淺析堆石壩級配料二次微差爆破施工技術

淺析堆石壩級配料二次微差爆破施工技術摘要：水庫大壩工程量大，施工一般都在枯水期，工期短、時間緊，不同填筑區(qū)石料規(guī)格不同，且填筑石料一般要求連續(xù)級配，通過試驗分析數(shù)據(jù)，采用二次微差爆破合理有效的控制堆石壩級配料，大大降低了級配料篩選的工作量，提高了產(chǎn)能和施工效率，在實際大壩樞紐工程堆石壩填筑施工中得到推廣應用，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。關鍵詞：微差爆破，級配料，試驗，堆石壩填筑，安全控制一、工程特征1.工程概況從江龍?zhí)了畮旃こ涛挥谫F州省黔東南州從江縣宰便鎮(zhèn)宰送村境內(nèi)，壩址位置位于宰便鎮(zhèn)西南側約6.5km左右，宰便鎮(zhèn)距離從江縣97.7km，地處黔桂交界九萬大山北端的月亮山區(qū)腹地。壩址所在河流污奶河為珠江流域柳江水系都柳江三級支流，一級支流為孫覽河，二級支流為宰便河，河流流向自西南向東北方向。壩址距從江縣城約105km，從江縣至宰送村有公路連接，宰送村有小路至壩址位置，對外交通較差。155173/302.8萬3為150.68m1:1.4（1）壩體分區(qū)從上游到下游依次為上游石渣蓋重區(qū)1B、上游低粘性土鋪蓋區(qū)1A、混凝土面板F、墊層區(qū)2A、過渡區(qū)3A、主堆石區(qū)3B、下游次堆石區(qū)3C、下游塊石護坡3P等幾個區(qū)，工程量較大，主堆石區(qū)施工量為213624m3，次堆石區(qū)施工量為117075m3。2.施工特點二、施工工藝及操作要點1.施工工藝流程清理場地→確定布孔位置→鉆孔前準備→孔位復核→鉆機穿孔→自檢→炸藥計算，裝填→選擇堵塞材料，孔口堵塞→遠程裝置設置，聯(lián)線→自檢復檢→現(xiàn)場安全設施布置→開始爆破→安全排查在第一次爆破結束以后，再參照前一次的施工流程進行二次微差爆破。2.操作要點（1）爆破試驗為滿足實際施工要求，首先進行爆破試驗，以獲得能滿足級配要求的深孔微差擠壓鉆孔爆破參數(shù)；試驗內(nèi)容包括各項爆破參數(shù)試驗、起爆網(wǎng)絡試驗、爆破振動影響、堆石料粒徑、級配區(qū)間及成品率等。主要分為墊層區(qū)試驗、主堆石區(qū)級配試驗、篩分試驗、碾壓試驗。為確保施工安全，和能開采出符合要求的填筑級配料，參與的爆破工程技術人員需持有爆破資質證書，在石料開采前，結合以往施工經(jīng)驗采用微差擠壓爆破技術進行級配料開采，反復實施多種試驗，為本工程開采施工提供科學依據(jù)。此次試驗實施嚴格按設計要求施工，爆破程序和現(xiàn)場布置反復核驗，確保符合各項設計參數(shù)，以保證安全施工。（3）第一組鉆爆試驗：主要針對過渡料的開采進行試驗。過渡料要求最大粒徑不超過300mm，孔隙率為20%的連續(xù)級配。采用潛孔鉆鉆孔，孔徑φ90mm，矩型布孔，孔深6.0m，孔網(wǎng)參數(shù)為2.0m×3.0m，單耗0.5～0.7kg/m3，用乳化炸藥進行耦合裝藥，微差擠壓爆破。