岩塞爆破

更新时间:2023-01-17 12:57

岩塞爆破形成的进水口常年在水下运行,需要有良好的运行条件。岩塞的位置和几何形状确定后,才能进行爆破设计。岩塞爆破一般有2类方法:硐室爆破法和钻孔爆破法。其中硐室爆破法又分为集中药室硐室爆破法和条形药室硐室爆破法;而钻孔爆破法又包括大孔径深孔爆破法和小孔径炮眼爆破法;还有就是上述方法的组合。

简介

岩塞爆破形成的进水口常年在水下运行,需要有良好的运行条件。岩塞的位置和几何形状确定后,才能进行爆破设计。岩塞爆破一般有2类方法:硐室爆破法和钻孔爆破法。其中硐室爆破法又分为集中药室硐室爆破法和条形药室硐室爆破法;而钻孔爆破法又包括大孔径深孔爆破法和小孔径炮眼爆破法;还有就是上述方法的组合。

岩塞位置的选择

对于岩塞的位置,既要水力学条件好,又要具有良好的爆破条件。因此岩塞位置要求选择在岩性单一、整体性好、构造简单、裂隙不大发育的地方,且岩面平顺,岸坡坡度在30-60度宜。另外,还要考虑与已成建筑物的关系,尽可能远离已建成的建筑物。

岩塞形状

岩塞的形状有马蹄型、圆形、椭圆形、矩形等等,包括内口形状和外口形状,一般外端呈喇叭状,里端开口尺寸小于外端开口尺寸。岩塞的形状一般是根据隧洞的形状和功能选择,要求满足进水的流态要求。从理论上说,岩塞形状可以任意选择,但实际工程中的岩塞一般为圆形,岩塞轴线与岩塞外的水下地形基本垂直。国内外成功实施的岩塞爆破,也大部分选择圆形岩塞,针对圆形岩塞国内外进行了大量的模型试验和数值计算,属于比较成熟的岩塞体型。

岩塞倾角

岩塞的倾角有上倾角、水平和下倾角3种。3种倾角的爆渣处理方式是不一样的:上倾角岩塞的爆渣一般以集渣或泄渣的方式进人隧洞;下倾角岩塞的爆渣以进人库区水中为主;水平岩塞的爆渣一般部分进入库区,部分进入隧洞。

由于水平岩塞和下倾角岩塞的爆渣要往库区中去,受水压的作用,实现起来有很多不确定因素,因此选择这2种岩塞倾角的工程实例不多,一般还是以上倾角岩塞为主。对于上倾角岩塞方案,上倾角度越陡,越有利于岩渣进人集渣坑,但角度越大,施工难度越大;而坡度越缓,则岩渣滑人集渣坑的难度就越大。

岩塞开口尺寸

岩塞开口尺寸要满足过水断面要求。对于聚渣方案,在岩塞段后方的过渡段断面要适当扩大,使聚渣坑满足积渣容积要求,且过渡平顺,以保证水流顺畅。在满足以上条件的情况下尽量减小岩塞尺寸,以减少爆破振动破坏和贯通难度。

岩塞厚度和体型

岩塞厚度的选定是确保施工安全与设计合理的主要影响因素。岩塞厚度的选取与地质条件、岩塞尺寸、上覆水深度等因素有关,岩层结构越稳定、越完整,则选择的岩塞厚度就可以适当减小。国内几个工程岩塞厚度H与岩塞直径(或跨度)D之比在1.0-1.4之间,国外工程的比值一般也在1.0-1.5之间,个别的也有在2. 0之上的。当岩塞采用药室爆破方案时,在塞体内开挖导洞和药室具有一定的危险性,为了施工安全,故所选的H值较大;对于钻孔爆破的岩塞,施工相对安全,H值可以适当减小。

集渣坑的设计

对于上倾角岩塞,岩塞体爆破后产生的石渣必随水冲流人隧洞,如果不能通过隧洞泄渣,为保证水流畅通和过水断面,必须在岩塞后方取水洞段挖一集渣坑。集渣坑的容积根据岩塞体体积计算确定,松散系数按1.6倍计算,集渣坑体积按松散体的2倍计算,同时还必须考虑岩塞外的松渣和岩塞爆破时的超挖因素。

设计原则与要求

岩塞爆破形成的进水口常年在水下运行,需要有良好的运行条件。因此,岩塞爆破的设计原则与要求如下:

①必须一次爆破成型,不允许出现拒爆或爆破不完全;

②爆破后岩塞四周的围岩应当有一定的完整性和稳定性,不遗留可能发生滑坡坍塌等隐患;

③岩塞顶部和底部的开口应满足进水流态的要求,具有良好的水力学条件;

④岩塞爆破时必须确保周围保护物的安全;

⑤岩塞厚度应满足岩塞体在水压力作用下的稳定,保证爆破施工安全;

⑥泄渣时应尽力减轻岩渣对隧洞结构产生的磨损;

⑦岩塞体底部集渣坑的容积应满足爆落岩渣顺畅下泄,不允许岩渣在洞内发生瞬时堵塞事故。

爆破方法

岩塞的位置和几何形状确定后,才能进行爆破设计。岩塞爆破一般有2类方法:硐室爆破法和钻孔爆破法。其中硐室爆破法又分为集中药室硐室爆破法和条形药室硐室爆破法;而钻孔爆破法又包括大孔径深孔爆破法和小孔径炮眼爆破法;还有就是上述方法的组合。这里需要强调一点,岩塞不能采用水下裸露药包爆破,这种爆破办法是不能爆通岩塞的,充其量仅使岩塞体表面产生一些裂缝和零星破碎而已,原因是爆炸能量大部分转化为水中冲击波了。因此,只能将药包置于岩体内部去实现“爆通”和“成型”。

(1)硐室爆破法。在岩塞体内开挖铜室,装药爆破,根据装药的集中程度,分为集中药室硐室爆破法和条形药室硐室爆破法。铜室爆破的优点是装药集中,抛掷能力强,相应的计算公式也较多,起爆网路简单。缺点是开挖药室安全性差,爆破漏斗破裂线不易控制,爆破振动影响较大。铜室爆破适用于直径较大的岩塞工程,如国内211工程、310工程及250工程及汾河水库等岩塞爆破工程。

(2)钻孔爆破法。包括深孔和炮孔爆破法2种(孔径D)75 mm、孔深h,4 m的称为深孔,小于以上数值的称为炮孔)。钻孔爆破优点是:施工安全,机械操作施工方便,药量分散,爆破振动影响小,爆破的岩石块度均匀;同时,它还可以通过试探钻孔打穿岩塞,更清楚地确定岩塞真实厚度。但是钻孔爆破法的孔位布置、炮孔装药、网路连接等工作量较大,施工技术要求高。

(3)铜室和钻孔爆破相结合的方法。有的设计将岩塞体分为2部分,前部分用铜室爆破,后部分用钻孔爆破。有的很明确,以铜室爆破为主,钻孔装药仅作为辅助手段。

除了上述3种方法外,就铜室爆破而言,还有集中药室铜室爆破和条形药室铜室爆破的组合,钻孔爆破里面也有大孔径深孔爆破和小孔径炮眼爆破的组合。上述大部分方法在国内外工程中均有实施,在实际设计中应根据工程规模大小、施工设备条件和人员开挖经验等各种因素,经过综合比较确定具体的爆破方法。

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