大坝基坑钻爆实验方案

1、大坝基坑钻爆实验方案1 工程概述1.1概述坝址以上流域面积98500(km)2，坝址多年平均流量1630m3/s，多年平均径流量514亿m3，实测最大流量16900m3/s，实测最小流量174m3/s；年最大洪水出现在610月份，主汛期为68月份。多年平均降雨量 1343.5mm，多年平均气温20.1，极端最低气温-2.9，极端最高气温38.9，多年平均河水温度21，极端最高河水温度30，极端最低河水温度10，多年平均相对湿度80% ，实测最大风速24m/s.1.2 地形地质条件坝址为较宽坦的“”型河谷，宽高比约3.5。坝基主要为砂岩、泥板岩岩体，其中砂岩占80%，砂岩岩石较完整，力学强度高，

2、属坚硬或中硬岩石。坝基虽层间错动较发育，但岩层走向与河流流向夹角约70，倾向下游，倾角60左右，产状有利于重力坝抗滑稳定，河床无顺河断层和破碎带大于0.3m的断层切割。1.3 本工程开挖爆破特点大坝基坑及上、下游围堰基础开挖边坡高、陡、险，施工难度大，且现有的主干道均在高程245.00m以上。坝基段和围堰基坑段地质条件较复杂，断层的破碎带较发育，由此引起的地质缺陷处理的难度增加。在有地质缺陷地段，如断层破碎带，强卸荷带等部位开挖，严格按监理工程师批准的方案实施，能不钻爆的部位尽量用设备直接开挖，严格按已批准的钻爆设计和开挖方案实施，采取严格的弱振动控制爆破，勤打孔，放小炮，少扰动，并及时进行缺

3、陷处理。开挖施工中存在与其他项目施工间的相互干扰较大，增加了协调难度。加强现场管理，严格按照程序施工，交叉作业时必须保证前后的安全距离，以确保机械、人员的安全，严禁在同一断面、同一垂直面上作业。同时在现场，必须服从业主、监理工程师和甲方的协调。大坝基坑钻爆开挖与上游碾压混凝土围堰距离较近（最近的只有35m），并且22号坝段及以左坝段在2004年2月即开始浇筑混凝土，将极大地制约大坝基础开挖爆破规模和进度。为了减轻大坝基础开挖的爆破振动对混凝土浇筑影响，确保上游碾压混凝土围堰浇筑质量，拟将坝基上游侧与上游碾压混凝土围堰相临20m范围部分，与上游碾压混凝土围堰基础一同开挖形成防震槽，防震槽在上游围

4、堰混凝土浇筑之前开挖完成并达到初验标准。坝基上游坝踵部分的防震槽与上游围堰基础同时开挖，防震槽上部通过3#施工道路的1#、3#、5#、7#、9#支线道路分层开挖，以支线道路为临空面，在上游碾压混凝土围堰堰基相应层开挖完成后，再开挖下一层；防震槽左、右岸和上游侧边坡按设计坡面进行预裂，下游侧边坡进行施工预裂，中部采取梯段爆破，爆破后迅速采用液压反铲清除炮碴，确保至上游碾压混凝土围堰的施工道路畅通。由于防震槽钻孔不影响交通，仅是爆破后炮碴阻塞交通，爆破后采用大容量挖掘机迅速清理炮碴，其开挖对上游碾压混凝土基础开挖的影响是比较小的，对上游碾压混凝土围堰基础开挖工期基本不构成影响。2 爆破试验2.1爆

5、破试验目的2.1.1、检测工地使用的常规乳化炸药、混装乳化炸药、电雷管、非电雷管、导爆索等火工材料的性能。2.1.2、合理调整参数，确定不同地质条件，不同岩石开挖的各种爆破参数。2.1.3、钻孔设备的完好率。2.2 爆破试验主要内容2.2.1、炸药爆速试验2.2.2、炸药威力试验（漏斗试验）2.2.3、电雷管、非电雷管的准爆率试验2.2.4、导爆索浸水试验2.2.5、袋装炸药爆破参数实验2.2.6、混装炸药爆破参数实验2.2.7、预裂与光爆实验2.2.8、爆破网络试验2.3 爆破试验规模本标段爆破试验的规模约在1.0万m3左右，各种试验均结合生产进行试验，因此其规模不宜过大，每项试验至少做两次

