集水井开挖

三峡永久船闸地下输水系统集水井开挖

【摘要】通过对三峡永久船闸集水井开挖的现场跟踪、试验，并根据集水井开挖的特点和岩石特性，本文对小断面竖井开挖摸索出了比较合理的爆破参数和行之有效的

施工方法。

【关键词】集水井开挖爆破设计质点振速

一：概况

三峡永久船闸地下输水系统分为南、北、中三条隧洞，每条隧洞分为六级，每级由平洞、斜井、竖井（阀门井）所组成，在每级阀门井的底部均设有集水井。集水井共有24个，断面尺寸：7m×4.5m，井深一、六级8.2m，二、三、四、五级11.3m。由于场地狭小，深度较大，大型机械不能使用，故集水井开挖时采用手风钻造孔，人工清渣，用吊车吊至自卸车里。出碴是最困难、最耗时的工序，而且必须控制爆破块径，以便人工清碴。另外，由于集水井断面小，临空自由面少，开挖初期爆破效率低下。对于六级集水井开挖，因六级平洞已开始进行砼浇筑，因此为了避免集水井开挖爆破对新浇砼的影响，爆破时需控制单响药量。各施工程序之间相互制约，干扰很大。

二：集水井爆破设计

为了提高集水井的爆破效率，加快集水井的施工速度，尽快结束开挖，以减小集水井开挖对隧洞砼浇筑的影响，我们对现场施工进行了跟踪，根据跟踪获得的资料，重新进行了如下的爆破设计：

1：中心空孔：空孔的作用就是为紧邻的掏槽炮孔提供一个狭窄的临空面，使掏槽孔与空孔之间的岩石挤向空孔里，并使碎渣能够从槽口中抛掷出来。对于硬度不大的岩石，可不采用空孔。但永久船闸输水隧洞处的岩石均为坚硬的花岗岩，然而在原施工中，中心孔未采用空孔，经过重新设计后，在掏槽孔的中心布置了一个空孔，空孔的孔径为φ64mm，孔深3.0m。

2：掏槽孔：掏槽孔布置的方式及孔的间距直接影响着排炮进尺，要想提高爆破效率，必须对掏槽孔进行精心的设计。根据现场试验，集水井掏槽孔采取米字型布置，可以取得比较满意的效果。具体布置为：在空孔周围布置8个掏槽孔，成一“米”字，在掏槽孔周围，以空孔为圆心，半径为60cm的圆周上布置8个辅助掏槽孔，详见图一。掏槽孔与空孔的距离a按下列的经验公式计算：

a= [(5~7)D2+d2]／1.27(D+d)

式中: D------空孔直径,单位m；

d------掏槽孔直径，单位m；

施工中，掏槽孔的孔径为φ42mm，因此通过公式计算得a=16.5~22.6cm，实

3：爆破孔：爆破孔的孔排距略为偏小，这是因为一方面集水井断面小，周围岩石对集水井内岩石挟制作用大；另一方面，集水井清渣是由人工进行，粒径不能太大。另外，在集水井的四个角，光面孔的抵抗线较大，每次爆破时四个角上的爆破效果都不太理想，故在每个角的附近再增加一个爆破孔，从而使角上取得满意的

爆破效果，具体布置见图一。爆破孔的孔径为φ42mm ，孔深2.5m ，装药量为8节φ32mm 的药卷，共重1.6kg 。

4：光面爆破孔（周边孔）：周边孔参数选择的好坏，直接影响着爆破的质量。集水井四周均需进行砼衬砌，如果开挖的质量不好，将会加大今后砼浇筑的成本。经过试验，周边孔的爆破参数设计为：孔距50cm ，孔深2.5m ，孔径φ42mm ，装药量为6节φ25mm 的药卷，共重0.75kg ，间隔装药。

5：起爆顺序：掏槽孔及爆破孔每孔内装设一发非电毫秒雷管，周边孔的间隔药用导爆索连接并引出孔外，再用导爆索将同一段位的周边孔连接起来，在导爆索未端连一非电毫秒雷管。非电毫秒雷管的段位从掏槽孔向外逐渐加大，因此起爆顺序为：掏槽孔

辅助掏槽孔 爆破孔 周边孔。

6：经过现场施工实践，集水井开挖的爆破参数见表一。 表一 三：施工方法

集水井开挖每一循环的工序为：测量放线 打眼装药 清碴 打系统锚杆孔 注锚杆，循环作业时间见表二。由于集水井场地狭小，各工序之间基本不能平行作业。 表二

1：造孔：由于集水井深而窄，大型机械使用不上，因此造孔只能用手风钻进行。一个集水井用2台手风钻同时钻孔，由一台柳州产的9.0m3压风机供风。对于周边孔，钻孔时要控制好方向，以减少超欠挖。对于掏槽孔，钻孔时定位和方向都要准确，以免相互串通。

2：装药：装药前用风吹干净炮孔，以避免药卷装不到位。各孔的装药量严格按爆破设计中给出的装药量进行装药，周边孔间隔药绑扎在竹片上。

3：清碴：在4.0m深以上时，采用反铲清碴。当超过4.0m深时，施工初期用人工将石碴提入自卸车里，这样既费力又费时。后来我们用钢板设计了一个1M3 的吊桶，桶底是活动的，由人工将石碴装入桶内，插上底部的销子，待吊车将桶吊入自卸车上后，拔掉销子，往上提桶，桶内石碴自动漏入车里，从而大大地提高了工效，使原来的一个循环用时3天降低为2天。

4：系统锚杆：其参数为：Φ25 @ 150×150cm。每开挖一层，系统锚杆跟进，造孔仍用手风钻。

四：爆破质点振速控制

由于集水井的开挖严重滞后，特别是一、六级，开挖与隧洞砼浇筑产生矛盾，因此为了控制集水井爆破对新浇砼的影响，采取了下列的一些措施：1：增加雷管段位，控制单响药量；2：对于距新浇砼较近的集水井（15m以内），对其周边进行预裂爆破；3：请长委地质人员进行现场爆破质点振速监测。通过监测，质点振速均满足要求。

五：结束语

1：集水井开挖初期，爆破效率低下，在采用了米字型掏槽孔布置及掏槽孔中心布置空孔的方法后，大大地提高了爆破效率，从原来的不足50%提高到80%以上，这说明米字型掏槽孔的布置方式是行之有效的。

2：米字型掏槽孔布置方式的缺点在于空孔周围布孔密集，因此在造孔时，造

孔方向的精确度要求较高，否则，会导致孔与孔之间相互串通。

3：集水井开挖断面小，四周岩石对集水井内岩石挟制作用大，集水井开挖所需炸药单耗相应较大。因此在爆破设计中，减小了爆破孔的孔排距，以增大单耗，从而进一步地提高了爆破效率。

4：质点振速的经验计算公式为：

a

V=K（W1/3/D）

式中K、a分别为与岩石特性有关的参数；W为单响药量，单位kg；D为距爆破源的距离，单位m；V为质点振速，单位m/s。通过长委地质几次实测的数据，发现该公式的计算值在15m范围内与实测值相差较大，而在15m范围以外，计算值与实测值很接近。因此我们认为距爆破源较近的地方（15m以内），其质点振速不宜用该经验公式进行计算。表三为其中一次爆破时的实测值和经验公式计算值。其它几次的情况大同小异。

表三

注：此次爆破的最大单响药量W=8kg ，k 、a值根据岩石情况及试验得：

K= 80 ，a=1.4 。