1 工程概況
小灣水電站位于云南省西部南澗縣與鳳慶縣交界的瀾滄江中游河段，系瀾滄江中下游河流規(guī)劃八個梯級水電站中的第二級，小灣水電站導流隧洞進口圍堰堰外引渠開挖參數(shù)為：1＃導流隧洞寬26.6m；2＃導流隧洞寬26.6m～38.35m，中墩保留寬20.8m；引渠底板開挖高程為988m.導流隧洞堰外引渠開挖長度（水流方向）為26～35m.2003年11月下旬實測流量為730m3/s，枯水期水位為1003.7m高程，圍堰前期部分堰外引渠開挖至996～998m高程，為提供f5溝出渣通道，將圍堰外側(cè)回填至1016m高程形成出渣道路，為減少鉆孔難度及工程量，根據(jù)瀾滄江水位將堰外堆渣體平臺高程降至1004m高程，再進行水下爆破鉆孔施工。但回填石渣深度仍有3～15m左右。
導流隧洞進口1#堰外引渠ф115mm預裂孔57個，爆破孔245個，設(shè)計孔深17.6m；2#堰外引渠ф115mm預裂孔35個，爆破孔288個，設(shè)計孔深17.6m.設(shè)計總鉆孔深度為11000米，其中回填土中鉆孔深度約為5375米，水下巖石鉆孔深度約為5625米。從2004年1月21日至2004年2月14日進行導流隧洞進口圍堰堰外引渠預裂孔鉆孔及爆破施工；2004年2月15日至2004年3月23日進行導流隧洞進口圍堰堰外引渠主爆區(qū)鉆孔及爆破施工，施工強度達到268m/天。
2 爆破方案選擇
因進口堰外引渠爆破開挖縱深較長，達到26～35m，一次起爆藥量較大，為保證圍堰、預留巖埂及進水塔建筑物的安全，考慮了兩種方案：
方案概述
優(yōu)點
缺點
每條洞堰外引渠爆破區(qū)分兩區(qū)爆破
1、有效減少一次起爆藥量；
2、爆破網(wǎng)絡(luò)連接相對簡單；
3、可提供后區(qū)爆破有效及準確的臨空面；
4、對周圍建筑物安全影響較小。
1、前區(qū)爆破對后區(qū)爆破孔破壞防護困難，有可能造成后區(qū)爆破區(qū)前幾排爆破孔無法裝藥；
2、施工工期長，很難保證在枯水期施工完成，對導流隧洞分流影響巨大。
每條洞堰外引渠爆破區(qū)一次爆破
1、不存在前后區(qū)爆破影響問題；
2、爆破孔網(wǎng)參數(shù)相對一致、簡單，鉆孔易于控制；
3、可通過爆破網(wǎng)絡(luò)連接、起爆順序及后沖方向減少對周圍建筑物安全影響；
4、施工工期相對較短，滿足施工工期要求，為導流隧洞分流提供有效保證。
1、一次起爆藥量較大；
2、爆破網(wǎng)絡(luò)連接復雜，網(wǎng)絡(luò)防護困難；
3、需通過造孔記錄推斷爆破臨空面位置；
4、對周圍建筑物安全影響較大。
主爆破爆破技術(shù)
1 爆破區(qū)鉆孔及裝藥
主爆破區(qū)鉆孔及裝藥方法與預裂爆破方法相同，為減小一次起爆藥量，盡量減少爆破對預留巖體的破壞，采用孔內(nèi)延時，孔外微差爆破網(wǎng)絡(luò)，爆破自江邊向圍堰方向，一次鉆爆到設(shè)計高程，采用乳化炸藥、防水導爆索等防水爆破材料，且每個炮孔裝四發(fā)ms15段雷管，確保一次爆破成功。為使回填石渣內(nèi)大塊孤石亦得到解炮，爆破孔裝藥需做調(diào)整，在完整巖石炮孔內(nèi)連續(xù)裝ф80mm藥卷，回填石渣炮孔內(nèi)連續(xù)裝ф50mm藥卷，兩種炸藥間采用中砂堵塞80cm，以保證巖石內(nèi)炸藥暴力完全作用于巖石，為解決爆破孔內(nèi)兩種炸藥不能同時起爆，致使后爆炸藥被先爆炸藥壓實，產(chǎn)生拒爆現(xiàn)象，在爆破孔內(nèi)兩種炸藥裝藥區(qū)段綁扎一根導爆索，將爆破孔內(nèi)兩部分炸藥聯(lián)為一體。
2 爆破區(qū)爆破孔網(wǎng)參數(shù)