①過渡料爆破參數(shù)選擇：孔徑D：選用90mm直徑鉆頭，故D=90mm；鉆孔方向：鉆傾斜孔，方向與臺階坡面一致，與水平面夾角85°；臺階高度H=6m，則鉆孔深度L1=6m；前排炮孔的最小抵抗線W1：按經(jīng)驗公式W1=D（7.85ΔτL1/qH）1/2=0.9×（7.85×0.85×0.7×6/1.2×0.6×6）1/2=2..2m式中：Δ---裝藥密度，取0.85Kg/dm3τ---裝藥長度系數(shù)，取0.7；m---炮孔密集系數(shù)，取1.2；q---炸藥單耗，取0.6Kg/m3；D---炮孔直徑，取0.9dm；其他符號同上。經(jīng)調整，取W1=2.0m，②炮孔排列和布孔方式： 取爆破臺階寬度B=10m，長度L=20m，從臺階坡項線向邊坡布孔的總排數(shù)Nb=B/W1=10/2≈5排，布孔方式采取矩形布孔。③孔間距a和排間距b：孔間距a取a1=2.0m;排間距b取b1=2.0m；每一排炮孔數(shù)N1=L/a1=20/2≈10孔，共5排④單位炸藥消耗量q取0.6~0.7kg/m3，本次取0.6kg/m3⑤裝藥量計算：第一排Q1=q*W1*a1*H=0.6×2×2.0×6=14.4Kg；∑Q1=N1*Q1=10×14.4=144Kg；第二排Q2=K*q*b2*a2*H=1.1×0.6×2.0×2.0×6=15.84Kg；∑Q2=N2*Q2=10*15.84=158.4Kg；第三排Q3=K*q*b3*a3*H=1.1×0.6×2.0×2.0×6=15.84Kg；∑Q3=N3*Q3=10*15.84=158.4Kg；第四排Q4=K*q*b4*a4*H=1.1×0.6×2.0×2.0×6=15.84Kg；∑Q4=N4*Q4=10*15.84=158.4Kg；第五排Q5=K*q*b5*a5*H=1.1×0.6×2.0×2.0×6=15.84Kg；∑Q5=N5*Q5=10*15.84=158.4Kg；式中K---后排加強系數(shù)，取值范圍1.1～1.2，本式取1.1；爆破參數(shù)匯總表炮孔類別爆破參數(shù)D/mmL/ma/mb/mN/個Q單/kg∑Q/Kg第一排孔906221014.4144第二排孔906221015.84158.4第三排孔906221015.84158.4第四排孔906221015.84158.4第五排孔906221015.84158.4累 計777.6（4）第二組鉆爆試驗：主要針對主堆石料爆破開采進行試驗，要求連續(xù)級配，小于5mm的顆粒含量不超過20%，小于0.075mm的含量不超過5％。采用潛孔鉆鉆孔，孔徑φ90mm，梅花型布孔，孔深10.0m，孔網(wǎng)參數(shù)為3.0×3.0，單耗0.4～0.50kg/m3，用膨化散炸藥進行耦合裝藥，微差擠壓爆破。①堆石料爆破參數(shù)選擇：孔徑D：選用90mm直徑鉆頭，故D=90mm；（鉆孔方向：鉆傾斜孔，方向與臺階坡面一致，即與水平面夾角85°；臺階高度H=10m，則鉆孔深度L1=10m；前排炮孔的最小抵抗線W1：按經(jīng)驗公式W1=D（7.85ΔτL1/mqH）1/2=0.9×（7.85×0.85×0.7×10/1.2×0.45×10）1/2=2.94m式中：Δ---裝藥密度，取0.85Kg/dm3；τ---裝藥長度系數(shù)，取0.7；m---炮孔密集系數(shù)，取1.2；q---炸藥單耗，取0.45Kg/m3；D---炮孔直徑，取0.9dm；其他符號同上。經(jīng)調整，取W1=3.0m，②炮孔排列和布孔方式： 取爆破臺階寬度B=12m，長度L=12m，從臺階坡項線向邊坡布孔的總排數(shù)Nb=B/W1=12/3≈4排，布孔方式采取梅花形布孔。