水平预裂爆破开挖保护层施工方案

1.前言
鉴于厂房坝段石方量大，厂房坝段石方开挖工期将直接制约7#~8#溢流坝段混凝土浇筑施工。厂房段周边坡度要求较高，需要进行预裂爆破施工，上下预留台阶有一定的高度差。仅采用传统的保护层分层爆破开挖方法，已不能满足相邻溢流坝段基础开挖工期和混凝土浇筑的要求。
经过多次论证研究，承包商决定采用水平预裂爆破和垂直浅孔台阶爆破一次爆破完成有高差的建基面(EL101.95和EL103.42两个平台)保护层开挖。
水平预裂的施工方法可以加快保护层的开挖进度。厂房坝段预留保护层采用水平预裂和钻垂直爆破孔一次爆破的施工方法。保护层垂直爆破孔为CM351钻机和Y26手动钻机，直径分别为105mm和42mm。孔底标高距建基面不小于0.7m，采用毫秒台阶爆破。爆破后可直接用大型开挖设备开挖，可缩短保护层开挖出渣时间。这种施工方法可以减少保护层分层开挖的频繁出渣和钻孔工序，加快保护层开挖的施工进度。
2。水平预裂参数的选择与确定
(1)钻孔直径
(2)钻孔间距& # 61537；根据我国水利工程边坡预裂爆破一般采用80 ~ 110±42mm孔径的施工经验，结合关门岩电厂现有钻孔机械设备的性能特点，选择CM351液压钻机作为水平预裂孔的主要钻具，钻孔直径为105mm；
钻孔间距A a=nD之间的关系；井眼直径D可用间距系数N表示:A = NDn的取值决定了钻孔的数量，如果n的取值过大，就不能保证预裂的形成，影响预裂效果。n值过小，会增加钻孔数量，不经济，影响施工进度。根据经验，一般认为n的取值为7 ~ 12。
经过多次生产性试验和施工总结，确定采用CM351钻机(对应孔径为105mm)施工时，设计孔距为80 ~ 100 cm，N值为8 ~ 10；当采用手风钻(对应孔径为42mm)施工时，设计孔距为40 ~ 50 cm，n值为10。
(3)不耦合系数E
根据孔径D的大小选择药卷直径D，不耦合系数E是指孔径与药卷直径的比值，可用E=D/d/D表示..本工程预裂爆破使用的药卷直径为32mm时，孔径为105mm时E值为3.28，孔径为42mm时E值为1.31。
(4)钻孔深度为L
的水平预裂钻孔施工难度大。当钻孔深度过大时(当孔深超过10m时)，钻孔的水平精度难以掌握。孔口与孔底不在同一标高，偏差50cm。为了保证建基面的开挖平整度，在实际钻孔过程中，除了严格控制开孔的标高和角度外，还必须控制钻孔深度。当使用CM35l钻机时，钻孔深度应≤10m，当使用手钻时，钻孔深度应≤3m。
(5)线装密度⊿线
根据厂房坝段风化粉砂质泥岩岩性并参考其他水利工程施工经验，经验公式为:⊿线= 0.034 [σ压力]0.63a0.67其中⊿线-线装密度(kg/m) [σ压力]-岩石极限抗压强度(MPa)a-钻孔间距(m)
按上式计算。
(6)堵塞长度L1
实践证明，孔口堵塞长度对水平预裂面的效果有一定的影响。堵塞长度过短，爆破时瓦斯会逸出，不易形成预裂或预裂宽度不够；如果堵塞的长度太长，很容易在孔口附近留下水平的爆破孔。实际施工中，根据爆破效果不断调整和修正堵塞长度，一般取80 ~ 100 cm为宜。
(7)装药结构设计中的水平预裂与一般的斜坡预裂有本质区别。
一般边坡预裂爆破在无限体内进行，底夹使用较多，而水平预裂爆破在厚度为2.0~2.5m的有限体内进行，类似于光面爆破，底夹使用较少。爆破过程中，为便于施工，根据不同的钻孔深度，确定的线装药量密度应均匀分布在孔内，孔底40厘米以内的药量密度应适当增加一倍，当堵孔长度在50厘米以下时，药量减少一半。