广东水电二局股份有限公司
飞来峡枢纽二、三线船闸工程是一项工程规模为1000t级（Ⅲ级船闸）新建飞来峡二、三线双线船闸工程，主要建筑物由上（下）游引航道、上（下）闸首及闸室等组成。其中，二、三线船闸布置在右岸土坝末端与1#副坝之间山头处，中心线距离为86m，上闸首前沿与现有坝顶公路延伸段坝轴线基本重合，船闸主体建筑物全部位于山体中开挖而建，1#副坝与右岸土坝间的公路沿上闸首前沿公路桥通过，船闸管理所布置在二线船闸下闸首左侧山头处，船闸控制楼布置于上游引航道"围岛形"辅导航墙内，两船闸闸室墙之间保留一道宽约48.3m的岩石体中隔墩。对该工程地区的水文地质条件勘察分析显示，其地层为燕山四期（γ53-(1)）牛栏岭花岗岩体及第四系地层，工程区地下水按含水层埋藏条件可分为第四系孔隙水和基岩裂隙水。其中，第四系孔隙水主要埋藏于河床和高漫滩的第四系河流冲积层中，抽水试验显示表层含砾粗砂或砾质粗砂渗透系数较大，为0.16～0.29cm/s，底部的含泥卵砾石渗透系数为3.0×10-2cm/s；基岩裂隙水主要埋藏于花岗岩中，基岩透水性随裂隙的发育程度和风化程度不同而异，全风化为土状，渗透系数为2.7×10-4cm/s，透水性中等。下文将以该工程为例，对复杂环境中石方的爆破控制进行研究。
1、土石方开挖与爆破施工方案设计
1.1 石方开挖施工方案
结合上述工程情况，其土石方开挖施工内容主要包括二线船闸、三线船闸以及二线、三线船闸上（下）游引航道等。其中，土方开挖主要为表土及覆盖层、淤泥质粘土、砂砾石、全风化岩开挖等，石方开挖主要为强风化、中风化及微风化花岗岩开挖等。其中，石方开挖施工中，对岩石开挖采取由上至下分层、分块进行，边坡采用预裂爆破施工，中间部位采取梯段微差爆破。对垂直边坡预裂爆破一次钻爆深度以台阶高度控制，倾斜边坡裂爆破一次钻爆深度以不大于11m为控制标准；一般爆破梯段高度为5m左右，在接近基础面时，底部预留保护层，保护层开挖采取密孔距、小药量一次爆除开挖法，在孔底设置柔性垫层。
对石方开挖施工的工艺流程设计为工作面清理→测量放样→钻预裂孔→装药、联线、爆破→钻主爆孔→装药、联线、爆破→出渣→循环作业→保护层开挖→基础面清理、验收。
1.2 石方爆破设计
根据上述石方开挖施工方案，主要采用了预裂爆破与梯段微差爆破两种爆破技术。其中，预裂爆破地区中风化岩石的单轴饱和抗压强度平均值为38.3～54.37Mpa，微风化岩石的单轴饱和抗压强度平均值为67.38Mpa，属中硬岩。因此，爆破施工中采用低爆速、低密度乳化炸药，药卷长为20cm、直径为25mm，单卷质量为100g，以电雷管引爆导爆索、导爆索传爆非电雷管引爆炸药的电力起爆方式进行石方爆破施工。此外，石方爆破钻孔采用钻头直径为89mm的阿特拉斯D7液压钻机设备，钻孔直径设计为100mm，对边坡坡比为1:0的开挖断面，一次性钻孔至台阶底部高程，钻孔深度控制为8～11m；边坡坡比为1:0.5的开挖断面，台阶高度大于10m时，分二次钻孔至台阶底部高程，台阶高度小于10m时，一次钻孔至台阶底部高程，最大钻孔深度为11m。石方爆破的炮孔间距设计为100cm，爆破施工中线装药密度等参数设置，根据有关公式进行进行计算后，结合有关水利工程建设经验，在施工前期通过爆破试验进行确定。
其次，梯段爆破采用乳化炸药，药卷长为35cm、直径75mm，单卷质量为1500g，起爆方式与预裂爆破相同。梯段爆破台阶高度大于5m时，分两层开挖；小于5m时，分一层开挖；采用倾斜钻孔，钻孔倾角控制为75度，炮孔为梅花型，孔距为3.0m，排距b为2.4m，对强风化软岩的爆破超深设置为0.12H、中风化中硬岩超深为0.15H、微分化硬岩超深为0.2H。此外，梯段爆破的底盘抵抗线、单位耗药量、单孔装药量、堵塞长度等参数，根据水利水电工程施工的有关计算方法，结合有关工程建设经验，必要情况下可通过爆破试验进行设计确定。
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2、复杂环境中石方的爆破控制要点
