梧桐源水库除险加固工程堆石坝坝料控制爆破施工技术

工程技术　梧桐源水库除险加固工程堆石坝坝料控制爆破施工技术　摘要：本文介绍了梧桐源水库除险加Ｎ－ｒ程堆石坝主坝区采用浅孔爆破开采坝料　的控制爆破设计参数。并结合碾压试验成果对爆渣颗粒大小级配和碾压后坝料颗粒　大小级配进行了研究分析。验证了坝料的开采参数的可行性。　关键词：梧桐源水库：堆石坝：爆破：施工技术　１工程概况　梧桐源水库在松阳县赤寿乡境内，位于瓯江上游松阴溪左岸支流梧桐　源上，是一座以灌溉为主、结合发电的综合利用工程，水库坝址位于省道龙　（游）丽（水）线北侧，距松阳县城约２０ｋｍ。梧桐源水库现有总库容７２０万ｍ　，　电站装机容量６４０ｋＷ，灌溉面积１．８万亩。本工程为Ｉｌ　ｌ等工程，水库加固　扩建工程完成后，水库总库容１６７１万ｒｎ。，电站装机容量１８００ｋＷ。　（１）拦河坝　１）原坝体加固　上游面将现有剥落层凿除后，用Ｃ２５砼重力式挡墙加固，加固部分坝　顶宽度５．０ＩＴＩ，底宽８．５８ｍ，上游面边坡１：０．１２３５。　２）坝体加高　加高后坝顶高程２４７．７ｍ，防浪墙顶高程２４８　９５ｍ，上游面采用Ｃ２５砼　重力墙加高，重力墙顶宽２．Ｏｍ，底宽８．０ｆＩｌ，上游面直立，下游面坝坡１：　０．４８，加高部分与原坝体问设Ｃ２５砼垫层，（垂直坝轴线宽）水平长度　１　１．５『ＩＩ，厚度０．８ｍ。下游面采用碾压堆石填筑加高，下游面坝坡均为１：１．３，　在高程２３０．１４ｍ、２１４．７５ｍ处设宽２．０ｍ的马道，下游面砌筑浆砌条石护坡，　厚度０．２５ｍ，在堆石体与护坡间设０．３ｍ的碎石垫层。加高后大坝坝顶宽度　为５．０ｍ，坝顶长度１９６．６２ｍ。　坝体填筑料采用距大坝右岸约２００ｍ远的料场的凝灰岩爆破料。填筑　区所需料质的设计技术要求如下表卜３。　填筑分区　３Ａｌ区　３Ｃ区　干抗压强度（ＭＰａ）　≥６０　≥４０　软化系数　≥０．８５　≥０．７　拦河坝下游填筑石料关键颗分控制要求　表２　＼　分　颗粒百分数　＼　３Ａｌ区　３Ｃ区　ｄｌｏｏ　３０ｏ～１４９　８００￣３４６　ｄ　２４Ｏ～１０４　６１０～２３１　ｄ６ｏ　１４９～４２　３２８～８５　ｄ３ｏ　５７～８　８　１０５～１　３　ｄｌ　５　２９～３．１　５２～３　４　ｄｌ０　２２～２　３７～１．９　拦河坝下游填筑石料级配控制要求：　表３　指标　３Ａｔ区　３Ｃ区　最大粒径ａａａａｘ（ｎ￣ａ）　３００　８００　粒径ｄ＜５ｍｍ的细粒含量　≤２Ｏ　≤２０　（％）　粒径ｄ＜０　０７５ｍｍ的细粒含　≤６　≤５　量（％）　不均匀系数ｃｌＦｄ６０／ａｔ０　＞６　曲率系数　１～３　Ｃｕ＝ｄ　３ｏ／ｄｌ０　ｄ６０　２料场的位置和地质条件　根据业主对料场的规划安排，堆石坝料料场位于大坝通溢洪道公路右　侧，离大坝约２００ｍ远。料场的地层岩性为：侏罗系上统磨石组第二段　（ｄ３ｍ　），岩性为流纹质晶屑熔结凝灰岩，岩石新鲜时致密、坚硬。坚硬坚固　系数ｆ＝５￣６，ｋｏ＝５０￣７０　ＭＰａ．ｃｍ～．属于硬岩。　３爆破的钻孔机具和火工材料　坝料爆破所用的钻子Ｌ设备为ＺＹ２７型手持式凿岩钻机，其钻子Ｌ直径为　３２￣４０ｍｍ，现用的钻头直径为３８ｍｍ。