某水電站主體土建爆破試驗作業(yè)指導書

PAGE爆破試驗目的：xx水電站混凝土面板堆石壩壩高185.5m，屬200m級的高混凝土面板堆石壩，且筑壩堆石料巖性較多，不同巖性、不同風化程度的巖石物理力學性質(zhì)相差懸殊。因此，如何有效控制壩體沉陷變形是高面板堆石壩的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。壩體沉陷變形主要受堆石體的模量控制，而模量是隨堆石體壓實密度的提高和堆石級配的改善而增大。為研究和解決復雜巖性堆石的良好級配的爆破技術(shù)，克服室內(nèi)試驗測定的技術(shù)參數(shù)反映實際不足的缺陷，在開挖現(xiàn)場對筑壩材料進行爆破實驗，優(yōu)選出合理的爆破參數(shù)。本次爆破試驗的重點是上游堆石材料的級配，其次是過渡區(qū)材料級配，而墊層材料的級配是通過機軋實現(xiàn)的，所以不再次爆破試驗范圍之內(nèi)，下游堆石區(qū)材料的級配，可將上游堆石材料級配的爆破參數(shù)進行適當調(diào)整后使用。通過爆破試驗總結(jié)出不同巖性、不同孔徑且滿足大壩填筑料要求的爆破參數(shù)，本次爆破試驗主要對八洋河料場及溢洪道強風化巖石下限和新鮮巖石做試驗研究，鉆孔孔徑為165mm和140mm。2.爆破試驗研究內(nèi)容及技術(shù)指標混凝土面板堆石壩壩體結(jié)構(gòu)設計是以防滲面板、墊層區(qū)、過渡區(qū)、上游堆石區(qū)，下游堆石區(qū)。由于各區(qū)所起的作用不同，對各分區(qū)填筑材料粒徑級配的要求亦有所不同。壩料的粒徑級配不僅是提高堆石體密度、模量和減小壩體沉降變形的基礎(chǔ)，還是控制壩體不同堆石區(qū)防滲及其排水的必要條件。此次爆破試驗，主要研究上游堆石區(qū)的級配，以達到取得最大密度或最大模量條件下良好級配的爆破參數(shù)；研究開采強風化下部料與新鮮巖石混合堆石的良好級配的爆破參數(shù)；研究開采建筑物開挖利用料的爆破參數(shù)；直至優(yōu)選出滿足級配要求的爆破參數(shù)。xx水電站大壩壩體填筑方量約871萬m3，擬采用溢洪道和其他建筑物開挖開采料以及八洋河料場開采料，其巖性為板溪群清水江組的變余凝灰?guī)r、變余凝灰細砂巖、變余凝灰細紗巖和砂板巖等。本次壩料開采爆破試驗料場選在八洋河料場和溢洪道開挖區(qū)域試驗料場。試驗料的主要技術(shù)指標要求如下：——爆破料要求不均勻系數(shù)大于5、曲率系數(shù)達到1以上的連續(xù)級配。——爆破料超徑塊體要求小于爆破量3％?！屏霞毩Ａ?lt;5mm含量要求大于4%，碾壓后<5mm含量要求達到8%～15%。為滿足孔網(wǎng)參數(shù)的合理性，各爆破試驗區(qū)設計的爆破方量為：八洋河料場：強風化下部料開采3750m3強風化下部和新鮮巖石混合料2430m3新鮮巖石料4500m3溢洪道開挖利用料：強風化下部料開采2410m3強風化下部和新鮮巖石混合料1700m3新鮮巖石料2000m3（注：該工程量根據(jù)現(xiàn)場打孔情況定，強風化下部料和新鮮巖石的混合料采用兩種方式取得：爆破摻混和現(xiàn)場機械摻混的方式）。3.