结合上述工程情况，由于施工地区的地质条件较复杂，再加上工程开挖施工的深度较大，其中最大垂直开挖深度达到40m，再加上土石方开挖施工中石方爆破施工的岩石破裂情况较为严重，导致开挖施工中容易出现超挖或欠挖情况，尤其是石方爆破超挖情况，造成上述工程施工建设中土石方开挖的混凝土成本增加，影响工程项目建设的整体效益。
针对上述情况，结合上述工程土石方开挖施工中开挖边坡的直立边坡特征，为确保石方爆破施工中开挖面尺寸准确，避免超、欠挖情况发生，首先应进行预裂爆破专项方案设计，并邀请公司爆破专家对方案进行审查，在施工前期进行爆破试验，合理确定施工爆破参数，为石方爆破施工开展提供更加可靠与合理的方案支持，严格按照施工设计方案要求进行爆破控制，确保石方爆破与开挖施工的准确性，防止出现超挖问题。上述船闸工程土石方开挖施工中，针对预裂爆破施工区域，根据爆破施工地区的地质条件，对不同岩层地质区域进行不同的开挖边坡比设计基础上，还根据施工地区各类岩石的抗压强度变化，对其爆破施工的质量控制标准进行明确限定，要求预裂爆破施工中，预裂缝要贯通且在地面有一定的开裂宽度，其中，中等坚硬岩石的缝宽不小于1.0cm，坚硬岩石缝宽应达到0.5cm左右，对松软岩石缝宽在施工中需要通过具体试验进行确定，以确保预裂爆破开挖的中减振作用显著，避免对爆破开挖的尺寸精度造成不利影响；同时，在预裂面开挖后其不平整度应小于15cm；预裂面上的炮孔痕迹保留率应不低于80%，且炮孔附近岩石不出现严重的爆破裂隙，从而确保预裂爆破技术下石方爆破施工的准确性。此外，针对预裂爆破施工的各项参数设计，在结合水利水电工程施工有关要求与标准进行精确计算后，还根据该工程地区的飞来峡水利枢纽建设有关经验进行综合确定，以对预裂爆破施工的准确性进行合理控制，避免爆破施工中受各种条件因素影响发生超挖等问题，增加土石方开挖施工的成本。
其次，采用新进的钻孔设备，确保预裂孔钻孔质量；同时，注意严格按照爆破试验确定的参数进行爆破装药及爆破网络连接，禁止随意开钻、随意爆破。上述船闸工程土石方开挖施工中，对预裂爆破施工设计，采用阿特拉斯D7液压钻机钻孔，该设备钻头直径为89mm，其成孔直径100mm，同时对钻孔孔深设计严格按照施工设计图纸的要求，从施工操作方便以及施工质量保障等方面综合考虑，对边坡比为1:0的开挖断面，采用一次性钻孔至台阶底部高程的施工方案，确保其钻孔深度达到8～11m；对边坡比为1:0.5且台阶高度大于10m的开挖断面，按照分二次钻孔至台阶底部高程方法，在台阶高度小于10m时，则通过一次钻孔至台阶底部高程，确保其最大钻孔深度为11m，以满足预裂爆破施工中的钻孔控制要求。对炮孔间距以及线装药密度、装药结构、爆破网络设计均严格按照有关工程要求进行精确计算后，并结合同一地区的水利工程建设经验进行综合确定，以确保其满足爆破施工的质量结果与安全性可靠，避免石方爆破不准确或者不到位情况发生。
最后，上述船闸工程石方爆破施工中，为避免爆破施工对土石方开挖的质量和效果产生不利影响，石方爆破施工不准确导致超挖或欠挖问题发生，还需要加强对现场施工与施工技术人员的有效管理，通过开展全面、有效的石方爆破钻孔与爆破作业技术操作培训，并加强施工现场的技术交底管理，提高石方爆破施工人员的质量控制意识和技术水平，使其主动参与到质量控制的各个环节中，确保其施工安全与质量可靠。
3、结束语
总之，对复杂环境中石方的爆破控制研究，有利于促进其在复杂环境下的石方爆破施工中推广应用，从而促进石方爆破施工技术水平提升，具有十分积极的作用和意义。
参考文献
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论文作者:郭小军
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第10期
论文发表时间:2019/9/19
标签：钻孔论文; 船闸论文; 工程论文; 土石方论文; 台阶论文; 岩石论文; 高程论文; 《中国西部科技》2019年第10期论文;