该钻机适合本工程规模的石料和矿岩　爆破开采施工，是水利工程采用较多的露天浅孔台阶法爆破的钻孔设备之　一；其主要优点是钻孔效率高、操作方便，该机具能满足大坝填筑施工用料　高峰的要求。　炸药采用浙江遂昌利民化工有限公司生产的ＭＬ一２形岩石粉状乳化炸　药，药卷密度为０．８５～１．０５ｇ／ｃｍ。，爆速￣３４００ｒｎ／ｓ．猛度≥１３ｍｍ，殉爆距　离≥５ｃｍ．作功能力≥３２０ｍｌ起爆器材选用浙江龙游光华爆破器材厂生产　的非电毫秒雷管．　４控制爆破参数的设计和开挖爆破试验　根据设计图纸及招标工程量清单，堆石体用料占大坝料的绝大部分。　根据料场的储量、质量、开采条件，及采用施工机械，设备的性能和生产率　要素，石料开采爆破方法采用浅孔钻孔爆破。鉴于坝料直接关系到工程的　质量、进度和投资。根据设计的级配要求和爆破设计进行相应规模的爆破　试验，优选爆破方式和参数，根据试验提供的爆破方式和系数对３ｃ区坝料　开采（３Ａ区料采用洞渣料，爆破试验暂不进行）施工起指导和参考作用。　４．１控制爆破参数的设计　㈠控制爆破参数和装药量计算　１７２　Ｉ＿：ｊｆ　技术　开挖采用露天浅子Ｌ爆破方法，采用台阶法爆破。浅孔爆破参数包括炮　孔布置参数，装药量计算，起爆网路。根据爆破试验取得的相应参数，结合　有关计算，并进行优选，其相关参数如下：　（１）炮孔布置系数；　验料级配组成具有较好的代表性。爆破试验的颗分成果如下图１所示。　１）最小抵抗线Ｗ：Ｗ＝ｌ　２ｍ；根据料场岩性，钻孔孔径理论计算值为　１　２５ｍ，采用的１．２ｍ最小抵抗线满足要求。　２）台阶高度Ｈ：台阶高度必须大于抵抗线，以防止冲天炮，同时炮孑Ｌ不　能太大，以防止炮孔药量分布不均，兼顾爆破效果和生产率要求，工程爆破　试验取得的参数Ｈ＝２　Ｏｍ参照经验公式Ｈ＝Ｉ　６５　Ｗ＝１　９８ｍ，实际Ｈ＝２　Ｏｍ的　参数在允许范围内，切实可行　３）炮子Ｌ深度Ｌ：　考虑现场开采采用的凿岩机械设备，便于操作，我方试验值为Ｌ＝２　２ｍ根据经验理论公式Ｌ＝Ｉ　１Ｈ，≈２　２ｍ，与试验值吻合．采用Ｌ＝２　２ｍ炮孔　孔深。在实际操作中易于达到。　璺宴§碧§§　～一　ｅ邕慷筑ｑ融硅　Ｉ、舞轧　强　：：；：：：　婀　直　一劬　结合同期进行的碾压试验颗粒分析成果曲线，可以看出３ｃ区堆石料　４）孔距ａ和排距ｂ：合理的孔距和排距是保证爆层岩块符合设计要求　坝料颗分控制和级配控制值的关键和前提。进行了众多的现场试验，参数　调整后，采用如下值：ａ＝ｌ　５ｍ，ｂ＝１．２ｍ理论公式计算值ａ＝１．２５ｗ，ｂ＝Ｑ／ｑａＨ，　由料场岩石物理性能及地层岩性，数值根据国家规定的指标．参照经验公　式和开挖现场试验的实际资料，采用单孔药量值为１　６５ｋｇ（２　２ｍ孔深）．单　位耗药量值采用为０　４０～Ｏ　５６ｋｇ／ｍ３，采用０．４５ｋｇ／ｍ。，计算得孔距ａ＝１　５ｍ，　排距ｂ＝１　２２ｍ，实际采用值ａ＝１　５ｍ，ｂ＝１　２ｍ达到要求．从爆破岩块的级配　分析得知，符合设计要求值　长粒　￡　鞋Ｒ　ｅ戡ｉ　的爆碴级配曲线和碾压后的级配曲线均落在设计要求级配曲线附近，其中　间段基本重合。