③孔間距a和排間距b：孔間距a取a1=3.0m;排間距b取b1=3.0m；每一排炮孔數(shù)N1=L/a1=12/3≈4孔，共4排④單位炸藥消耗量q取0.4~0.5kg/m3，暫定0.45kg/m3⑤裝藥量計算：第一排Q1=q*W1*a1*H=0.45×3×3×10=40.5Kg；∑Q1=N1*Q1=4×14.4=162Kg；第二排Q2=K*q*b2*a2*H=1.1×0.45×3.0×3.0×10=44.55Kg；∑Q2=N2*Q2=4*44.55=178.2Kg；第三排Q3=K*q*b3*a3*H=1.1×0.45×3.0×3.0×10=44.55Kg；∑Q3=N3*Q3=4*44.55=178.2Kg；第四排Q4=K*q*b4*a4*H=1.1×0.45×3.0×3.0×10=44.55Kg；∑Q4=N4*Q4=4*44.55=178.2Kg；式中K---后排加強系數(shù)，取值范圍1.1～1.2，本式取1.1；爆破參數(shù)匯總表炮孔類別爆破參數(shù)D/mmL/ma/mb/mN/個Q單/kg∑Q/Kg第一排孔9010331040.5162第二排孔9010331044.55178.2第三排孔9010331044.55178.2第四排孔9010331044.55178.2累 計696.6（5）起爆方式和起爆網(wǎng)絡設計由于本工程對石料的粒徑、級配要求十分嚴格，特別是其中過渡料的粒徑要求在300mm以內(nèi)，而且要求一次爆破成功，因此，在參考許多同類型工程的爆破方案的基礎上，根據(jù)我項目處的施工經(jīng)驗，決定采用“V”型起爆方式，利用“V”型起爆的特點，加強巖塊之間的碰撞程度，從而得到符合質量要求的石料。由于段數(shù)過多，為了避免可能出現(xiàn)的“串段”或“重段”現(xiàn)象，均采用孔內(nèi)延時接力傳爆，孔外用電雷管連接，孔內(nèi)用1段～15段雷管延時起爆，排與排之間時間差控制在50ms左右。試驗原則：①場地選擇須具有代表性，在開挖區(qū)內(nèi)選取具有代表性的地段進行爆破試驗。②爆破參數(shù)試驗2～3組，以便指導施工。③試驗數(shù)據(jù)的初步選定要根據(jù)經(jīng)驗和計算選取。④試驗記錄準確。⑤暫定試驗鉆爆參數(shù)以梯段爆破選定參數(shù)為基礎，選定上下界限參數(shù)進行試驗。⑥對于堆石料、過渡料等不同級配的壩體填筑料應分別進行爆破試驗。4.試驗組織機構及時間安排成立石料場爆破試驗小組，嚴密組織，項目經(jīng)理親自抓爆破試驗工作，由技術負責具體負責實施，并擔任爆破試驗小組組長。根據(jù)施工總工期安排，于堆石壩填筑施工前1個月完成爆破試驗工作。（1）試驗內(nèi)容其相關試驗內(nèi)容為：對爆破石渣料，進行顆粒粒徑分析，并參照各類壩料的上、下包絡曲線圖，對爆破參數(shù)進行調整。（2）試驗程序①選定試驗部位：由技術負責組織試驗小組在開采區(qū)內(nèi)選定試驗場地，并制定試驗技術措施。選定試驗測試項目，并及時收集數(shù)據(jù)。并報監(jiān)理工程師審批后實施。實施中由試驗組成員進行指導，控制。②測量放樣：選定試驗場地后，由測量組進行地形測量，并放樣測出試驗要求的控制點。③鉆孔布置：依據(jù)控制點，按試驗技術要求進行鉆孔布置，如試驗場地平面高差較大，先行對場地進行平整，以使試驗方便施工，方便數(shù)據(jù)的收集。