6、，力求取得较完整的资料。每一次爆破须进行以下监测检验试验，以检查爆破的效果。监测检验试验项目包括：爆破的实际空间参数、地质条件参数、钻爆参数、振动监测、飞石观测、爆破破坏试验、保留岩石面地质测绘、爆破前后的平面剖面测量、爆破效果检测。2.4 爆破试验时间及地点2.4.1、爆破试验时间本投标爆破试验时结合一标开挖时间，初步拟定于2003年9月中旬至2003年10月中旬，约30天。表1：爆破实验时间安排表项目实验内容次数时间备注1导爆索浸水实验一次三组2003.9.152电雷管准爆率一次一组2003.9.16项目1与项目2同时3非电雷管准爆率一次一组2003.9.164袋状炸药爆速实验一次三组20

7、03.9.18项目4与项目7同时5混装炸药爆速实验一次三组2003.9.20项目5与项目8同时6爆破漏斗实验一次三组2003.9.20与项目5同时7混装炸药参数实验三次各一组2003.9.182003.9.308袋装炸药参数实验三次各一组2003.9.202003.9.309结构面预裂实验三次各一组2003.9.202003.10.5实验结果于2003.10.15上报七八葛联营体2.4.2、爆破试验地点根据试验内容，在大坝1标开挖中结合生产进行各项试验。2.5 爆破试验要求2.5.1在本标段岩石开挖施工中，通过爆破试验，研究和解决优质高效、安全可靠的大规模爆破技术问题；并通过改变孔径、孔深、孔

8、排距、装药结构、起爆网络等参数进行比较，选择安全、优质、高效钻爆参数指导大坝基坑开挖施工，满足龙滩大坝基础的技术要求和质量要求。根据招标文件要求，本标段的爆破试验必须满足下列要求：试验必须得出合理的钻爆参数和起爆方式，以确保开挖的质量、开挖边坡与基础的安全、质量和进度；试验参数除根据直观的爆破效果判断是否合理之外，还必须符合爆破破坏范围试验和爆破地震效应试验结果进行综合分析确定；试验所用的观测方式、仪器设备以及分析计算方法、经验公式等，都必须是在我国水电工程爆破试验中采用过的和比较成熟的。2.5.2 所有实验要求联营体技术人员与监理旁站。2.5.3 爆破时切实做好警戒，保证设备和人员安全。2.

9、6 爆破试验项目2.6.1、炸药的爆速实验袋装乳化炸药、混装炸药的爆速实验参照GB/T13228-91.2.6.2、爆破漏斗试验采用现场原型试验方法，与具有代表性的强风化岩、弱风化岩层、微风化岩层中各选择一个或几个爆破孔，准确记录每个孔的孔深、孔斜、孔径、装药量、装药结构等参数，爆破后，测出爆破漏斗口典型宽度，计算出爆破作用指数。该试验在各种岩石类别中各做34次，每一次试验均应根据前一次的试验结果对炸药单耗进行调整，直至确定达到加强松动爆破效果时的炸药单耗（即爆破作用指数n=0.751.0）。2.6.3、电雷管、非电雷管的准爆率实验采取现场模型实验方法，在工地选择一个合适的场地，从购买的电雷管