爆破試驗參數(shù)設計本次爆破試驗均采用深孔梯段爆破法，其設計的基本要求有：——控制石料的最大粒徑小于壩料設計的最大粒徑，使爆破石料一次成型，避免或減少二次破碎；——設法提高微風化與新鮮料5mm以下的細顆粒含量，增大壩料的不均勻系數(shù)，以利于壩體填筑時堆石料的壓實；——避免或減輕爆破的后沖破裂作用，保證爆后梯段邊坡巖石的穩(wěn)定，確保下一循環(huán)鉆孔施工；——減少爆破巖石的飛散，避免損壞現(xiàn)場施工機械和周圍的電力通訊等設施；——擴大孔網(wǎng)面積，提高提高鉆孔采爆率，節(jié)省成本，提高開采量。爆破試驗參數(shù)設計的基本思路主要是充分利用梯段巖體的層理、相互切割的節(jié)理裂隙，結(jié)合試驗料場的特定的地形、地質(zhì)條件和設計給定的爆破石料顆粒級配曲線的要求，通過優(yōu)化爆破參數(shù)達到良好的爆破效果。鉆孔直徑d的選擇，根據(jù)xx工程的規(guī)模、進度要求，爆破試驗為現(xiàn)場實地開采施工試驗，八洋河料場選擇阿特拉斯XAHS-486、XAHS-415型號鉆機，鉆孔直徑為165mm和140mm，溢洪道開挖施工采用阿特拉斯高風壓鉆孔孔徑為140mm。底盤抵抗線W的設計，在深孔梯段爆破中，底盤抵抗線根據(jù)鉆孔直徑、巖石特性、孔底炸藥的爆破威力。梯段高度和石料的最大粒徑綜合而定。適宜的底盤抵抗線能做到殘埂小、梯段邊破巖石穩(wěn)定、巖體破碎效果良好。本次爆破試驗根據(jù)xx工程的巖石特性，八洋河強風化及弱風化巖體，底盤抵抗線W值約為30～40倍的炮孔直徑；八洋河以下弱風化巖石抵抗線W值約為20～30倍的炮孔直徑；建筑物開挖利用料的抵抗線W值，強風化及弱風化巖石約為20～30倍的炮孔直徑。炮孔孔間距a與底盤抵抗線及填筑料最大粒徑有關(guān)，根據(jù)實踐經(jīng)驗，一般取抵抗線1.0～1.3倍，可以達到較充分的均勻破碎效果。排距b值在多排微差爆破時，與底板抵抗線取值基本相同。梯段高度H受料場地形條件及試驗料摻合比例的限制，為15m左右。單位耗藥量q是爆破設計的重要指標，不僅與巖石的物理、力學指標有關(guān)，還與巖體的結(jié)構(gòu)及節(jié)理裂隙發(fā)育程度、爆破石料的塊度及爆堆拋散范圍的要求有關(guān)。本次爆破試驗根據(jù)巖石的特性，八洋河巖石單位耗藥量為：強分化下部巖石q值取0.2～0.4kg/m3，新鮮巖石的q值取0.50～0.70kg/m3。建筑物開挖利用料的單位耗藥量為：強風化及弱風化巖石q值取0.40～0.60kg/m3。底部超鉆深度是為了降低裝藥中心位置，克服梯段底板的夾制作用，使爆破后底板不留根坎，并為后排開創(chuàng)較好的爆破條件。對于強風化中下部巖體，基本取0.1倍的抵抗線值，對于新鮮巖石，一般取0.3倍的抵抗線值。裝藥結(jié)構(gòu)設計，根據(jù)巖石特性，為減少大塊率，采用底部全偶合裝藥，中上部不偶合的連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)；或者底部不偶合連續(xù)裝藥、中上部不偶合間隔裝藥結(jié)構(gòu)，力求炸藥爆炸能量在炮孔中均勻分布，降低大塊率?？拙W(wǎng)布置直接影響爆破效果和石料開采進度，對八洋河強風化巖體，采用矩形布孔法，以利于爆破網(wǎng)絡的連接，對于弱風化及以下巖石。采用梅花形布孔法，利于炸藥在巖石中均勻分布，并為后排孔創(chuàng)造更多的自由面。起爆網(wǎng)絡設計，對強風化巖體，采用排間順序微差起爆法；對弱風化及以下巖體，采用“V”型起爆法；對摻合爆破料，采用孔內(nèi)分段連接起爆法，以改善爆破摻合效果。爆破試驗4.1爆破試驗場地布置現(xiàn)場爆破試驗按設計要求分為兩個試驗料場，即八洋河試驗場、溢洪道開挖利用料試驗場。