④裝藥爆破：依據(jù)試驗技術要求進行裝藥、分段、起爆，并作好記錄，按施工區(qū)爆破安全要求組織爆破。⑤試驗成果：試驗過程中進行數(shù)據(jù)收集：爆破后石渣堆積體型測量，分析爆破效果。⑥試驗總結由技術負責組織對試驗工作總結，由各作業(yè)組和測試組總結試驗情況，并完成試驗成果報告，并報監(jiān)理工程師審核。非電毫秒雷管段位延時參數(shù)表段 別123456延遲時間（毫秒）0252575110150段 別789101112延遲時間（毫秒）200250310380460550段 別131415161718延遲時間（毫秒）650760880102012001400⑦爆破安全允許距離計算評價各種爆破對不同類型建(構)筑物和其他保護對象的振動影響，應采用不同的安全判據(jù)和允許標準。a）本工程料場的爆破振動距離：由于周邊無民房，只存在軋石系統(tǒng)和臨時房，爆破振動影響不進行計算。b）爆破飛石最大距離：按露天深孔經(jīng)驗公式Rf=（15～16）D=240m，查《爆破安全規(guī)程》表：露天深孔對人員的安全距離不小于200m。因此爆破時必須采取下列安全措施：ⅰ）精心設計，合理選擇爆破參數(shù)，注意驗孔、校核W，修正裝藥量；ⅱ）設計施工中注意避免藥包位于巖石軟弱夾層面，應采取間隔填塞、調整藥量、避免過量裝藥等措施；ⅲ）保證填塞質量。ⅳ）注意排間微差時間隔，時差既不能過大，也不低于50ms。c）爆破安全警戒范圍：施爆時確定的警戒范圍是以爆區(qū)中心為圓心，半徑為R=300m的范圍。5.堆石壩填筑施工對趾板基礎進行清理，根據(jù)不同填筑區(qū)級配料石料規(guī)格不同，將爆破后的石料進行轉運到現(xiàn)場進行填筑碾壓。五、材料與設備（一）主要材料消耗見爆破器材統(tǒng)計表。爆破器材統(tǒng)計表序號品名規(guī)格單位數(shù)量備注1膠狀乳化炸藥?70×2000gkg1324.22塑料導爆管雷管3、5、7、11段腳線10m發(fā)80各20發(fā)（二）主要機械設配備見機械設備統(tǒng)計表。機械設備統(tǒng)計表序號設備名稱規(guī)格型號單位數(shù)量勞動力名稱數(shù)量1空壓機12m3臺1爆破技術12風鉆Y20把5質量員13潛孔鉆SGZ—IIIA臺3安全員24高能起爆器GM200個2爆破工35爆破警報器個1普工10六、質量控制（一）質量控制標準質量控制執(zhí)行以下標準：《工程建設標準強制性條文（水利工程部分）》、《爆破作業(yè)項目管理要求》（GA991—2012）。（二）質量控制措施1.嚴格按照爆破設計進行布孔、鉆孔，鉆孔前準確測畫各孔的位置，孔深、間、排距均要滿足設計要求。2.按照爆破設計方案進行裝藥、堵塞，保證爆破效果。七、安全措施（一）安全控制執(zhí)行標準嚴格執(zhí)行以下標準：《中華人民共和國安全生產(chǎn)法》、《安全生產(chǎn)條例》、《爆破安全規(guī)程》（GB6722—2003）等相關法律法規(guī)和水利水電行業(yè)相關標準。（二）安全控制措施1.認真學習國家安全生產(chǎn)法規(guī)，業(yè)主、監(jiān)理及項目部有關安全生產(chǎn)文件，堅持“安全第一、預防為主、綜合治理”的方針，牢固樹立“安全為天”的思想。定期對員工進行安全技術培訓，提高員工防范事故發(fā)生能力和事故發(fā)生后的處理能力。2.每項工程開工前，安排專人組織對參與作業(yè)的員工進行安全技術交底工作。