10、中随机抽出各种段位电雷管58发，专用电雷管检测仪器对其进行检测，排除不合格的电雷管，合格的电雷管用起爆器分45发进行起爆试验，记录详细的试验过程和试验效果，计算出电雷管的准爆率。非电雷管试验方法同上（省去检测步骤）2.6.4、导爆索浸水试验随机从领取的导爆索中抽取23m各3段，切割两端用绝缘胶布包裹后卷成一卷，浸入3、5、10m深的水中浸泡24小时，取出后分别用电雷管引爆，以检查导爆索浸水后的起爆效果。2.6.5、袋装炸药爆破参数实验2.6.5.1、根据龙滩工程现有左、右岸的爆破资料，拟订如下参数表。（选定的炸药类型为乳化炸药70、32、25等规格）表2：袋装炸药爆破参数表钻孔类型孔径选定钻机

11、孔距排距孔深单耗线密度单孔药量主爆孔10590CM351YQ-100B2.53.52.03100.40.6/4055kg缓冲孔90YQ-100B1.52.01.52.0100.350.55/3045kg预裂孔90YQ-100B0.70.9/10/250350g/m/底板光爆9042YQ-100BY-26YT-280.50.8/1.04.0/150250g/m/2.6.5.1.1 爆破参数初步拟订如下： 主爆孔 105孔网参数有3*3 、 3*2.5 、 3.5*2.2 、3.5*3 90 孔网参数有3*2.5 、3 * 3、 3.5 *2 钻孔以矩形形式为主 缓冲孔 90孔网参数有2.0*1.

12、5、1.5*1.5 根据现在岸坡的爆破规律，缓冲孔只有一排且平行于预裂孔，主爆孔一般为垂直孔，具体的钻孔图如图1中的钻孔剖面图2.6.5.1.2 装药结构 主爆孔袋装药的装药结构为连续装药结构，装药结构图如图2。 主爆孔的堵塞一般控制在2.83.5m以内2.6.5.2、清理钻爆部位。2.6.5.3、测量放样、布孔，根据坡度及主爆孔、缓冲孔、预裂孔的不同，确定孔深及钻孔角度。2.6.5.4、钻孔作用。2.6.5.5、测孔：在孔深不足或钻孔角度误差较大时及时处理。2.6.5.6、爆破设计：计算装药量及绘制爆区平面图及网络图。网络采用单孔单响的接力网络，典型网络图如图3所示。2.6.5.7、装药、堵

13、孔、联网作业并同时布置质点振动速度测试点。2.6.5.8、爆破警戒、起爆。2.6.5.9、爆破后检查。2.6.5.10、分析爆破效果，经过3至4次爆破试验后总结经验，优选爆破参数。2.6.6、混装炸药爆破参数实验2.6.6.1、确定实验爆破参数表，如表3所示。表3 混装炸药爆破参数表钻孔类型孔径钻机类型孔深（m）孔距（m）排距（m）单耗kg/m3单孔药量（kg）主爆孔10590CM351100B1045.52.53.50.50.6550702.6.6.1.1爆破参数初步拟订如下： 主爆孔 105孔网参数有4*3 、 3*3 、 3.5*3 90 孔网参数有3*3 、3 * 2.5、 钻孔以矩形

14、形式为主 根据现在岸坡的爆破规律，缓冲孔平行于预裂孔，主爆孔一般为垂直孔，具体的钻孔图如图1中的钻孔剖面图2.6.6.1.2 装药结构 混装炸药是全偶合装药、底部起爆，孔底采用70乳化炸药做起爆药包，具体装药结构如2。2.6.6.2、其余步骤同袋装炸药。2.6.7、预裂和光爆实验2.6.7.1、确定预裂和光爆的参数表，见表2。2.6.7.1.1爆破参数初步拟订如下： 光爆孔42 孔间距为0.5m 预裂孔90 孔间距为0.8m 预裂的孔深为1015m2.6.7.1.2 预裂装药结构为不偶合间隔装药，线密度暂定280g/m、300g/m、320g/m、350g/m。装药结构图如图2所示。2.6.4