根據(jù)以往工程經(jīng)驗及預裂爆破震動監(jiān)測數(shù)據(jù)進行的爆破振動一元回歸公式得出的巖石參數(shù)，爆破布孔參數(shù)如下：爆破孔孔徑ф115mm，孔距180cm，排距180cm，所有炮孔均超深1.5m.1#堰外引渠ф115mm預裂孔57個，爆破孔245個，設(shè)計孔深17.6m；2#堰外引渠ф115mm預裂孔35個，爆破孔288個，設(shè)計孔深17.6m.設(shè)計總鉆孔深度為11000米，其中回填土中鉆孔深度約為5375米，水下巖石鉆孔深度約為5625米，當最外一排炮孔位置巖石面距底板開挖988m高程大于1～1.5m時，炮孔仍需向江心方向繼續(xù)延伸，直至巖石面距底板開挖面985m高程在1～1.5m時不再增設(shè)下一排相對應(yīng)的炮孔。爆破網(wǎng)絡(luò)采用孔內(nèi)外微差毫秒延期復式爆破網(wǎng)絡(luò)，為使爆破一次成功，加大起爆網(wǎng)絡(luò)可靠性，孔外爆破網(wǎng)絡(luò)雷管均采用雙雷管，爆破孔內(nèi)布置四發(fā)ms15段非電起爆雷管，以保證完全起爆。為防止孔外起爆網(wǎng)絡(luò)雷管爆炸時飛起的石子打斷起爆網(wǎng)絡(luò)，在雷管外部用硬質(zhì)塑料管包裹，盡量減少石子飛起幾率。爆破裝藥參數(shù)：爆破孔巖石部位連續(xù)裝ф80mm藥卷，爆破單耗為1.76kg/m3，堆渣體部位連續(xù)裝ф50mm藥卷，爆破單耗為0.67kg/m3，單孔裝藥量為12～94kg，根據(jù)預裂爆破震動質(zhì)點數(shù)據(jù)采用一元回歸公式反推可求得巖石爆破水平徑向、垂直向、
水平切向的k值及α值，通過計算確定單響藥量控制在100kg以內(nèi)時，周圍建筑物的爆破振動質(zhì)點速度滿足規(guī)范要求。為盡量將預留巖埂及圍堰處的爆破質(zhì)點震動速度控制在允許范圍內(nèi)，距預留巖埂及圍堰15m范圍內(nèi)的爆破孔均采用一孔一響，其余爆破孔為兩孔一響。本次爆破單響藥量控制在100kg以內(nèi)，1#引渠爆破裝藥量約為11401kg，2#引渠爆破裝藥量約為18610kg.2＃堰外引渠一次爆破縱深較深，且一次起爆藥量較大，為盡量減少爆破對圍堰及預留巖埂防滲帷幕灌漿區(qū)破壞，將爆破反沖方向調(diào)整為沖向上游側(cè)山體上?！ ?BR> 3 爆破振動監(jiān)測數(shù)據(jù)分析
灌漿區(qū)預埋測點：爆破在灌漿區(qū)產(chǎn)生的質(zhì)點振動速度約為28.55~50 cm/s.ⅱ區(qū)振速略大于ⅰ區(qū)振速，估計與ⅱ區(qū)爆破規(guī)模大，爆破排數(shù)多，起爆約束大有關(guān)。
圍堰底部測點：垂直向振動速度略大于25.4cm/s，大于水平徑向（15cm/s）及水平切向（11.7cm/s）振動，可見預裂縫明顯起到阻隔水平向振動的作用，但對經(jīng)孔底作用的垂直向振動減振效應(yīng)較小。質(zhì)點振動速度高于大體積砼抗振標準，估計與測點位于堰后深基坑邊緣相關(guān)。
隔墩底部測點：1#洞、2#洞隔墩底部測點各向振速值3.87 cm/s，且以垂直向振速較大，與圍堰底部測點振動特征一致。頂部與底部振速相比有放大效應(yīng)，頻率相應(yīng)較低，符合相應(yīng)結(jié)構(gòu)體一般傳播規(guī)律。
隔墩頂部測點：振速為水平徑向8.52cm/s，1#洞中墩頂部測點振動有較大放大效應(yīng)，放大倍數(shù)約2.6，且水平徑向放大效應(yīng)明顯，這與中墩自身結(jié)構(gòu)有關(guān)。該值僅可參考為胸墻砼附近的相對速度，不能與新澆砼基巖處的安全振速控制要求進行比較。
2#洞圍堰后部各測點衰減趨勢：水平徑向15~2.48~2.27~2.31cm/s，水平切向11.7~3.07~2.96~2.3cm/s，垂直向27~3.76~3.42~2.72cm/s，頻率30~114hz.