八洋河爆破試驗場位于八洋河料場開采區(qū)域內(nèi)，巖石為清水江組第3段條帶狀凝灰質(zhì)砂板巖,主要礦物成份有石英﹑簾石﹑綠泥石﹑碳酸巖﹑粘土礦物﹑金屬礦物,其中石英占50％～55％,粘土礦物(以絹云母為主)占25％～30％.強風化下部巖石厚度約5～10m。溢洪道開挖區(qū)地形起伏較大，沖溝較發(fā)育，其中①沖溝規(guī)模較大。地表基本為第四系殘坡積物（Q4edl）覆蓋，其厚度一般為2.0～7.5m，由碎石、塊石和粘土組成。下伏基巖主要為元古界板溪群清水江組第一段Ptbq110～Ptbq111層變余凝灰質(zhì)砂巖、變余凝灰?guī)r、變余層凝灰?guī)r以及第二段Ptbq21～Ptbq25層變余層凝灰?guī)r、變余凝灰?guī)r和變余凝灰質(zhì)砂巖間夾粉砂質(zhì)板巖。巖層總體走向N35°～40°E，SE∠35°～42°，與溢洪道軸線走向交角54°～59°。根據(jù)試驗要求，本次爆破試驗擬做的場次為：料場名稱場次鉆孔參數(shù)孔網(wǎng)布置單耗藥量kg/m3裝藥結(jié)構(gòu)引爆方式用料名稱爆破意圖說明孔徑(mm)抵抗線B(m)孔距q(m)孔深h(h)八洋河料場摻配配料開采1165矩形“V”型試驗炮探索巖體特性2165調(diào)整參數(shù)調(diào)整參數(shù)后的試試驗炮八洋河料場新鮮鮮料開采3165試驗炮探索巖體特性4165調(diào)整參數(shù)調(diào)整參數(shù)后的試試驗炮八洋河料場過渡渡料開采590試驗炮探索巖體特性690調(diào)整參數(shù)調(diào)整參數(shù)后的試試驗炮溢洪道摻配料料料開采7140試驗炮探索巖體特性8140調(diào)整參數(shù)調(diào)整參數(shù)后的試試驗炮溢洪道新鮮料開開采9140試驗炮探索巖體特性10140調(diào)整參數(shù)調(diào)整參數(shù)后的試試驗炮其他要求的爆破破試驗1根據(jù)實際情況確確定2根據(jù)實際情況確確定3根據(jù)實際情況確確定4.2爆破試驗采用的主要設備和器材爆破試驗采用模擬工程施工的方法，主要設備和器材包括：八洋河料場炮孔鉆孔施工設備為阿特拉斯XAHS-486、XAHS-415，兩種型號鉆機；溢洪道為阿特拉斯高風壓鉆機，裝料設備為卡特320反鏟挖掘機（1臺）、EX-200反鏟挖掘機（1臺）；巖石乳化炸藥、銨油炸藥等火工材料由貴州久聯(lián)化工集團生產(chǎn)。4.3不同巖性石料初定爆破參數(shù)八洋河料場爆破試驗料共做6個場次，溢洪道開挖料做4個場次：4.3.1新鮮巖石爆破試驗在新鮮巖石爆破試驗前，先清除試驗炮將上部非試驗巖體挖除，形成爆破梯段，經(jīng)地質(zhì)工程師判斷確認后，再根據(jù)巖石情況、巖石結(jié)構(gòu)及節(jié)理裂隙發(fā)育程度等因素，進行爆破參數(shù)設計。爆破參數(shù)如下：梯段高度：H=10~15m孔徑：D=165mm、140mm孔深：L=（10~15）m孔距：H=（5～7）m排距：H=（3～4）m底板抵抗線：H=（3～4）m梯段坡面角：α=70o～80o炮孔傾斜角：β=70o～80o炸藥單耗：q=（0.5～0.7）kg/m3裝藥結(jié)構(gòu)：偶合間隔裝藥布孔方式：梅花形部孔炸藥品種：銨油炸藥起爆方式：排間或孔間微差起爆底部超鉆：1.2～1.5m起爆網(wǎng)絡：毫秒微差塑料導爆管復式起爆網(wǎng)4.3.2摻混料爆破試驗在摻混料爆破試驗前，先清除試驗炮將上部非試驗巖體挖除，形成爆破梯段，經(jīng)地質(zhì)工程師判斷確認后，再根據(jù)風化巖石情況、巖石結(jié)構(gòu)及節(jié)理裂隙發(fā)育程度等因素，進行孔深設計。