15、.7.2、其余同袋装炸药。2.6.7.3、检验预裂面、光爆面的平整度和半孔率。2.6.7.4、合理调整装药结构，线密度确定最佳参数。2.6.8、爆破网络实验2.6.8.1、在爆破中采用单孔单响方式接力网络，可采用复式与接力方式，拟定以下典型网络如图3所示。2.6.8.2、根据爆破规模选用不同的网络，以减小单响，降低震动。2.6.8.3、通过爆破试验确定爆破网络。3 钻爆设备的选定根据本工程特点，结合以往基坑开挖经验，选用中小孔径钻机，为便于避炮行走，选用CM351高风压钻机和液压钻机两种钻机，预裂孔选用YQ-100B型潜孔钻机，YT-28型气腿式手风钻用于减弱控制爆破、坡面欠挖处理等。主要钻爆

16、机械设备配置列入下表：表3-1 机械设备配置表 序号机械名称型号数量适用范围备 注1支架式潜孔钻机YQ-100B15边坡预裂钻孔、水平光爆钻孔、缓冲爆破孔、测试孔等孔径801002液压钻机ROC-7423大规模爆破孔、缓冲爆破孔等孔径893液压钻机LM500C2大规模爆破孔、缓冲爆破孔等89mm备用4高风压钻机CM3512大规模爆破孔，缓冲爆破孔，测试孔等孔径1055手风钻YT-2820马道水平预裂钻孔，水平爆破孔，测试孔等孔径426装药车BCH-151常规梯段爆破孔炸药混制及装药15t7移动式地面站1混装炸药半成品生产8辅助车2常规火工材料短距离运输4 爆破器材常规乳化炸药、混装乳化炸药、毫

17、秒延期电雷管、毫秒延期非电雷管、塑料导爆索等。5 爆破设计设计对质点振动速度的规定如下：5.1.1出露四边的质点振动速度V10cm/s5.1.2已灌浆或正在灌浆部位的质点振动速度V1.5 cm/s5.1.3新浇砼基础面上的质点振动速度如下表所示。表5-1 安全质点振动速度砼龄期（天）033772828质点振动速度（cm/s）2.03.05.08.05.2爆破地震效应监测5.2.1监测点布置监测部位包括：已开挖的工作面、喷护砼、注浆锚杆部位（3、7天龄期）马道砼等。监测点布置：. 与爆破点相近口已开挖坡面，距离爆破点50m、30m、20m、10m，高差10m、20m。. 3天龄期，7天龄期的喷砼

18、，与爆破点距离20m、40m，高差20m、40m。. 注浆锚杆部位，锚杆砂浆3天、7天龄期，与爆破点距离20m、40m，高差20m、40m。. 马道砼，砼龄期3天、7天，与爆破点距离20m、40m，高差20m、40m。5.2.2爆破单段最大起爆药量根据规范主爆孔最大单响为300kg，缓冲孔100kg，预裂孔50kg，结合爆破震动监测数据，合理调整最大单响。具体质点振动速度监测点布置如图4所示。根据岸坡震动监测的结果，最大单响受边坡的影响会小点，特别是有特殊要求的部位，最大单响的更是要小。5.1 爆破参数计算（1） 深孔梯段爆破5.1.1 钻爆参数（CM-351高风压钻机）钻爆参数根据台阶高度的

19、变化有一定变化，本方案中先按照台阶高度10m进行设计，具体根据实际台阶高度，结合爆破试验结果可做适当调整。5.1.1.1 底盘抵抗线过大的底盘抵抗线会造成根底多、大块率高、后冲作用大；过小则不仅浪费炸药、增大钻孔工作量而且岩块易抛散和产生飞石危害。根据我公司多年爆破经验，常规梯段爆破取底盘抵抗线为： 式中：底盘抵抗线；钻孔直径，105mm。计算得：底盘抵抗线（3.154.2）m，根据工程经验取(3.54)m。5.1.1.2 钻孔间距孔距按下公式计算： 式中：孔距，m；炮孔密集系数，矩形布孔取1.0计算得孔距(3.54)m。钻孔排距取b(3.03.5)m。5.1.1.3钻孔角度及孔深为了方便施工

