1.前言
鑒于廠房壩段石方工程量比較大，廠房壩段石方開挖工期將直接制約7#~8#溢流壩段的混凝土澆筑施工。廠房壩段周邊坡度要求比較高，均需要進(jìn)行預(yù)裂爆破施工，并且上下預(yù)留臺(tái)階存在一定高差，僅僅采用傳統(tǒng)的保護(hù)層分層爆破開挖法施工，將無法滿足建基面基礎(chǔ)開挖工期與臨近溢流壩段混凝土澆筑要求。
承包人經(jīng)過多次論證研究，決定對(duì)存在高差（EL101.95、EL103.42兩個(gè)平臺(tái)）的建基面保護(hù)層開挖采用水平預(yù)裂爆破輔以垂直淺孔梯段爆破法一次爆破完成。
采用水平預(yù)裂的施工方法可以增加保護(hù)層開挖施工進(jìn)度。對(duì)于廠房壩段預(yù)留的保護(hù)層，采取水平預(yù)裂和鉆垂直爆破孔一次爆破的施工方法，保護(hù)層垂直爆破孔采用CM351型鉆機(jī)和Y26手風(fēng)鉆機(jī)，孔徑分別為Φ105mm和 Φ42mm?？椎赘叱叹嘟ɑ娌恍∮?.7m，采用微差梯段爆破。爆破后，可以直接用大型挖掘設(shè)備挖裝，縮短保護(hù)層開挖的出渣時(shí)間此施工方法可減少保護(hù)層分層開挖頻繁出渣和鉆孔的工序，加快保護(hù)層開挖施工進(jìn)度。
2.水平預(yù)裂參數(shù)的選擇與確定
（1）鉆孔直徑
根據(jù)我國水利工程邊坡預(yù)裂爆破一般采用孔徑為80～110mm的施工經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合關(guān)門巖電站廠房工程現(xiàn)有的鉆孔機(jī)械設(shè)備的性能特點(diǎn)，選擇CM351液壓鉆為水平預(yù)裂孔的主要鉆孔機(jī)具，鉆孔直徑為105mm，其次選擇手風(fēng)鉆為輔助鉆孔機(jī)具，鉆孔直徑為42mm。
（2）鉆孔間距
鉆孔間距a和鉆孔直徑D的關(guān)系可用間距系數(shù)n來表示：a＝nD；n值的大小決定著鉆孔的數(shù)量，n值過大，不能保證預(yù)裂縫的形成，影響預(yù)裂效果；n值過小，將增加鉆孔數(shù)量，不經(jīng)濟(jì)，并且影響施工進(jìn)度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)—般認(rèn)為n值取7～12較合適。
經(jīng)多次生產(chǎn)性試驗(yàn)和施工總結(jié)，確定采用CM351鉆機(jī)(相應(yīng)鉆孔直徑為105mm)施工時(shí)，設(shè)計(jì)鉆孔間距80～100cm，n值為8～10；采用手風(fēng)鉆(相應(yīng)鉆孔直徑42mm)施工時(shí)，設(shè)計(jì)鉆孔間距40～50cm，n值為10。
（3）不耦合系數(shù)E
根據(jù)鉆孔直徑D的大小選擇藥卷直徑d。不耦合系數(shù)E是指鉆孔直徑與藥卷直徑的比值，可用E＝D/d表示。用于本工程預(yù)裂爆破的藥卷直徑為32mm，鉆孔直徑為105mm時(shí)，E值為3.28，鉆孔直徑為42mm時(shí)，E值為1.31，
（4）鉆孔深度L
水平預(yù)裂的鉆孔施工難度較大，當(dāng)鉆孔深度過大時(shí)(孔深超過10m時(shí))，鉆孔水平精度難以掌握，往往出現(xiàn)向下偏斜，造成孔口與孔底不在同一高程上，偏差達(dá)50cm，為保證建基面的開挖平整度，實(shí)際鉆孔過程中除嚴(yán)格控制開孔孔位高程和角度外，還必須控制鉆孔深度。當(dāng)采用CM35l鉆機(jī)時(shí)，鉆孔深度以≤10m為宜，采用手風(fēng)鉆鉆孔時(shí)，鉆孔深度以≤3m為宜。