各測點的爆破振動時間歷程反映1#洞圍堰爆區(qū)存在后部孔先爆現(xiàn)象并引起較大振動峰值，與錄相過程一致，估計孔內(nèi)雷管段別偏大同時延時誤差較大是原因之一。爆破振動時間歷程后部的峰值較均勻。
帷幕灌漿內(nèi)部預埋測點：振動速度約50cm/s.各測點振速時刻約與圍堰后部地表測點一致，同時表現(xiàn)為爆破近區(qū)振動波形特征，頻率約在100~500hz范圍?？梢娪捎卺∧粎^(qū)全部為基巖灌漿且上部圍堰的較大壓重，其抗震能力較強，較大振動下的破壞影響不致達到嚴重滲水的惡劣程度。
4 宏觀調(diào)查及爆破效果
根據(jù)現(xiàn)場巡視及錄相分析，爆破飛石主要來源于孔內(nèi)φ80裝藥卡塞至孔口的部分孔，飛石主要在爆區(qū)附近20m范圍內(nèi)，以爆區(qū)側(cè)向相連棧橋頂部居多，塊度約20cm.未有孔口堵塞沙礫及水的噴射污染現(xiàn)象，爆后可見大部分孔口堵塞完好。
爆堆中部隆起高度約3m，無大面積凹陷，認為炮孔巖石段破碎效應(yīng)明顯。
堰體無明顯破壞，施工分縫及缺陷修補表層抹面僅有局部脫皮，分縫及斷層裂縫的爆破前后寬度無變化，爆后未見堰后底部基巖出現(xiàn)滲水浸濕點。
新澆胸墻砼（約3天齡期）抹面未見裂紋。
周圍邊坡噴層未見宏觀破壞現(xiàn)象。
結(jié)束語
1）主爆區(qū)總裝藥量雖然高達30t，但采用了孔內(nèi)延時，孔外微差爆破技術(shù)，僅通過4種不同段別雷管將整個爆破區(qū)進行分段起爆，一次起爆藥量僅為94kg，通過對測點波形圖分析，未發(fā)現(xiàn)兩振動峰值重疊現(xiàn)象，從而達到了水下開挖爆破高單耗低單響藥量控制要求，實測爆破質(zhì)點振動速度基本滿足周圍建筑物爆破安全控制標準20cm/s.由此證明孔內(nèi)延時，孔外微差爆破技術(shù)可通過控制單響藥量來達到保護爆破區(qū)周圍建筑物的安全目的。
2）根據(jù)觀測爆破質(zhì)點振動速度與理論計算值相對照，表明預裂縫起到了有效降低爆破質(zhì)點振動速度作用，同時，先進行預裂爆破，并進行振動監(jiān)測，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)反推爆破區(qū)巖石巖質(zhì)參數(shù)，對主爆區(qū)爆破參數(shù)、孔網(wǎng)參數(shù)的確定，是極為有利的。
3）通過對爆破振動監(jiān)測，可為后期圍堰拆除提供有效、真實的參考數(shù)據(jù)，從而保證圍堰拆除爆破設(shè)計做到實用、高效、易控制。對拆除爆堆形狀、飛石方向預估及重點防護部位的確定，均有良好的參考作用。
小灣水電站位于云南省西部南澗縣與鳳慶縣交界的瀾滄江中游河段，系瀾滄江中下游河流規(guī)劃八個梯級水電站中的第二級，小灣水電站導流隧洞進口圍堰堰外引渠開挖參數(shù)為：1＃導流隧洞寬26.6m；2＃導流隧洞寬26.6m～38.35m，中墩保留寬20.8m；引渠底板開挖高程為988m.導流隧洞堰外引渠開挖長度（水流方向）為26～35m.2003年11月下旬實測流量為730m3/s，枯水期水位為1003.7m高程，圍堰前期部分堰外引渠開挖至996～998m高程，為提供f5溝出渣通道，將圍堰外側(cè)回填至1016m高程形成出渣道路，為減少鉆孔難度及工程量，根據(jù)瀾滄江水位將堰外堆渣體平臺高程降至1004m高程，再進行水下爆破鉆孔施工。但回填石渣深度仍有3～15m左右。
