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1、水下预裂爆破技术在甘肃九甸峡水利枢纽大坝防渗墙陡坡嵌岩施工中的应用葛国平 刘建平 周廷江(中国水利水电第十二工程局有限公司)李明宇 蒋君(中国水利水电天津基础局有限公司)1.工程概况及地质条件九甸峡水利枢纽工程位于甘肃省临洮、卓尼两县交界处的洮河中游九甸峡峡谷进口处，是以城乡供水及工业供水、生态环境用水为主，兼有农业灌溉、发电、防洪、养殖等综合功能的大型水利枢纽工程。枢纽正常蓄水位2202.0m，总库容9.43亿m3，电站装机容量300MW。本工程为等大（2）型工程；大坝为1级建筑物，其它主要建筑物级别为2级，次要建筑物级别为3级。主体建筑物有：混凝土面板堆石坝、左岸1#、2#溢洪洞、右岸泄洪
2、洞、引洮供水工程总干渠进水口、引水发电洞及发电厂房等建筑物组成。大坝防渗墙设置于大坝前缘，与大坝水平趾板平行，通过连接板与大坝水平趾板相接，除防渗外还起到一定结构作用。防渗墙轴线处河道顺直，河床狭窄，河床宽3550m，河谷左右岸陡峻，河谷成不对称“V”型，地形坡度8085。覆盖层主要为冲积含块石砂卵砾石和冲积砂砾卵石。06m为冲积含块石砂砾卵石，松散无胶结，块径0.6m以上块石含量高，渗透系数80150m/d；6m以下为冲积砂砾卵石，局部有块径23m孤石，基岩上部56m孤石含量大且较为集中，渗透系数3080m/d。基岩为巨厚状灰岩，致密坚硬。防渗墙起止桩号为坝横0+09.020+53.87m，
3、总长度44.85m，为钢筋混凝土结构，设计墙厚为1.2m，混凝土标号C25，抗渗标号W10，墙体入岩深度0.8m，墙体两端要求嵌入两岸坡度8085的陡峭基岩中80cm。混凝土防渗墙两端在坡度8085的陡边坡进行嵌岩施工是本工程的难点之一，常规的“钻劈法”成槽工艺根本无法施工，经过多方讨论研究，最终采用了水下预裂爆破技术成功解决了这个施工难题。2.水下预裂爆破施工2.1水下预裂爆破施工工艺流程陡坡基岩面确定 爆破孔钻孔 装药联网 爆破 冲击钻机清渣成槽2.2陡坡基岩面的确定陡坡基岩面的确定准确与否，是保证防渗墙体嵌入边坡基岩80cm的关键所在，因此，在充分研究设计单位提供的地质资料后，在防渗墙轴
4、线两端的左右岸边坡处采取增加地质勘探孔的方案，以彻底探明陡坡的分布形态，为确定陡坡基岩面提供详实的地质资料。地质勘探孔在施工中采用“逐渐加密”的原则进行布孔，勘探孔采用XY-2型地质钻机施工，钻孔孔径110mm，左右岸共计钻打勘探孔6个，根据勘探孔提供的地质资料，由设计、监理、业主、施工单位四方共同确定了基岩面。 2.3爆破参数的设计2.3.1钻孔直径与药卷直径 根据九甸峡工程的钻孔机械和药卷品种规格，选用XY-2型回转钻机为预裂爆破孔的主要钻孔设备，钻孔直径为91mm，相应使用直径32mm的药卷。2.3.2钻孔深度 钻孔深度根据地质勘探孔提供的资料确定，但必须控制钻孔底部爆破后，防渗墙墙体全
5、面嵌入基岩80cm，具体钻孔深度见爆破孔布置图。2.3.3炮孔间距 参照预裂爆破的经验，孔距一般为0.60.7m，排距0.61.1m。根据该工程需在水下进行爆破，并考虑防渗墙的特殊结构形式，确定孔距为0.7m，排拒为1.1m。2.3.4单位耗药量 单位耗药量q值一般控制在0.400.50kg/m3范围内。根据该工程灰岩抗压强度高，脆性大的特点，并考虑到需在水下爆破， 能量损失较大，故单位耗药量控制在0.45kg/m3。2.3.5孔口堵塞长度孔口堵塞长度对水平预裂面的效果有一定影响，堵塞长度过短，则爆破时气体逸出，不易形成预裂缝或预裂缝宽度不够；堵塞长度过长，则在孔口附近部位易残留水平炮孔。实际
6、施工中的堵塞长度根据爆破效果进行不断调整修正，一般取80100cm为宜。该工程不存在水平预裂孔，因此堵塞长度采用50cm。2.4爆破器材的选择该工程爆破由于在水下进行，爆破器材选用2#岩石乳化炸药、防水导爆索、雷管等。2.5爆破施工2.5.1施工准备 在陡坡基岩面鉴定完成后钻孔作业前，进行测量放样，以确定水平预裂爆破的作业范围，并用红油漆标明预裂孔孔位；2.5.2钻孔作业 预裂爆破孔的孔底高程误差不大于20cm。钻孔时根据地形变化，严格控制钻孔深度和方向。钻孔完毕后，对钻孔的孔位、孔深和孔斜进行认真检查，并作好记录，对未满足设计要求的钻孔，必须进行补钻(欠深)或充填(超深)； 2.5.3装药联
7、网 装药前将钻孔内岩粉及泥浆清理干净，并再次检查孔深；预裂爆破采用2#岩石乳化炸药，导爆索传爆，毫秒微差雷管起爆。采用自孔底向上间隔不耦合装药结构，孔底起爆顺序沿抵抗线最小的方向依次分段起爆。2.5.4孔口封堵 封堵材料采用黏土和砂，按1；3比例混合而成，堵塞时轻轻分层压紧；2.5.5起爆起爆采用导火索引爆导爆索的起爆方式。3.冲击钻钻孔成槽在爆破结束后，将冲击钻就位，采用钻劈法将爆破后的岩石冲击破碎，用抽筒出渣，直至成槽。4.预裂爆破效果验证采用预裂爆破后，钻孔工效为3.2m/台班，而未爆破前钻孔工效仅为.0.8 m/台班，钻孔工效提高了4倍，证明爆破时布孔、装药量、孔口封堵的各项参数选择是合理的。通过混凝土浇筑验证槽孔扩孔系数为1.051.07，证明布孔、装药方法选择合理，爆破后槽孔孔型良好，未造成超爆现象。通过本工程的施工实践，证明了在水下进行预裂爆破的可行性，尤其是在陡边坡基岩中造孔成槽此种施工工艺是切实有效的，同时为国内类似工程提供了一个可借鉴的工程实例。- 4 -
