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北极星电力网技术频道 作者:佚名 2008/1/4 17:42:06
三峡工程永久船闸六闸首下游相邻段
控制爆破施工与监测
钟卫领
（中国人民武装警察部队水电三峡工程指挥部，湖北宜昌443133）
关键词：控制爆破；爆破振动；监测；闸首；三峡工程
摘要：三峡永久船闸六闸首下游相邻段实施了紧邻已浇混凝土和灌浆区的控制爆破，并实施爆破振动跟踪监测。监测结果表明，通过采取优化爆破参数、创造良好的前沿临空条件、小抵抗线、小梯段、小药量等控制爆破措施，使爆破振动得到了有效控制，效果很好。
三峡工程永久船闸六闸首是双线五级船闸的最下游一级闸首。六闸首地下输水系统设左、中、右3条输水隧洞，分别与下游引航道左、中、右3条泄水支涵相连接。由于种种原因，六闸首须提前浇筑混凝土，不得不在未完成安全距离内相邻段开挖施工的情况下，即向混凝土施工交面。剩余的开挖工程量包括支涵保护层开挖(0.9万m3)、航道底板(高程56.5m)欠挖部分和六闸首混凝土施工道路开挖。由此产生了上述部位开挖爆破作业对紧邻六闸首结构混凝土及灌浆区的振动影响问题。因此,六闸首相邻段开挖必须采用控制爆破施工、爆破振动跟踪监测并及时调整爆破参数等措施，以满足已浇结构混凝土、灌浆帷幕和金结安装的安全要求。
1泄水支涵开挖技术措施
1.1分区控爆
分区控爆示意见图1。
1.2控制标准
根据有关规范、技术要求和永久船闸场地爆破振动监测试验，六闸首下游相邻段控制爆破标准见表1。爆破振速控制标准为：灌浆区不大于1.2～1.5cm／s，结构混凝土区不大于5～7cm／s。
1.3爆破设计
控爆区岩性为闪云斜长花岗岩，岩体风化主要为弱风化带下部，局部为微新岩。各区均采用手风钻造孔，孔径45mm，使用乳胶炸药，药卷直径不大于25mm，电雷管起爆。保护层开挖进行一次性爆除，侧向光爆孔按设计坡比造孔，水平建基面用手风钻造水平光爆孔，全断面开挖、单排爆破，一天一个循环。
各区设计水平光爆孔深为Ⅰ区0.5m，Ⅱ区1m，Ⅲ区4m，Ⅳ区3m，其他各区均为4m。Ⅰ～Ⅲ区为保护层开挖，厚度不大于1m。
按控制标准分区及控制标准要求，据监测的爆破数据，每一循环施工之前进行爆破设计，选择爆破参数，并根据实践逐步优化施工方案。其Ⅲ、Ⅳ区典型爆破控制参数见表2。
1.4爆破施工
实际施工中基本上按表1中的要求执行。先从主涵桩号0＋119处进行主涵Ⅶ区开挖，然后分别向南、北、中支涵推进。采用手风钻造主爆孔和光爆孔，孔径45mm。爆破振动最突出的部位为南、北、中支涵的Ⅰ、Ⅱ区和Ⅲ区，爆破中心距＜10m，这些部位距六闸首灌浆区较近。
中支涵Ⅰ区距灌浆区最近，原计划使用膨胀剂法施工，后因该部分属于薄层欠挖处理，工程量较小，经研究只要采用严格的控制爆破技术，监控部位的振动影响是可以控制的，因此在实际施工中仍采用爆破施工，设计孔深0.5m，单响药量0.3kg。Ⅰ区开挖爆破的所有实测振速中，最大值为1.23cm／s，其中最近的中部灌浆区观测点实测最大峰值振速为0.83cm／s，满足振动控制要求。
