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1 鑽孔爆破法 -鑽孔爆破法概述

  通過鑽孔、裝葯、爆破開挖岩石的方法,簡稱鑽爆法。這一方法從早期由人工手把釺、錘擊鑿孔,用火雷管逐個引爆單個藥包,發展到用鑿岩台車或多臂鑽車鑽孔,應用毫秒爆破、預裂爆破及光面爆破等爆破技術。施工前,要根據地質條件、斷面大小、支護方式、工期要求以及施工設備、技術等條件,選定掘進方式。

2 鑽孔爆破法 -掘進方式

  1、全斷面掘進法,整個開挖斷面一次鑽孔爆破,開挖成型,全面推進。在隧洞高度較大時,也可分為上下兩部分,形成台階,同步爆破,并行掘進。在地質條件和施工條件許可時,優先採用全斷面掘進法。
  2、導洞法,先開挖斷面的一部分作為導洞,再逐次擴大開挖隧洞的整個斷面。這是在隧洞斷面較大,由於地質條件或施工條件,採用全斷面開挖有困難時,以中小型機械為主的一種施工方法。導洞斷面不宜過大,以能適應裝碴機械裝碴、出碴車輛運輸、風水管路安裝和施工安全為度。導洞可增加開挖爆破時的自由面,有利於探明隧洞的地質和水文地質情況,並為洞內通風和排水創造條件。根據地質條件、地下水情況、隧洞長度和施工條件,確定採用下導洞、上導洞或中心導洞等。導洞開挖后,擴挖可以在導洞全長挖完之後進行,也可以和導洞開挖平行作業。
  3、分部開挖法,在圍岩穩定性較差,一般需要支護的情況下,開挖大斷面的隧洞時,可先開挖一部分斷面,及時做好支護,然後再逐次擴大開挖。用鑽爆法開挖隧洞,通常從第一序鑽孔開始,經過裝葯、爆破、通風散煙、出碴等工序,到開始第二序鑽孔,作為一個隧洞開挖作業循環。盡量設法壓縮作業循環時間,以加快掘進速度。20世紀80年代,一些國家採用鑽爆法在中硬岩中開挖斷面面積為100㎡左右的隧洞,掘進速度平均每月約為200m。中國魯布革水電站工程,開挖直徑8.8m的引水隧洞,單工作面平均月進尺達231m,最高月進尺達373.7m。

3 鑽孔爆破法 -運用實例

勘察信息

  位於下游幹流上某水電站是一座低水頭徑流式電站,廠房為河床式,設計裝機容量 3×1.8 萬 KW,汛期電站存在大壩溢流問題, 運行表明,廠房尾水位高於設計原尾水位, 嚴重影響機組出力和發電效益,經分析論證,擬進行尾水渠疏挖改造。
  工程項目和工作範圍:本次疏挖工程由兩部分組成:拆除尾水渠右側部分砼導牆,該 導牆長約 45m,牆頂高程▽52.0 m,厚 1.5 m,分上下兩段,每段長約 22.5m,拆除伸縮縫 下游側的一段,拆至高程▽45.0m;疏挖導牆內渠底和導牆下游約 100 m 範圍內的河床,從 上至下疏挖寬度為 45~70 m,疏挖后底高程約為▽43.0~▽42.5 m,但不高於▽43.0 m。該 段疏挖河床大部為板岩,部分為砂卵石。
  爆破和疏挖工程施工要求:本工程施工過程中,由於正直電廠 2#機組大修,機組流道 中沒有充水,因此,設計中應考慮水下爆破施工可能對機組檢修閘門造成的影響。施工中提 高爆破效率,降低爆破震動和飛石對附近建築物的破壞影響,是影響工程施工進度和安全的關鍵所在。 水下爆破施工