（5）線裝藥密度⊿線
根據(jù)廠房壩段風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖的巖性，參照其它水利工程的施工經(jīng)驗(yàn)，選擇經(jīng)驗(yàn)公式為：⊿線＝0.034[σ壓]0.63a0.67 式中：⊿線——線裝藥密度(kg/m) [σ壓]——巖石極限抗壓強(qiáng)度(MPa) a——鉆孔間距(m)
依據(jù)上式計(jì)算的結(jié)果，并經(jīng)左岸溢流壩段生產(chǎn)性試驗(yàn)不斷調(diào)整線裝藥密度，最終確定線裝藥密度為400～450g/m。
（6）堵塞長度L1
實(shí)踐證明，孔口堵塞長度對(duì)水平預(yù)裂面的效果有一定影響，堵塞長度過短，則爆破時(shí)氣體逸出，不易形成預(yù)裂縫或預(yù)裂縫寬度不夠；堵塞長度過長，則在孔口附近部位易殘留水平炮孔。實(shí)際施工中的堵塞長度根據(jù)爆破效果進(jìn)行不斷調(diào)整修正，一般取80～100cm為宜。
（7）裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平預(yù)裂與一般邊坡預(yù)裂有著本質(zhì)上的區(qū)別
一般邊坡預(yù)裂爆破是在無限體中進(jìn)行的，底部夾制作用較大，而水平預(yù)裂爆破是在2.0～2.5m厚的有限體中進(jìn)行，類似于光面爆破，底部夾制作用小。爆破施工過程中，為方便施工，根據(jù)鉆孔深度的不同，將確定的線裝藥密度均勻分布在孔內(nèi)，孔底40cm范圍內(nèi)裝藥密度適當(dāng)增加一倍，孔口堵塞長度以下50cm適當(dāng)減小一半藥量。
鑒于廠房壩段石方工程量比較大，廠房壩段石方開挖工期將直接制約7#~8#溢流壩段的混凝土澆筑施工。廠房壩段周邊坡度要求比較高，均需要進(jìn)行預(yù)裂爆破施工，并且上下預(yù)留臺(tái)階存在一定高差，僅僅采用傳統(tǒng)的保護(hù)層分層爆破開挖法施工，將無法滿足建基面基礎(chǔ)開挖工期與臨近溢流壩段混凝土澆筑要求。
承包人經(jīng)過多次論證研究，決定對(duì)存在高差（EL101.95、EL103.42兩個(gè)平臺(tái)）的建基面保護(hù)層開挖采用水平預(yù)裂爆破輔以垂直淺孔梯段爆破法一次爆破完成。
采用水平預(yù)裂的施工方法可以增加保護(hù)層開挖施工進(jìn)度。對(duì)于廠房壩段預(yù)留的保護(hù)層，采取水平預(yù)裂和鉆垂直爆破孔一次爆破的施工方法，保護(hù)層垂直爆破孔采用CM351型鉆機(jī)和Y26手風(fēng)鉆機(jī)，孔徑分別為Φ105mm和 Φ42mm?？椎赘叱叹嘟ɑ娌恍∮?.7m，采用微差梯段爆破。爆破后，可以直接用大型挖掘設(shè)備挖裝，縮短保護(hù)層開挖的出渣時(shí)間此施工方法可減少保護(hù)層分層開挖頻繁出渣和鉆孔的工序，加快保護(hù)層開挖施工進(jìn)度。
2.水平預(yù)裂參數(shù)的選擇與確定
（1）鉆孔直徑
根據(jù)我國水利工程邊坡預(yù)裂爆破一般采用孔徑為80～110mm的施工經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合關(guān)門巖電站廠房工程現(xiàn)有的鉆孔機(jī)械設(shè)備的性能特點(diǎn)，選擇CM351液壓鉆為水平預(yù)裂孔的主要鉆孔機(jī)具，鉆孔直徑為105mm，其次選擇手風(fēng)鉆為輔助鉆孔機(jī)具，鉆孔直徑為42mm。