Ⅱ、Ⅲ区开挖量较大，为了既满足振动控制要求，又能最大限度地加大爆破规模，缩短工期，采用了以下控制振动措施：①创造良好的前沿临空面条件。每一循环之前，在爆破部位的前沿形成良好的临空面，以使爆破产生的能量集中向前沿临空面释放，尽量使爆破岩石向前沿推出，从而减小对周围岩体和保护对象的影响。②采用小抵抗线。每次爆破的排距尽量的小，实际施工中排距最小取0.4m，以此形成最小抵抗线。③小梯段。梯段高度一般取0.5～1.2m，距灌浆区越近，梯段高度越小。④小药量、小药卷。采用塑料导爆管起爆网络，孔间微差，孔内间隔装药等方式，尽可能地降低单响药量。实际施工中在最敏感部位，最大段药量控制在0.3kg以内。以上措施的结合使用，可较好地控制爆破振动。
2爆破振动监测
2.1爆破振动测试系统
具体施测过程中，同一测点一般在竖直向和水平径向布置传感器，并选用CP1型和PZ-70型速度传感器。传感器用石膏固定在所需监测的部位，然后将MCS2型双线道瞬态波形存储器与其相联，爆破振动传递到测点时，自动记录仪自动记录信号。爆后利用PCC波型采集处理软件进行分析和存储处理。
2.2测点布置
振动控制最严格部位为灌浆区，因此该部位边缘应密集布置监测点。在灌浆区共布置8个传感器观测点，其中4个观测点布置在灌浆区中心，另外4个观测点布置在灌浆区外侧，且应位于爆心与灌浆区测点的连线上。此外，为掌握振动衰减趋势，每次均在爆源与灌浆区之间的基岩面上及距爆源较近的混凝土底板上布置测点。
2.3监测成果分析
灌浆区各测点的振动量值基本上在允许范围内，即v＜1.5cm／s。在65次测试中，有6次测试出现个别超标现象，均位于南部灌浆区边缘，爆区位于南支涵上游侧，振动值从1.59～2.14cm／s，属轻微超标。在混凝土部位实测振速均远小于安全控制标准（5～7cm／s），由于六闸首部位的混凝土浇筑龄期均在1个月以上，故不会对新浇混凝土造成影响。
从观测成果看，整个开挖过程中的爆破振动控制是比较理想的。在中、北部灌浆区附近实测振动值均未超标；南支涵底板开挖产生的振动相对大些，究其原因，是该部位的爆破有时前沿临空面条件不好，分段不合理，实际单响药量偏大等因素所致。施工中通过严格地控制爆破，取得了良好的效果。
3爆破质点振动速度的衰减规律
六闸首下游相邻段部位的爆破振动质点速度有较明显的衰减趋势，选取比较典型的一些测试数据按萨道夫斯基公式(1)进行回归计算,结果见式（2）、（3）及图2、3。
式中，v为质点振动速度（cm／s）；K是与场地有关的系数；Q为最大单段起爆药量（kg）；R为爆心至测点的距离（m）；α为与地质条件有关的爆破地振波衰减系数。因为是浅层爆破，且爆破振动观测点的爆心距均较小，所以，在爆破振动衰减规律公式中K及α值也较深孔爆破时要小。
4质点振速主频分布
对所有65次测试的爆破主频分布进行统计后，根据统计结果绘制的爆破振动主频分布直方图如图4、5所示。测试成果表明，爆破振动主频随爆心距的增加而衰减，振动频率主要分布在40～120Hz之间，其振动频率的范围符合浅孔爆破的特性。
5结语
采取分区控制爆破、跟踪监测、优化参数的施工方案是行之有效的。如开挖量大，即使距控制区仅1m，也可以不采用静爆破施工。通过对爆破测试结果进行分析，得出振速衰减规律见式(2)、(3)。爆破振动主频随爆心距增加而衰减。振动频率主要分布在40～120Hz之间，符合浅孔爆破的特性。采取小抵抗线、小梯段、小药量的合理技术措施，在开挖质量、安全、进度、效率诸方面均取得了令人满意的结果。
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