的超鉆深度， 超鉆深度取 1. 0～1.5 m，即實際鉆孔深度為 1.5 m～4.5 m。

（3）爆破器材的品種選取。

選用具有防水性能良好的乳化炸藥，裝入 Φ80mmPVC 管中。非電雷管用“雙高”雷管。 起爆網(wǎng)絡(luò)采用孔內(nèi)高段位、孔外低段位毫秒微差復(fù)式起爆網(wǎng)絡(luò)，以確保傳爆的準(zhǔn)確性。為確保安全，用粗砂將炮孔堵滿，防止沖炮。在每只爆孔孔口用砂袋封口覆蓋，砂袋系一浮球露 出水面，其作用:①作為爆破孔位標(biāo)記，便于集中裝藥；②裝藥后便于連接導(dǎo)爆管腳線沒， 形成起爆網(wǎng)絡(luò)。

（4）導(dǎo)爆管的放置。 在水中放置浮胎，使其固定地飄浮在水面上，將“每船同排”的導(dǎo)爆管按綁在一只輪胎上，按照“從后到前的順序”將輪胎上的導(dǎo)爆管用“同段”非電雷管連接起來，為了不使傳爆雷管將 其他導(dǎo)爆管炸斷造成拒爆現(xiàn)象，連接時應(yīng)將雷管置于浮胎上面，并用泡沫盒包住扎緊，不能浮在水面隨波漂移。

安全校核

水下爆破所產(chǎn)生的危害表現(xiàn)為爆破地震效應(yīng)、水中沖擊波效應(yīng)、空氣沖擊波效應(yīng)和水面波浪效應(yīng)。

爆破效果

爆破后，巖石破碎塊度理想，水下清渣順利，經(jīng)檢驗，對閘門及周圍建筑物無影響2100433B

鉆爆法，即是通過鉆孔、裝藥、爆破開挖巖石的方法，簡稱鉆爆法。這一方法從早期由人工手把釬、錘擊鑿孔，用火雷管逐個引爆單個藥包，發(fā)展到用鑿巖臺車或多臂鉆車鉆孔，應(yīng)用毫秒爆破、預(yù)裂爆破及光面爆破等爆破技術(shù)。施工前，要根據(jù)地質(zhì)條件、斷面大小、支護方式、工期要求以及施工設(shè)備、技術(shù)等條件，選定掘進方式。

1、全斷面掘進法，整個開挖斷面一次鉆孔爆破，開挖成型，全面推進。在隧洞高度較大時，也可分為上下兩部分，形成臺階，同步爆破，并行掘進。在地質(zhì)條件和施工條件許可時，優(yōu)先采用全斷面掘進法。

2、導(dǎo)洞法，先開挖斷面的一部分作為導(dǎo)洞，再逐次擴大開挖隧洞的整個斷面。這是在隧洞斷面較大,由于地質(zhì)條件或施工條件,采用全斷面開挖有困難時,以中小型機械為主的一種施工方法。導(dǎo)洞斷面不宜過大，以能適應(yīng)裝碴機械裝碴、出碴車輛運輸、風(fēng)水管路安裝和施工安全為度。導(dǎo)洞可增加開挖爆破時的自由面，有利于探明隧洞的地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，并為洞內(nèi)通風(fēng)和排水創(chuàng)造條件。根據(jù)地質(zhì)條件、地下水情況、隧洞長度和施工條件，確定采用下導(dǎo)洞、上導(dǎo)洞或中心導(dǎo)洞等。導(dǎo)洞開挖后，擴挖可以在導(dǎo)洞全長挖完之后進行，也可以和導(dǎo)洞開挖平行作業(yè)。

3、分部開挖法，在圍巖穩(wěn)定性較差，一般需要支護的情況下，開挖大斷面的隧洞時，可先開挖一部分?jǐn)嗝妫皶r做好支護，然后再逐次擴大開挖。用鉆爆法開挖隧洞，通常從第一序鉆孔開始，經(jīng)過裝藥、爆破、通風(fēng)散煙、出碴等工序，到開始第二序鉆孔，作為一個隧洞開挖作業(yè)循環(huán)。盡量設(shè)法壓縮作業(yè)循環(huán)時間，以加快掘進速度。20世紀(jì)80年代，一些國家采用鉆爆法在中硬巖中開挖斷面面積為100㎡左右的隧洞,掘進速度平均每月約為200m。中國魯布革水電站工程，開挖直徑8.8m的引水隧洞,單工作面平均月進尺達231m,最高月進尺達373.7m。

鉆爆法施工全稱“鉆眼爆破法施工”。指用炸藥爆破來破碎巖體，開出洞室的一種施工方法。中國絕大部分的鐵路隧道工程均用之。由于其最早并長期用于礦山巷道工程中，故習(xí)稱“礦山法”。用鉆爆法開挖，都有如下基本工序：①鉆眼。②裝藥爆破。③通風(fēng)。④必要的施工支撐。⑤出渣清場。

它們組成一個周而復(fù)始的過程，稱為爆破循環(huán)；每次爆破掘進的距離，稱為循環(huán)進尺。挖開的斷面需要襯砌，理想的做法是洞室斷面一次爆破成型，再按工藝要求自下而上澆筑混凝土襯砌，但往往由于巖體不穩(wěn)定及施工機具的限制，鉆爆法施工時要分塊開挖，分部襯砌。這種分塊大小，作業(yè)先后順序不同的各種方案，鐵路上稱為隧道施工方法。2100433B