爆破參數(shù)如下：梯段高度：H=10~15m孔徑：D=165mm、140mm孔深：L=（10~15）m孔距：H=（5～6）m排距：H=（3.0～3.5）m底板抵抗線：H=（3.0～3.5）m梯段坡面角：α=70o～80o炮孔傾斜角：β=70o～80o炸藥單耗：q=（0.40～0.60）kg/m3裝藥結(jié)構(gòu)：不偶合連續(xù)或偶合間隔裝藥布孔方式：梅花形部孔炸藥品種：銨油炸藥起爆方式：排間或孔間微差起爆底部超鉆：1.2～1.5m起爆網(wǎng)絡：毫秒微差塑料導爆管復式起爆網(wǎng)4.3.3強風化下部爆破試驗在強風化下部爆破試驗前，先形成爆破梯段，經(jīng)地質(zhì)工程師判斷確認后，再根據(jù)風化巖石情況、巖石結(jié)構(gòu)及節(jié)理裂隙發(fā)育程度等因素，進行孔深設計。爆破參數(shù)如下：梯段高度：H=10~15m孔徑：D=165mm、140mm孔深：L=（10~15）m孔距：H=（5～6）m排距：H=（3.0～3.5）m底板抵抗線：H=（3.0～3.5）m梯段坡面角：α=70o～80o炮孔傾斜角：β=70o～80o炸藥單耗：q=（0.2～0.3）kg/m3裝藥結(jié)構(gòu)：不偶合連續(xù)或偶合間隔裝藥布孔方式：梅花形部孔炸藥品種：銨油炸藥起爆方式：排間或孔間微差起爆底部超鉆：1.2～1.5m起爆網(wǎng)絡：毫秒微差塑料導爆管復式起爆網(wǎng)4.3.4不同孔徑鉆機爆破試驗爆破參數(shù)及布孔方式同上述參數(shù)，孔排距、間距和裝藥參數(shù)做適當調(diào)整。4.4級配篩分分析4.4.1石料篩分方法每一場爆破石料，需要進行粒徑級配分析，篩分量按爆破量3%計取，并于每一場爆破料堆中，以主爆堆石料為主，在石堆頂部平面上不同位置選3處和主爆堆周邊選2處進行取樣，并從料堆頂部至底部垂直方向用機械將范圍內(nèi)所采取的全部用料用汽車，運至篩分場供篩分用。篩分粒徑組：主堆石料（mm計）：800~600、600~400、400~200、200~100、100~60、60~40、40~20、20~10、10~5、〈5過篩稱重。過渡層料（mm計）：300~200、200~100、100~60、60~40、40~20、20~10、10~5、5~2、〈0.1過篩稱重。炒干法，求出各各粒徑組的的含水量，將將求得的含含水量換算算干土重，計計算各粒徑徑組的%含量，然然后匯出級級配曲線。4.4.2爆爆破參數(shù)的的選用爆破參數(shù)選用是是根據(jù)爆破破試驗料的的級配曲線線（以平均均級配曲線線為準）與與設計文件件提供的級級配曲線擬擬合程度最最好條件下下的爆破參參數(shù)，此參參數(shù)是提供供施工爆破破采料的依依據(jù)。爆破試驗后，在在爆堆取樣樣進行篩分分試驗，繪繪出級配曲曲線，選擇擇與設計相相符或相近近的級配曲曲線，對應應的爆破方方案將作為為正式的采采用的方案案。爆破試驗成果在篩分試驗完成成后，試驗驗結(jié)果與規(guī)規(guī)定級配曲曲線相符，將將試驗結(jié)果果和對應的的爆破參數(shù)數(shù)以簡報的的形式上報報監(jiān)理部，最最終的試驗