岩塞爆破试验施工技术研究

岩塞爆破试验施工技术研究摘要：岩塞全断面排孔爆破技术，对钻孔和装药的精度要求非常高。

首先准确计算出每个炮孔的施工数据，将每个炮孔位置放样在岩塞掌子面上，并在后视中心架设激光控制每孔的方向，钻孔结束后按照每个炮孔的编号进行药包绑扎及运装、起爆网络联接。

最终爆破轮廓面成型较好，保留岩体完整，爆破石渣块度适中。

关键词：岩塞爆破试验；贯通爆破；全排孔；1工程概况兰州市水源地建设工程主要任务是向兰州市供水，工程包括取水口、输水隧洞主洞、分水井、芦家坪输水支线、彭家坪输水支线及其调流调压站、芦家坪水厂和彭家坪水厂等。

输水线路总长31.5km，调水规模为150×104m3/d。

刘家峡水库正常蓄水位1735.00m，死水位1694.00m，校核洪水位1738.00m。

取水口处河道断面狭窄，正常蓄水位时的河面宽度为150m左右，过流条件好，水流集中，流速较大，受漂浮物、冰凌、冰絮等影响小，断面河底高程在1690m附近，满足引水水深要求，且距离用水地区相对较近，设计拟采用岩塞爆破方式施工。

本工程岩塞爆破是一项技术复杂、施工难度大、高风险的水下爆破施工，要求一次爆通并成型良好，一旦爆破不成功，将直接影响整个工程的运行且后续处理难度极大，费用也无法估算；尽管目前我局先后在长甸电站改造工程岩塞爆破和刘家峡排沙洞工程岩塞爆破中取得了一些成功的施工经验，但限于每个岩塞的规模、地质条件及爆破环境的差异，在具体实施前仍需要有针对性地做相关爆破试验。

本工程岩塞爆破采用排孔爆破方式，规划进行三次岩塞爆破试验，考虑到进口ORICA炸药和数码雷管在以上两个工程的成功使用，其产品抗水压性能质量稳定、可靠，可直接应用在本工程。

由于ORICA火工材料需从国外进口，购买周期较长，故第三次贯通试验雷管采用进口ORICA数码雷管，炸药采用国产炸药。

待进口炸药进场后，根据相关的比对试验，调整爆破参数。

最后结合三次爆破试验所取得的相关参数，确定取水口岩塞爆破的各项施工参数及爆破参数。

2 技术关键点及施工难点2.1 技术关键点2.1.1 左右采用不同参数进行效果比对贯通岩塞爆破采用不同参数左右对比爆破效果要点：(1) 为精确控制最终岩塞爆破爆破参数，贯通岩塞爆破装药结构采用不同参数进行比对，将三圈主爆孔孔径大小平均分为两部分进行对比试验，左区主爆孔孔径为75mm；右区主爆孔孔径为90mm。

(2) 周边光爆孔亦分为两部分进行装药结构的对比试验，左区光爆孔装药为单药卷连续装药，右区光爆孔装药结构为双药卷连续装药。

2.1.2采用激光定位钻孔施工技术钻孔施工角度的控制是一大难点，在贯通岩塞爆破试验施工中，采用后视激光定位的方法进行钻孔角度的控制，即根据钻孔角度确定出各圈钻孔的后视点，从钻孔后视点中心发射激光到钻机钻杆中心位置进行控制，钻孔过程如出现偏差，则及时对钻机进行调整，确保成孔质量。

2.2 施工重点、难点2.2.1 本部位施工受输水主洞衬砌的制约，施工期比较短，要合理利用有效工期。

2.2.2 100B钻机钻孔时噪音、粉尘较大，如何改善作业环境是施工的难点。

1-岩塞体纵断面示意图 2-炮孔布置示意图2.2.3 岩塞试验钻孔呈放射状，孔深、孔向要求精度较高。

加强各工序的质量控制，确保岩塞爆破试验成型质量是施工的重点。

2.2.4本次岩塞爆破试验为最后一次贯通性试验，因此保证爆破参数的准确性和贯通爆破的成功是本次试验的重点。

3 施工程序岩塞爆破贯通性试验施工程序：测量放样（在掌子面进行钻孔位置放点）→脚手架搭设（搭设施工平台以安放钻机）→后视激光架设→钻孔施工→钻孔验收（进行钻孔深度及偏角的验收）→药包加工（将炸药雷管按设计要求绑扎在竹片上）→装药封堵（将药包按编号装入对应孔位并封堵）→联网（澳瑞凯公司技术人员进行网络连接）→爆破。

4 主要施工方法4.1 贯通段钻孔施工4.1.1 钻孔前掌子面处理因第二次岩塞爆破之后，掌子面整体超挖较大，无法满足第三次爆破设计厚度要求，为了保证第三次岩塞爆破试验参数的准确性，试验开始前，我部对掌子面进行清理，并对掌子面超挖部分浇筑了约0.3--0.6m厚的混凝土，然后进行测量放样、钻孔。