導流隧洞進口1#堰外引渠ф115mm預裂孔57個，爆破孔245個，設(shè)計孔深17.6m；2#堰外引渠ф115mm預裂孔35個，爆破孔288個，設(shè)計孔深17.6m.設(shè)計總鉆孔深度為11000米，其中回填土中鉆孔深度約為5375米，水下巖石鉆孔深度約為5625米。從2004年1月21日至2004年2月14日進行導流隧洞進口圍堰堰外引渠預裂孔鉆孔及爆破施工；2004年2月15日至2004年3月23日進行導流隧洞進口圍堰堰外引渠主爆區(qū)鉆孔及爆破施工，施工強度達到268m/天。
2 爆破方案選擇
因進口堰外引渠爆破開挖縱深較長，達到26～35m，一次起爆藥量較大，為保證圍堰、預留巖埂及進水塔建筑物的安全，考慮了兩種方案：
方案概述
優(yōu)點
缺點
每條洞堰外引渠爆破區(qū)分兩區(qū)爆破
1、有效減少一次起爆藥量；
2、爆破網(wǎng)絡(luò)連接相對簡單；
3、可提供后區(qū)爆破有效及準確的臨空面；
4、對周圍建筑物安全影響較小。
1、前區(qū)爆破對后區(qū)爆破孔破壞防護困難，有可能造成后區(qū)爆破區(qū)前幾排爆破孔無法裝藥；
2、施工工期長，很難保證在枯水期施工完成，對導流隧洞分流影響巨大。
每條洞堰外引渠爆破區(qū)一次爆破
1、不存在前后區(qū)爆破影響問題；
2、爆破孔網(wǎng)參數(shù)相對一致、簡單，鉆孔易于控制；
3、可通過爆破網(wǎng)絡(luò)連接、起爆順序及后沖方向減少對周圍建筑物安全影響；
4、施工工期相對較短，滿足施工工期要求，為導流隧洞分流提供有效保證。
1、一次起爆藥量較大；
2、爆破網(wǎng)絡(luò)連接復雜，網(wǎng)絡(luò)防護困難；
3、需通過造孔記錄推斷爆破臨空面位置；
4、對周圍建筑物安全影響較大。
主爆破爆破技術(shù)
1 爆破區(qū)鉆孔及裝藥
主爆破區(qū)鉆孔及裝藥方法與預裂爆破方法相同，為減小一次起爆藥量，盡量減少爆破對預留巖體的破壞，采用孔內(nèi)延時，孔外微差爆破網(wǎng)絡(luò)，爆破自江邊向圍堰方向，一次鉆爆到設(shè)計高程，采用乳化炸藥、防水導爆索等防水爆破材料，且每個炮孔裝四發(fā)ms15段雷管，確保一次爆破成功。為使回填石渣內(nèi)大塊孤石亦得到解炮，爆破孔裝藥需做調(diào)整，在完整巖石炮孔內(nèi)連續(xù)裝ф80mm藥卷，回填石渣炮孔內(nèi)連續(xù)裝ф50mm藥卷，兩種炸藥間采用中砂堵塞80cm，以保證巖石內(nèi)炸藥暴力完全作用于巖石，為解決爆破孔內(nèi)兩種炸藥不能同時起爆，致使后爆炸藥被先爆炸藥壓實，產(chǎn)生拒爆現(xiàn)象，在爆破孔內(nèi)兩種炸藥裝藥區(qū)段綁扎一根導爆索，將爆破孔內(nèi)兩部分炸藥聯(lián)為一體。
2 爆破區(qū)爆破孔網(wǎng)參數(shù)
根據(jù)以往工程經(jīng)驗及預裂爆破震動監(jiān)測數(shù)據(jù)進行的爆破振動一元回歸公式得出的巖石參數(shù)，爆破布孔參數(shù)如下：爆破孔孔徑ф115mm，孔距180cm，排距180cm，所有炮孔均超深1.5m.1#堰外引渠ф115mm預裂孔57個，爆破孔245個，設(shè)計孔深17.6m；2#堰外引渠ф115mm預裂孔35個，爆破孔288個，設(shè)計孔深17.6m.