静态爆破技术在临近水库大坝高边坡开挖工程中的应用

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1、静态爆破技术在临近水库大坝高边坡开挖工程中的应用张文斌、龙永平（湖南宏禹水利水电岩土工程有限公司长沙市410007）[摘要]在临近已建水库大坝进行岩石边坡开挖施工中，采用炸药明爆施工将存在巨大的安全隐患，易造成山体滑坡、飞石破坏水工建筑物结构等重大安全事故；采用高效静态无声爆破的施工方法能有效解决该类问题。本文通过双牌大坝坝后边坡开挖工程实例，阐述静态爆破的工作原理及开挖工程中的施工方法、技术要求。供类似工程参考。[关键词]无声静态爆破高边坡岩石开挖1工程概况潇水河道双牌水库大坝至霞灯村段整治一期工程岸坡位于双牌大坝下游消力池右岸岩石边坡内，施

2、工面全长约150m，距离主坝未超过100m。河道右岸边坡陡峻，坡度大于60度；岩体为砂质板岩、泥质板岩和含云母的砂岩、石英岩，岩体层面倾角15～50度，小于坡角，加上岩层古老，且受构造运动影响，褶皱发育，节理裂隙密集，岩石破碎，岩体完整性差，岩性为(D2t)灰绿~紫红色中层状石英砂岩、粉砂岩夹薄层砂质页岩，砂质页岩夹层发育频率为3~4条/m,夹层厚0.03~0.08m。岩层表部强风化厚10.0~20.0m,岩层产状：N20°~30°E.SE∠9°，顺向坡。结构面组合对边坡十分不利，若采用施工措施不当，极易造成边坡变形失稳，出现山体滑坡。潇水河道

3、双牌水库大坝至霞灯村段整治一期工程岸坡由于极靠近大坝，距大坝溢流面30m～50m，若采用炸药明爆施工，由于明爆产生的震动，将严重影响双牌水库的正常运行；同时对工程范围内的山体稳定也会造成极大的影响，造成山体滑坡或坍塌等重大安全隐患。综合工程场地所处部位和地质条件，为保证双牌水库大坝安全和确保开挖边坡稳定，本工程水上高边坡开挖选择高效无声静态爆破的施工方案。2无声静态爆破工作原理高效无声静态爆破技术是近年发展起来的一种破碎（或切割）岩石和混凝土的新方法，亦称静力迫裂和静力破碎技术。高效无声破碎剂(SCA)是将铝、钙、铁、硅、硫、钛等的氧化物磨细,

4、按比例混合，再加入相应的有机物，形成的一种遇水膨胀的静力破碎材料。其与水调成浆体灌入岩石或混凝土的钻孔中，依靠本身水化产生的膨胀压力将岩石或混凝土挤裂破碎。此方法的最大优点是不产生爆破声响、爆破飞石、爆破粉尘、爆破震动以及爆破所产生的有毒、有害气体。因此，不会对周围环境造成破坏和产生震动影响山体稳定，特别适宜于临近建筑物部位的爆破破碎或拆除作业。3静态爆破方案设计及相关参数静态爆破钻孔参数设计经验数结合边坡岩体本身工程地质条件、地形条件及开挖要求等因素合理地设计孔径、孔深、孔距、排距等参数。可供选择的主要施工参数见下表：被破碎物体钻孔钻孔参数使

5、用量(kg/m3)孔径（mm）孔距（mm）排距（mm）软质岩35～4230～5018～408～10中硬质岩38～4230～4018～3610～15中硬质岩破碎38～4225～4030～8018～25岩石切割30～4220～4012～365～15无筋混凝土、孤石35～4220～4012～368～10钢筋混凝土35～5220～3012～3615～25结合现场实际地质条件情况本工程右岸岸坡岩层为砂质板岩、泥质板岩和含云母的砂岩、石英砂岩属于中硬质岩，故设计适应于本工程的静态爆破参数如下：(1)临空面距离（抵抗线）静态破碎钻孔前首先要确定至少有一个以上

6、自由面（临空面），钻孔做到与自由面平行；切割岩石钻孔尽量保持直线。根据本工程的岩石等级以及风化情况选定膨胀孔与临空面距离为（岩石最小抵抗线）W=300mm。(2)孔径膨胀孔孔径是决定无声破碎效应的重要因素，钻孔过小，不利于药效充分发挥效力；钻孔太大，易冲孔。根据本工程岩石层次等级，选定孔径d=40mm。(3)孔间距膨胀孔的间距与岩石的硬度有直接关系，硬度越大，孔布置间距越小，本工程为Ⅴ～Ⅹ级岩石，故孔间距选定B=300mm。(4)孔排距膨胀孔的孔排距跟破碎体的自由临空面的距离有直接关系，临空抵抗线小，孔排距可适当宽一点，根据现场地形选定孔排距R

7、=200～300mm。(5)孔深孔深根据现场石方与承台或底板底高差确定，最小孔深控制在H=0.8m以上，本工程孔深均控制在H=1.5～2.0m。（6）破碎层次此施工项目是水上高边坡的岩石开挖，设计开挖坡度为i=1：0.3，钻孔施工时沿设计边坡坡度钻斜孔，呈梅花型布置，且在静态破碎时进行分层剥削进行开挖（如下图）。根据岩石硬度及静态爆破剂的膨胀效果每层破碎不能超过0.6m，宽度控制在5m左右为一个静态爆破面较优。（7）用药量当孔径为d=40mm,孔深为H=2m时，根据高效静态膨胀剂的密度ρ=1.8g/cm3及水灰比P=0.32:1(0.32水：1

8、膨胀剂)，单孔药量计算式如下：Q=ρ*V*P/(1+P)=ρπ*(d/2)2*H*P/(1+P)Q——静态膨胀剂药量ρ——高效静态膨胀剂的密度V——炮