说明爆碴料具有良好的级配组成和压实效果，符合设计要　求。通过相应的碾压试验得知，干容重和空隙率等技术指标均能达到设计　标准，具体见表５。　表５碾压试验成果表　　项目　Ｉ碾压遍数　加水量　沉降率　（％）　（％）　ｆ—容重　（ｇ／ｃｎ￣）　隙率　（％）　备ｊ１｛　石料铺联峥　８０ｃｍ川Ｉ＆振　动碾　』　，行　速　度２１￣ｗｈ　，３Ｃ区堆　石料　８　１Ｏ　ｌ５　ｌ５　８　５５　８　７３　２　ｌ８９　２　ｌ３ｌ　ｌ９　Ｉ７　５）堵塞长度ＬＩ：由于浅孔台阶爆破多采用连续装药，装药长度控制在　于Ｌ长的１／２范围内，孔口堵塞长度取孔长的一半。　２）装药量计算：　嘶　＂站阳瞳辨　鼬　ｌ二　在坝料的填筑过程中，大量的挖坑取样试验进一步证实了露天浅孔爆　破方法开采坝料在梧桐源水库除险加固工程大坝工程中取得了成功，其碾　压后的颗粒级配、干容重、空隙率等技术指标能满足设计要求　①浅子Ｌ爆破装药量按延长药包计算，单孔药量为０＝０．　４５．１．２．１．２＊２．０＝Ｉ．６２ｋｇ，实际采用０＝１　６５ｋｇ，符合要求。　②根据３ｃ区坝料对爆破石料最大粒径和级配组成的要求，由Ｂ　Ｍ库　兹涅佐夫关于介质炸药爆炸应力决定块度平均尺寸的半经验半理论公式：　Ｘ＝Ａ（ＶＯ／０）　０　／　５坝料开采的质量控制措施　①料场钻子Ｌ前．清除坝料杂草、树木和表层泥土，运至弃碴场地。　②爆破后，要对大坝料最大粒径的超径块石进行多次破碎解小，装料　时剔除超径块石。爆破后的超径石在料场处理。　③严格工艺过程和工艺标准，在料场开采和装料的各个环节，进行质　量控制。　式中：Ｘ　爆渣的平均尺寸，ｃｍ；　０～炸药重量，ｋｇ；　Ｖ。一爆破岩石的体积，ｍ。；　Ａ～与岩石坚固系数的相关系数　和拉桑公式：　Ｙｓｏ＝ｅ【。　。。　（　）　（　）。。　］　④由于石料是非均质和各向异性的材料，在开采过程中，随时总结现　场爆破经验，适当调整有关参数，以达到更好的爆破效果。　⑤炮孔布置要尽量避免布置在岩石松动、节理裂隙发育或岩性变化　大的地方。　式中：Ｙ８Ｏ一破碎的爆岩有８０％通过的筛孑Ｌ尺寸，ｍ　Ｂ一底盘抵抗线，ｍ　Ｓ一子Ｌ网面积，ｍ　ｑ单耗药量，ｋｇ／ｍ。；　Ｂ一岩石系数，ｋｇ／ｍ。。　６结束语　从爆破试验、碾压试验和坝体填筑大量的挖坑取样试验成果可知，爆　经验算．单孔装药量１．６５ｋｇ／ｍ。，满足两式要求．　（３）起爆网络　本工程坝料开采采用排间微差间隔起爆。　破所选的钻爆参数是合理可行的，　经过试算，得到３ｃ区堆石料的子Ｌ网参数和炸药单耗。同时根据地质条　件和以往爆破经验，确定爆破试验的参数如表４。　表４爆破试验参数设计表　项Ｈ　（，１１）　（ｉｎｊ　孔深（ｍ）　３Ｃ　Ｉｘ土料　【ｉ：　，　１　２　２　０　２　２　４．２爆破试验和颗粒组成．　抵抗线　台阶高度　堵　度　ｃｍ小　ｍ　单耗（ｋｇ／药量ｍ　）　　１　６５　ｌ＿　ｌ】　１　　５　ｌｌ　１　＿２　现场爆破试验工作于２００６年８月初进行试验，爆破后石碴都比较集　中，最大抛散范围为台阶高度的３～４倍。爆破后在挖碴运输到碾压现场的　同时，随机选取１　ｏ『Ｉｌ。的爆碴专门进行了颗粒分析试验。颗分成果对爆破试　１７３