設(shè)計總鉆孔深度為11000米，其中回填土中鉆孔深度約為5375米，水下巖石鉆孔深度約為5625米，當最外一排炮孔位置巖石面距底板開挖988m高程大于1～1.5m時，炮孔仍需向江心方向繼續(xù)延伸，直至巖石面距底板開挖面985m高程在1～1.5m時不再增設(shè)下一排相對應(yīng)的炮孔。爆破網(wǎng)絡(luò)采用孔內(nèi)外微差毫秒延期復式爆破網(wǎng)絡(luò)，為使爆破一次成功，加大起爆網(wǎng)絡(luò)可靠性，孔外爆破網(wǎng)絡(luò)雷管均采用雙雷管，爆破孔內(nèi)布置四發(fā)ms15段非電起爆雷管，以保證完全起爆。為防止孔外起爆網(wǎng)絡(luò)雷管爆炸時飛起的石子打斷起爆網(wǎng)絡(luò)，在雷管外部用硬質(zhì)塑料管包裹，盡量減少石子飛起幾率。爆破裝藥參數(shù)：爆破孔巖石部位連續(xù)裝ф80mm藥卷，爆破單耗為1.76kg/m3，堆渣體部位連續(xù)裝ф50mm藥卷，爆破單耗為0.67kg/m3，單孔裝藥量為12～94kg，根據(jù)預裂爆破震動質(zhì)點數(shù)據(jù)采用一元回歸公式反推可求得巖石爆破水平徑向、垂直向、
水平切向的k值及α值，通過計算確定單響藥量控制在100kg以內(nèi)時，周圍建筑物的爆破振動質(zhì)點速度滿足規(guī)范要求。為盡量將預留巖埂及圍堰處的爆破質(zhì)點震動速度控制在允許范圍內(nèi)，距預留巖埂及圍堰15m范圍內(nèi)的爆破孔均采用一孔一響，其余爆破孔為兩孔一響。本次爆破單響藥量控制在100kg以內(nèi)，1#引渠爆破裝藥量約為11401kg，2#引渠爆破裝藥量約為18610kg.2＃堰外引渠一次爆破縱深較深，且一次起爆藥量較大，為盡量減少爆破對圍堰及預留巖埂防滲帷幕灌漿區(qū)破壞，將爆破反沖方向調(diào)整為沖向上游側(cè)山體上?！ ?BR> 3 爆破振動監(jiān)測數(shù)據(jù)分析
灌漿區(qū)預埋測點：爆破在灌漿區(qū)產(chǎn)生的質(zhì)點振動速度約為28.55~50 cm/s.ⅱ區(qū)振速略大于ⅰ區(qū)振速，估計與ⅱ區(qū)爆破規(guī)模大，爆破排數(shù)多，起爆約束大有關(guān)。
圍堰底部測點：垂直向振動速度略大于25.4cm/s，大于水平徑向（15cm/s）及水平切向（11.7cm/s）振動，可見預裂縫明顯起到阻隔水平向振動的作用，但對經(jīng)孔底作用的垂直向振動減振效應(yīng)較小。質(zhì)點振動速度高于大體積砼抗振標準，估計與測點位于堰后深基坑邊緣相關(guān)。
隔墩底部測點：1#洞、2#洞隔墩底部測點各向振速值3.87 cm/s，且以垂直向振速較大，與圍堰底部測點振動特征一致。頂部與底部振速相比有放大效應(yīng)，頻率相應(yīng)較低，符合相應(yīng)結(jié)構(gòu)體一般傳播規(guī)律。
隔墩頂部測點：振速為水平徑向8.52cm/s，1#洞中墩頂部測點振動有較大放大效應(yīng)，放大倍數(shù)約2.6，且水平徑向放大效應(yīng)明顯，這與中墩自身結(jié)構(gòu)有關(guān)。該值僅可參考為胸墻砼附近的相對速度，不能與新澆砼基巖處的安全振速控制要求進行比較。
2#洞圍堰后部各測點衰減趨勢：水平徑向15~2.48~2.27~2.31cm/s，水平切向11.7~3.07~2.96~2.3cm/s，垂直向27~3.76~3.42~2.72cm/s，頻率30~114hz.