4.1.2 孔位测量放样根据设计的钻孔深度及角度，结合实际掌子面情况，测量人员首先确定中心孔坐标，根据炮孔布置图分别布置第一圈掏槽至光爆圈炮孔的坐标。

测量过程中，激光点打出炮孔位置并喷上红漆，以方便钻孔施工过程中炮孔识别。

4.1.3 施工平台的搭设及钻机定位（1）施工平台搭设施工平台均为脚手架搭设，根据前两次试验的经验，脚手架设置斜撑和剪刀撑，这样才能确保脚手架整体牢固。

另外脚手架搭设不宜太密集，脚手架立杆横距1.5m，纵距1m，这样既能保证脚手架整体的刚度、强度和稳定性，又能预留足够的施工空间，但施工过程中固定钻机位置脚手架必须进行局部加固，确保局部受力脚手架施工过程中不变形。

（2）钻机定位QZJ100B潜孔钻机固定在脚手架上，而且钻机摆放位置、角度、固定牢固与否直接影响到钻孔质量。

为确保钻孔质量满足设计要求，钻机定位过程是钻孔施工质量的关键。

钻孔施工过程将钻机定位过程细化为三步，即初步定位、微调定位、牢固固定。

初步定位：用2t导链移动钻机，钻头对准掌子面测量放点位置，确定开孔位置，用坡度尺初步确定钻机竖直摆放角度。

钻机初步定位后，用扣件将钻机初步固定在脚手架上。

微调定位：钻头对准掌子面炮孔位置，通过后视激光线调整钻机钻杆和激光线重合，微调过程缓慢移动扣件、倒链调整钻机位置及角度，保证钻机钻孔角度满足设计要求。

牢固固定：微调定位完成后，对钻机进行最后固定，对与钻机底座相连的承力脚手架进行加固处理。

4.1.3 钻孔施工岩塞爆破试验中，每个孔的方位角均不一样，钻孔过程需严格控制。

具体施工时，可以在已钻好的中心孔内插一根直径60mm的PVC管并露出孔外3m以上，其它掏槽孔与之平行施钻。

主爆孔和周边轮廓孔角度要求严格控制，钻孔角度以圆心向外扩散，采用激光笔从炮孔延长线的圆心照向掌子面孔位，顺光线调整钻机钻杆，确定钻孔角度。

钻孔已达到设计孔深时，测量孔深、清孔，用蛇皮袋塞入孔口进行孔口保护。

开孔时缓慢进尺，以防止孔口处岩石崩塌掉落，确保开孔位置的准确。

开孔完成后，用坡度仪复核钻机摆放水平角度，用后视激光点校核钻机成孔后角度，复核满足要求后对钻孔外露钻杆进行角度测量，测量结果满足设计要求后继续钻孔，如不满足，重新用冲击钻修孔调整钻机角度，满足要求方可钻孔。

钻进过程中，前五根钻杆（每根钻杆长一米）每进尺一根对外露钻杆角度进行测量，测量结果满足设计要求方可继续钻孔，钻孔完毕钻杆退出前，现场测量人员对外露钻杆角度再次进行测量。

钻进过程中，钻机操作手牢记钻杆添加根数，钻孔深度接近设计孔深时，缓慢进尺，避免因冲击过大造成钻孔超深。

4.2钻孔验收及结论（1）孔径验收：孔径验收采用卷尺进行测量，并将测量成果记录在验收表格上。

（2）孔深验收：用Φ20mm塑料管测量实际孔深。

塑料管总长8m，在6.5m处用绑缠红色防水胶带做出标记。

（3）孔斜验收：用长度为4m，外径Φ50mm厚壁钢管，管端和中部用胶带均匀绑缠以保证管子插入孔后与孔内壁紧密接触。

将管插入孔中，外露1.5m。

插入后钢管不摇晃、不松动。

用坡度仪和卷尺分别测出孔的竖直角和水平角。

因第三次爆破试验钻孔更换有经验的钻孔人员，第三次爆破试验钻孔角度偏差均控制在1º以内，孔位均满足设计要求，。

4.3 药包加工及数码雷管注册为加快施工进度及保证施工质量，先集中进行药包加工，之后澳瑞凯公司技术人员统一进行雷管的注册。

装药过程按设计要求进行操作，将药卷、导爆索、雷管用防水胶带绑扎在竹片上。

为防止装药出现错误以及加快装药进程，对掌子面钻孔进行编号，同时在药卷加工时对每个药卷也进行对应编号，保证在之后装药过程中的正确率，缩短装药时间。

4.4 装药封堵药包加工完成并确定炸药的数量、规格、雷管段位确认无误后，按编号将药卷装入孔内并对进行堵塞。

采用锚固剂进行封堵，按设计长度堵塞并捣实。

4.5 爆破网络连接爆破网络由澳瑞凯（威海）厂家技术人员负责组网。

首先对数码雷管进行信息检索、注册，然后用铜质导线经竖井连接至地表进行起爆点。

雷管延期时间的设定与设计方案一致，从第1响起爆开始至最后，总延期时间为635ms。

4.6 爆破网络连接完成后，将起爆线引至地面连接起爆器。

2017年11月01日13:14时，第三次岩塞爆破贯通性试验顺利起爆，至此输水隧洞实现全面贯通，爆破后轮廓成型较好。

5结束语岩塞爆破是一项技术复杂、施工难度大的高风险水下爆破工程，要求一次爆通并成型良好，一旦爆破不成功，将直接影响整个工程的正常使用，并且后续处理难度极大，费用也无法估算。

本次岩塞爆破生产试验安全贯通，且成型较好。

前期以掏槽爆破参数为主的试验研究成果是可用的，能够达到预计掏槽深度，该掏槽布置型式及装药结构可以实施到原型岩塞爆破设计中。