  根據資訊理論的觀點,根據以往類似工程經驗和投入工程水下鑽爆機械設備力量綜合考 慮,對水下爆破選用鑽孔爆破法施工。其施工工藝流程如下:爆破設計→錨定鑽孔作業平台→移機就位→確定孔深→套管護孔→鑽孔→成孔沖洗→ 測量驗孔→裝葯→連線→平台撤離→起爆信號→起爆、震動監測→爆破效果檢查→解除警戒。
  施工中的幾項主要技術措施分述如下: 鑽孔作業平台設計製作浮箱式簡易起升鑽爆作業平台船(16 m×6 m)。作業平台採用鋼體浮箱結構,兩浮 箱間距 5 m。浮箱內徑 Φ1 100 mm,單長 12 m,扣除浮箱、平台鋼結構自重,浮力約為15t。通過槽鋼、工字鋼將兩浮箱焊接為承載鑽機及附屬設備的船體[2]。潛孔鑽鑽機由腳手 架鋼管鉸接固定在平台上,組成鑽機作業平台。浮箱兩側各向外伸出 0.5 m,另外焊接兩個 小平台,可供 4 台 KQ-100 型潛孔鑽機工作之用。為加快鑽機就位速度,鑽機平台可沿槽鋼軌道滑動移位。測量定位后,採用 8 只鐵錨及 100 m以上的錨繩,由機動小駁船牽引到達爆破區域后,依靠船上人工收縮錨繩配合準確就位。利用 5t手拉葫蘆人工控制將 4 根立柱(Φ240mm)沉入河底,使鑽孔平台升起基本脫離 水面,此時整個鑽孔平台上的荷載完全支承在 4 根鋼管立柱上。鑽孔施工時,不會受到波浪 起伏的影響,保證成孔質量。鑽孔平台移位時,先收回立柱,使鑽孔平台浮在水面上,此時 通過拉動錨繩將平台移到下一鑽孔位置施工。
  鑽孔設備及爆破器材的選擇
  (1)鑽孔設備的選型
  由於水下鑽孔爆破,加之水面上的限制,選用 KQ-100 潛孔鑽機鑽孔,孔徑 Φ90 mm。
  (2)鑽孔附屬機構
  水下爆破條件採用垂直鑽孔作業。鑽孔機具選用 KQ -100 型潛孔鑽,,葯卷為 Φ70 mm, 炸藥選用抗水性能良好的乳化炸藥。為保證鑽孔后的裝葯和清孔,在鑽孔之前,先將 1 根下 端帶有環形(鑽徑 Φ117 mm)的中空套管鑽透覆蓋層(淤泥層),並鑽入基岩一定深度,然後 在套管中下鑽桿,在基岩中進行鑽孔。為確保開挖達到設計深度,鑽孔應有一定的超鑽深度, 超鑽深度取 1. 0~1.5 m,即實際鑽孔深度為 1.5 m~4.5 m。
  (3)爆破器材的品種選取。
  選用具有防水性能良好的乳化炸藥,裝入 Φ80mmPVC 管中。非電雷管用「雙高」雷管。 起爆網路採用孔內高段位、孔外低段位毫秒微差複式起爆網路,以確保傳爆的準確性。為確 保安全,用粗砂將炮孔堵滿,防止沖炮。在每隻爆孔孔口用砂袋封口覆蓋,砂袋系一浮球露 出水面,其作用:①作為爆破孔位標記,便於集中裝葯;②裝葯后便於連接導爆管腳線沒, 形成起爆網路。
  (4)導爆管的放置。 在水中放置浮胎,使其固定地飄浮在水面上,將「每船同排」的導爆管按綁在一隻輪胎上,按照「從後到前的順序」將輪胎上的導爆管用「同段」非電雷管連接起來,為了不使傳爆雷管將 其他導爆管炸斷造成拒爆現象,連接時應將雷管置於浮胎上面,並用泡沫盒包住紮緊,不能浮在水面隨波漂移。 安全校核

  水下爆破所產生的危害表現為爆破地震效應、水中衝擊波效應、空氣衝擊波效應和水面波浪效應。爆破效果

  爆破后,岩石破碎塊度理想,水下清渣順利,經檢驗,對閘門及周圍建築物無影響。
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