（2）鉆孔間距
鉆孔間距a和鉆孔直徑D的關(guān)系可用間距系數(shù)n來表示：a＝nD；n值的大小決定著鉆孔的數(shù)量，n值過大，不能保證預(yù)裂縫的形成，影響預(yù)裂效果；n值過小，將增加鉆孔數(shù)量，不經(jīng)濟(jì)，并且影響施工進(jìn)度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)—般認(rèn)為n值取7～12較合適。
經(jīng)多次生產(chǎn)性試驗(yàn)和施工總結(jié)，確定采用CM351鉆機(jī)(相應(yīng)鉆孔直徑為105mm)施工時(shí)，設(shè)計(jì)鉆孔間距80～100cm，n值為8～10；采用手風(fēng)鉆(相應(yīng)鉆孔直徑42mm)施工時(shí)，設(shè)計(jì)鉆孔間距40～50cm，n值為10。
（3）不耦合系數(shù)E
根據(jù)鉆孔直徑D的大小選擇藥卷直徑d。不耦合系數(shù)E是指鉆孔直徑與藥卷直徑的比值，可用E＝D/d表示。用于本工程預(yù)裂爆破的藥卷直徑為32mm，鉆孔直徑為105mm時(shí)，E值為3.28，鉆孔直徑為42mm時(shí)，E值為1.31，
（4）鉆孔深度L
水平預(yù)裂的鉆孔施工難度較大，當(dāng)鉆孔深度過大時(shí)(孔深超過10m時(shí))，鉆孔水平精度難以掌握，往往出現(xiàn)向下偏斜，造成孔口與孔底不在同一高程上，偏差達(dá)50cm，為保證建基面的開挖平整度，實(shí)際鉆孔過程中除嚴(yán)格控制開孔孔位高程和角度外，還必須控制鉆孔深度。當(dāng)采用CM35l鉆機(jī)時(shí)，鉆孔深度以≤10m為宜，采用手風(fēng)鉆鉆孔時(shí)，鉆孔深度以≤3m為宜。
（5）線裝藥密度⊿線
根據(jù)廠房壩段風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖的巖性，參照其它水利工程的施工經(jīng)驗(yàn)，選擇經(jīng)驗(yàn)公式為：⊿線＝0.034[σ壓]0.63a0.67 式中：⊿線——線裝藥密度(kg/m) [σ壓]——巖石極限抗壓強(qiáng)度(MPa) a——鉆孔間距(m)
依據(jù)上式計(jì)算的結(jié)果，并經(jīng)左岸溢流壩段生產(chǎn)性試驗(yàn)不斷調(diào)整線裝藥密度，最終確定線裝藥密度為400～450g/m。
（6）堵塞長度L1
實(shí)踐證明，孔口堵塞長度對(duì)水平預(yù)裂面的效果有一定影響，堵塞長度過短，則爆破時(shí)氣體逸出，不易形成預(yù)裂縫或預(yù)裂縫寬度不夠；堵塞長度過長，則在孔口附近部位易殘留水平炮孔。實(shí)際施工中的堵塞長度根據(jù)爆破效果進(jìn)行不斷調(diào)整修正，一般取80～100cm為宜。
（7）裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平預(yù)裂與一般邊坡預(yù)裂有著本質(zhì)上的區(qū)別
一般邊坡預(yù)裂爆破是在無限體中進(jìn)行的，底部夾制作用較大，而水平預(yù)裂爆破是在2.0～2.5m厚的有限體中進(jìn)行，類似于光面爆破，底部夾制作用小。爆破施工過程中，為方便施工，根據(jù)鉆孔深度的不同，將確定的線裝藥密度均勻分布在孔內(nèi)，孔底40cm范圍內(nèi)裝藥密度適當(dāng)增加一倍，孔口堵塞長度以下50cm適當(dāng)減小一半藥量。