使人人識別各個工序存在的“危險源”，做到如何避免和應對事故的發(fā)生，做到“三不”（即不傷害自己、不傷害他人和不被他人傷害）。3.在施工中作業(yè)現(xiàn)場安排專職安全員，對施工現(xiàn)場的安全進行全方位巡察監(jiān)控，確保施工現(xiàn)場嚴格按照安全措施計劃實施。4.所有參與施工人員，必須進行崗前培訓和安全教育并遵守《高處作業(yè)安全管理制度》,特殊工種須經(jīng)專門培訓、考核并取得合格證書的人員擔任。爆破工程技術人員和爆破員必須是經(jīng)專門培訓、考核合格的人員擔任。爆破器材專人專管，輕拿輕放。嚴格執(zhí)行爆炸物品領用、退還制度，做到帳物一致，記錄清楚齊全完好。5.現(xiàn)場施工人員、操作手必須戴好安全帽，配帶必要的勞動防護用品，理解并熟練掌握安全防護技術措施。對于特別危險的施工場所堅決杜絕夜間施工。6.科學、合理、規(guī)范組織施工，加強監(jiān)管，使安全生產(chǎn)處于受控狀態(tài)。7.堅決杜絕“三違”（違章操作、違章指揮和違犯勞動紀律）等習慣性行為。8.凡是進入裝藥、聯(lián)網(wǎng)等爆破現(xiàn)場的人員，必須將通訊設備（手機、對講機）、電氣設備和照明電源予以關閉，此項工作由施工現(xiàn)場的安全員負責執(zhí)行和監(jiān)督。9.每次裝藥前，一定要了解當?shù)靥鞖庾兓闆r，嚴禁在雨天、霧天（能見度小于100m）、雪天及夜間進行爆破作業(yè)。10.嚴格執(zhí)行爆破安全規(guī)章制度，爆破施工過程中嚴格執(zhí)行《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2011）及《水利水電工程施工安全技術規(guī)程》（SL399—2007）的規(guī)定，杜絕爆破事故發(fā)生，實現(xiàn)安全生產(chǎn)。11.所有用電線路必須采用防水與絕緣性能良好的電纜。并經(jīng)漏電保護器和自動空氣開關接引至工作面。12.裝藥放炮應提前2～3小時以書面形式通知各有關單位，做好準備安排工作。13.爆破警戒工作①裝藥警戒范圍由爆破工作領導人確定，裝藥前作業(yè)面的專職安全員用安全警示帶圈定警戒區(qū)邊界設置明示標志并派出崗哨，無關人員嚴禁入內(nèi)；作業(yè)面裝藥負責人安排有關人員插上“紅旗”作為正在裝藥的標志，以予示警。②爆破警戒范圍規(guī)定：移動式機械設備撤離至爆區(qū)250m以外；人員撤離至爆區(qū)300m以外；難以移動的機械設備應用方木、木板、竹架板、廢舊皮帶等加強保護，但至少距離爆區(qū)50m以外。在山后下游方向，原電站范圍，除爆破時警戒外，平時用鐵絲網(wǎng)封閉。③執(zhí)行警戒任務的人員，應提前1小時到達指定地點，做好機械設備、車輛及人員等的疏導工作并堅守工作崗位。各警戒地點應安排2～3人，并配備一臺對講機進行通訊聯(lián)系。14.警報信號由爆破總指揮進行發(fā)布，采用電搖警報器發(fā)出報警信號，其信號規(guī)定按有關文件執(zhí)行。15.爆后檢查等待時間規(guī)定如下：①露天淺孔爆破，爆后應等待5min后，方準許檢查人員進入爆破作業(yè)地點；如不能確認有無盲炮，應經(jīng)15min后才能進入爆區(qū)檢查。②露天深孔爆破，爆后應超過15min，方準檢查人員進入爆區(qū)。