1主要开挖技术要求
右靠38#坝段坝体及已成型边坡,上游紧挨上闸首,与已浇筑混凝土面、边坡锚索(杆)、灌浆区、锚喷支护区等建筑物距离较近,开挖长约133m,宽约55m,深约13.5m。周边条件复杂,需采用控制爆破的方式进行开挖,以免爆破振动等有害效应对上述建筑物造成损伤。为此,设计单位专门制定了三期基坑开挖技术要求:水平建基面局部超挖不得超过20cm,欠挖不得超过10cm岩石层分台阶开挖,台阶高度一般不大于6m;保护层以上的台阶爆破、预裂爆破和光面爆破钻孔孔径不得大于100mm;台阶爆破最大一段起爆药量不得大于100kg。邻近水平建基面和设计边坡时,最大一段起爆药量不得大于50kg,同时应满足现场试验确认的安全爆破质点振动速度的要求;安全爆破质点振动速度参照以下标准控制:新浇筑混凝土基础面、边坡锚杆、灌浆区的安全质点振动速度;右侧38#坝体、左侧36#坝段(兼纵向围堰)、上游侧上闸首的安全质点振动速度≤10cm/s;设计边坡面和建基面上的安全质点振动速度≤10cm/s;喷射混凝土基面上的安全质点振动速度≤5cm/s。根据开挖技术要求和现场地质条件,技术人员进行了初步爆破设计:爆破梯段高度H设为4m,采用直径D为70cm的药卷,钻孔角度α取85°;底盘抵抗线:W1=(20~40)D=1.4m~2.8m,D为药卷直径,试验暂取1.5m;炮孔间距:a=(1.0~2.0)W1=1.5m~3.0m,试验暂取2.8m;炮孔排距:b=W1,取1.5m;超钻深度:h=(0.15~0.35)·W1=0.225m~0.525m,取为0.3m;单孔装药量:Q=q·a·W1(H+h)/sinα=4.53kg,取Q=4.5kg。其中,q为单耗药量,由于本工程以粘土砂岩和粉砂岩为主,q以0.25计算;装药长度:L1=Q/q1,其中D=70mm的药包单节长38cm,重1.5kg,L1为114cm;装药形式:由于L1/(H+h)=0.265,连续装药堵塞长度过长,宜采用不耦合装药,同时增大底部装药量,试验装药时底部增加一条D=32mm的药卷(200g),实际单孔装药量4.7kg,实际单耗0.28kg/m3,实际堵塞长度1.5m;(9)联网形式装药时每孔采用两发雷管,单孔单响。根据该爆破设计,单次装药量为117.5kg,延时25次完成,每次两孔同时起爆,最大单响药量为4.7kg,最早起爆时间为即时起爆,最晚起爆时间为710ms。
2爆破振动监测及成果分析
测点位于爆区右侧,为右岸成型边坡,允许振动速度为≤10cm/s;1#测点靠近上游上闸首,新浇筑混凝土允许振动速度为(1.5~2.0)cm/s;2#测点靠近右导墙,为龄期超过3年的老混凝土,允许质点振动速度≤10cm/s。因此,监测所有数据均在控制标准之内。爆破过程中,爆破噪音(爆破空气冲击波)及飞石效应在允许范围之内。爆破完成后对爆破区域进行爆后检查,发现除个别需要用破碎锤破击外,爆破石粒径较小,岩石块头较整齐,清渣较容易,无需进行二次爆破,爆破效果良好。爆破石渣清理干净后,再次对爆破区域进行爆后检查,在爆破区域及其附近地表未发现爆破裂隙、节理裂隙层面等弱面张开或压缩错动,使用地质锤锤击地面,亦未发出空声或哑声。爆破未对上游上闸首混凝土及大坝建基面岩层产生较大影响,爆破效果良好。爆破试验成果显示,选取的爆破参数比较合理,符合该区域爆破需求,爆破振动速度控制在1.5cm以内,较远区域振动速度小于1.0cm,爆破振动不会对建基面周边建筑物安全造成影响。
3爆破参数优化
按照爆破设计的参数,每次装药量仅为117.5kg,有效开挖量仅为420m3左右,远远小于进度要求。按照亭子口工程航运标施工要求,每天开挖量应在3000m3左右,每天爆破两次,每次爆破量应达到1500m3以上。因此,在实际装药中,需长期进行爆破振动监测工作,并根据实际情况进行爆破参数的优化:利用萨道夫斯基公式在控制好爆破振动速度v的条件下,对爆破参数进行调整,爆破距离较远的部位适当放大布孔间排距,增加每孔装药量和最大单响药量,以不影响周边建筑物正常运行为原则;对于距离建筑物太近,不能加大单响药量的部位,增大钻孔设备投入,加大每天钻孔量,形成多个试验中的爆破网络,然后采用分段岩石雷管将爆破网络并联,形成“并联—并联—串联”的三级爆破网络,在不改变最大单响药量的条件下有效扩大一次爆破量。通过不断优化爆破参数,亭子口工程船厢室开挖爆破质量好,对周边建筑未造成振动破坏,工期也满足合同要求,对控制爆破的深入研究,对在周边环境复杂部位进行石方开挖作业,均具有重要意义。