20、，钻孔角度取90o，建基面以外钻孔超深1m，则孔深为11m。5.1.1.4 堵塞长度合理的堵塞长度应能降低爆炸气体能量损失和尽可能增加钻孔装药量。堵塞长度过长将会降低延米爆破量，增加钻孔费用，并造成台阶上部岩石破碎不佳；堵塞长度过短，则炸药能量损失大，将产生较强的空气冲击波、噪声和个别飞石的危害，并影响钻孔下部的破碎效果。一般堵塞长度取底盘抵抗线的0.751.0倍，在此取(3.03.5)m。5.1.1.5 单位炸药消耗量影响单位炸药消耗量的因素很多，主要有岩石的可爆性、炸药种类、自由面条件、起爆方式和块度要求等，因此，选取合理的单位炸药消耗量q值往往需要通过试验或长期生产实践来验证。根据我公司

21、多年的经验以及在电站标类似岩体爆破成功经验，选取单位炸药消耗量q（0. 450.6）kg/m3。5.1.1.6 单孔装药量确定第二排及后面各排炮孔单孔装药量药量：式中：单孔装药量，kg；考虑受前面各排孔的矿岩阻力作用的增加系数，取1.1；台阶高度，m。计算得（5766）kg。第一排炮孔根据最小抵抗线的变化有所调整，一般由下式确定：式中：最小抵抗线5.1.2 使用液压钻机时的钻爆参数液压钻机孔径89mm，相关参数计算同上所述。孔距（33.5）m；排距b3m；孔深l10.5m；堵塞l12.53m单孔药量Q5463kg。(2)浅孔松动爆破 钻孔直径：42（采用手风钻打孔）钻孔深度：1.03.0m间

22、距：1.0m排 距：0.7m抵 抗 线：0.8m堵塞长度：0.51.0m药卷直径：32单耗药量：0.50.55/ m3连线起爆方式：“V”形微差起爆或斜线形微差起爆其它相关参数计算同上所述。(3)预裂爆破 钻孔直径：90100钻孔间距：0.81.0m钻孔深度：1020m药卷直径：32不耦合系数：2.52.8装药结构：空气间隔装药线装药密度：320g/m360g/m堵塞长度：1.0m1.5mQ=线L（4）缓冲孔爆破 孔距a,排距b均取主爆孔参数之半 孔深h=H-2.0 （留2.0m保护层）单耗q与主爆孔相同 Q=qabh不耦合间隔装药，堵塞长度2.53.0m。 (5) 水平预裂或光面爆破钻孔直径

23、：90105钻孔间距：0.81.0m钻孔深度：3.59.5m药卷直径：32堵塞长度：0.51.0m线装药密度：400g/m=线L5.2 分析理论钻爆率计算选用的爆破参数合理性 V实-实际爆破体积;V理-理论爆破体积. 若 则爆破参数合理6 爆破安全和测试（1） 爆破安全距离观测 在尚未确定龙滩坝基土岩爆破的各种爆破参数时，其产生的地震质点振动速度值“V”是无法用精确系数来计算的，为此须在混凝土碾压围堰基础和坝基基础的部位首先进行与爆破点相关的地形、地质等条件有关的系数和衰减系数，即K值与值的确定，以便确定龙滩电站坝基及边坡爆破地震质点速度表达式：V=式中：V质点振动速度值，/s； Q最大一段起爆药量（齐发爆破时为总药量），； R爆源距建筑物、保护对象的距离，m； K、与爆破点地形、地质等有关的系数和衰减指数。爆破地震效应的测试，可在大坝基础的231.0245.0m高程之间进行。由于该试验是在钻孔内进行，可用支架式潜孔钻机或液压钻机在同一高程上打3个76105的钻孔，钻孔深度40m（孔底亦在同一高程），各孔距爆破源分别为10m、20m、30m（具体部位报工程师和业主批准后实施）。（2） 爆破地震效应的观测 在确定了爆破地震效应K值、值