③露天爆破經(jīng)檢查確認爆破點安全后，經(jīng)當班領導同意，方準許作業(yè)人員進入爆區(qū)。16.每次起爆后，負責爆破工作的領導必須安排由爆破技術人員、爆破員、安全員對爆破現(xiàn)場情況進行安全檢查。發(fā)現(xiàn)問題及時向主管領導匯報并積極組織處理。當班不能處理的，必須用安全警示帶圈定警戒區(qū)邊界設置明示標志，安排專人進行守護。無關人員、車輛、機械設備嚴禁入內(nèi)。作業(yè)面具體負責人安排人員插上“紅旗”作為安全標志以予示警，并向下一班具體負責人說明情況交代清楚。17.石料場爆破后，及時用挖掘機清理爆區(qū)邊緣的危石，防止?jié)L落傷人和機械設備。石料場甩渣與坡底裝渣不能平行作業(yè)。八、環(huán)保措施成立專門機構，按《環(huán)境保護法》、《水土保持法》等相關法律、法規(guī)及當?shù)卣嘘P規(guī)定進行施工，污染物達標排放；認真貫徹落實國家有關環(huán)境保護的法律、法規(guī)和規(guī)章及本合同的有關規(guī)定，做好施工區(qū)域的環(huán)境保護和水土保持工作，對施工區(qū)域外的植物、樹木盡量維持原狀，防止由于工程施工造成施工區(qū)附近地區(qū)的環(huán)境污染、加強開挖邊坡治理防止沖刷和水土流失。積極開展塵、毒、噪音治理，合理排放廢渣、生活污水和施工廢水，最大限度地減少施工活動給周圍環(huán)境造成的不利影響。組織學習并嚴格遵守《中華人民共和國環(huán)境保護法》、《中華人民共和國水污染防治法》、《中華人民共和國大氣污染防治法》、《中華人民共和國噪聲污染防治法》、《中華人民共和國水土保持法》、《中華人民共和國森林法》等一系列國家及地方頒布的各項環(huán)境保護和水土保持法律、法規(guī)、條例和制度，加強對職工的環(huán)保教育，提高職工的環(huán)保意識，做好施工區(qū)環(huán)境保護和水土保持工作。做好環(huán)境保護及水土保持措施。土石方施工中采取相應的、有效的保護措施，防止在工程利用或占用的范圍內(nèi)發(fā)生土壤沖蝕及對土地河床或河岸的沖刷，并防止由于工程施工而造成開挖料或其它沖蝕物質在河道中的淤積。將開挖棄渣用于填筑通往堆石壩施工便道，其他部分運至棄渣場。（二）做好大氣污染預防措施。1.在工程施工過程中，加強施工設備的保養(yǎng)、凈化，減少污染源（如摻柴油添加劑，配備催化劑附屬箱等），配置有害氣體的檢測裝置，禁止不符合國家廢氣排放標準的機械進入工區(qū)。2.施工期間，對施工道路及施工區(qū)進行灑水；運土車輛裝車高度不超過車廂板高度，行駛車速不大于40km/h，以減少途中灑落和揚塵。3.在爆破、開挖等作業(yè)中，采用水幕降塵器實施水幕降塵或隔離措施，切實做好施工人員的勞動保護。4.施工過程中避免夜間進行強噪音等作業(yè)，施工車輛特別是中型施工車輛的行駛線路經(jīng)過生活區(qū)時，限速行駛，并盡可能避免夜間作業(yè)。制定出詳細的噪音控制實施細則，并認真貫徹執(zhí)行。5.施工期間，不隨意燃燒樹木及廢物，以免污染空氣。（三）做好水污染防治措施1.為保護水質，防止施工區(qū)廢水和生活區(qū)污水及任何污染物質直接或間接進入河道、水源內(nèi)，對各種施工用的燃料、油料、化學品等做到嚴格管理，特殊保管儲存地做到遠離地表水源。2.施工區(qū)域設置足夠的衛(wèi)生設施，