各測點的爆破振動時間歷程反映1#洞圍堰爆區(qū)存在后部孔先爆現(xiàn)象并引起較大振動峰值，與錄相過程一致，估計孔內(nèi)雷管段別偏大同時延時誤差較大是原因之一。爆破振動時間歷程后部的峰值較均勻。
帷幕灌漿內(nèi)部預埋測點：振動速度約50cm/s.各測點振速時刻約與圍堰后部地表測點一致，同時表現(xiàn)為爆破近區(qū)振動波形特征，頻率約在100~500hz范圍?？梢娪捎卺∧粎^(qū)全部為基巖灌漿且上部圍堰的較大壓重，其抗震能力較強，較大振動下的破壞影響不致達到嚴重滲水的惡劣程度。
4 宏觀調(diào)查及爆破效果
根據(jù)現(xiàn)場巡視及錄相分析，爆破飛石主要來源于孔內(nèi)φ80裝藥卡塞至孔口的部分孔，飛石主要在爆區(qū)附近20m范圍內(nèi)，以爆區(qū)側(cè)向相連棧橋頂部居多，塊度約20cm.未有孔口堵塞沙礫及水的噴射污染現(xiàn)象，爆后可見大部分孔口堵塞完好。
爆堆中部隆起高度約3m，無大面積凹陷，認為炮孔巖石段破碎效應(yīng)明顯。
堰體無明顯破壞，施工分縫及缺陷修補表層抹面僅有局部脫皮，分縫及斷層裂縫的爆破前后寬度無變化，爆后未見堰后底部基巖出現(xiàn)滲水浸濕點。
新澆胸墻砼（約3天齡期）抹面未見裂紋。
周圍邊坡噴層未見宏觀破壞現(xiàn)象。
結(jié)束語
1）主爆區(qū)總裝藥量雖然高達30t，但采用了孔內(nèi)延時，孔外微差爆破技術(shù)，僅通過4種不同段別雷管將整個爆破區(qū)進行分段起爆，一次起爆藥量僅為94kg，通過對測點波形圖分析，未發(fā)現(xiàn)兩振動峰值重疊現(xiàn)象，從而達到了水下開挖爆破高單耗低單響藥量控制要求，實測爆破質(zhì)點振動速度基本滿足周圍建筑物爆破安全控制標準20cm/s.由此證明孔內(nèi)延時，孔外微差爆破技術(shù)可通過控制單響藥量來達到保護爆破區(qū)周圍建筑物的安全目的。
2）根據(jù)觀測爆破質(zhì)點振動速度與理論計算值相對照，表明預裂縫起到了有效降低爆破質(zhì)點振動速度作用，同時，先進行預裂爆破，并進行振動監(jiān)測，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)反推爆破區(qū)巖石巖質(zhì)參數(shù)，對主爆區(qū)爆破參數(shù)、孔網(wǎng)參數(shù)的確定，是極為有利的。
3）通過對爆破振動監(jiān)測，可為后期圍堰拆除提供有效、真實的參考數(shù)據(jù)，從而保證圍堰拆除爆破設(shè)計做到實用、高效、易控制。對拆除爆堆形狀、飛石方向預估及重點防護部位的確定，均有良好的參考作用。