“毫秒微差梯段控制爆破”技术在李家河水库引水洞坡面爆破施工中
的应用
爆破施工在水利工程施工中应用越来越多，“微差控制爆破”采用一种特制的毫秒延期雷管，以毫秒级时差顺序起爆各个（组）药包，能有效地控制爆破冲击波、震动、噪音和飞石破碎程度好，可提高爆破效率和技术经济效益。本文着重论述了“毫秒微差梯段控制爆破”技术在李家河引水洞进口高陡边坡开挖中的应用，以供参考。
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1 工程概况
西安市李家河水库引水工程位于西安市蓝田县，水库枢纽位于西安市东南约68km的蓝田县玉川乡李家河村灞河支流辋峪河上。工程由水库枢纽和输水工程两大部分组成。水库枢纽主要由挡水建筑物、泄水与引水建筑物及电站等组成;输水工程主要包括总干渠、南支线、北干线三部分。
引水洞工程属于枢纽组成部分，工程主要建设内容包括：隧洞进、出口明挖、隧洞（0+046～0+946.73）开挖及衬砌、放水塔（0+000～0+046）砼浇筑、工作桥预制吊装、电器设备安装等。
1.1进口坡面开挖设计内容
引水洞进口坡面开挖包括（Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ、Ⅳ-Ⅳ）剖面。
Ⅰ-Ⅰ进口纵剖面图为二级马道，即836m马道和851m马道，从JK点垂直下挖至831.60m，836m～851m坡比为1：0.3，851m～854.11m坡比为1：0.5;836m马道宽1m，851m马道宽2米。
Ⅱ-Ⅱ剖面为二级马道，836m马道与851m马道，836m～851m坡比为1：0.3;836m马道宽1m，851m马道宽2米。851m～871.68m坡比为：1：0.5。
Ⅲ-Ⅲ剖面为一级马道836m，836m～846.44m坡比为1：0.3;836m马道宽1m。
Ⅳ-Ⅳ剖面为一级马道836m、836m～839.29m坡比为：1：0.3、836m马道宽1m。
1.2工程地质条件
进口岸坡以基岩岸坡为主，无较大规模的不良物理地质现象，岸坡基本稳定，其中851m以下岩性主要为弱风化中粗粒斑状黑云母二长花岗岩，岩体较完整，
呈块状～中厚层构造;851m以上岩性为第四系崩坡堆积块石土，松散，最大厚度5.7m。
2 施工方案
2.1边坡开挖施工特点
施工现场场地狭窄，岸坡陡峭，施工道路难于布置;边坡高达50余米，施工安全问题较突出。喷护和开挖施工平行作业，施工干扰较大。
2.2总体施工方案
根据现场实际地形情况，为提高工作效率并确保坡面稳定，开挖之前，人工将边坡悬浮的危石撬掉，开挖主要采用手风钻造孔，小梯段爆破，分层高度为3～4m，2#岩石乳化炸药装药，毫秒微差梯段爆破，上层采用人工翻渣，下层装载机装车，15t自卸汽车运渣至弃渣场。对开挖后的边坡及时进行支护，防止风化。
2.3毫秒微差控制爆破原理
是指在爆破施工中采用一种特制的毫秒延期雷管，以毫秒级时差顺序起爆各个（组）药包的爆破技术。微差爆破能有效地控制爆破冲击波、震动、噪音和飞石;操作简单、安全、迅速;可近火爆破而不造成伤害;破碎程度好，可提高爆破效率和技术经济效益。
3 爆破设计
3.1爆破试验
为了确保开挖质量，加快施工进度，保证施工安全，降低爆破成本，开挖前首先进行爆破试验和爆破监测，通过试验、监测和参考数据确定并及时调整各种爆破参数，分析爆破效应的有关数据，不断优化爆破设计。
3.2爆破材料性能试验
为了正确选择爆破材料，为爆破设计和预测、分析爆破效果提供依据。对炸药進行殉爆距离、传爆速度、猛度、暴力测定，对乳化炸药还将进行抗水性能试验;对雷管进行标准爆率测定，对非电雷管进行起爆间隔时间的测定;对导爆索进行传爆速度测定。
3.3爆破地震效应试验
试验目的：确定质点振动速度传播规律。
经验公式V=K（Q1/3/R）α中的K、α值;
式中：V——质点振动速度cm/s。
Q——单响药量kg
R——测点至爆区距离m
K——与地质、岩土有关的系数
d——衰减系数
结合爆破破坏范围试验找出防护目标的安全质点振动速度;按照上述经验公式预报振动速度（Q、R为已知数），控制单响起爆药量（V为已知安全质点振动速度值）;施工中进行跟踪监测，验证并调整有关参数，以确保被防护目标的安全。
试验方法：
a、爆区周围布置测点，设置测试仪器与起爆雷管同步启动进行测试;
b、对大量数据进行回归分析，得出适合本标段岩体的K、α值。
3.4预裂爆破试验
试验目的：观测爆破效果，根据预裂成缝情况，孔口破坏情况、减震效果、预裂平整度等，调整爆破参数。
试验方法：YT28手风钻钻孔，孔径42mm，孔深3m，聚能药卷间隔装药，导爆索起爆。孔间距、不偶合系数及线装药密度比照同类岩石爆破或经验公式预选，在试验中调整。
a（孔间距）=（7～12）d（钻孔直径）;
D/d（不偶合系数）=1.5～3.5;
QX（线装药密度）=0.188aδ0.5（岩石极限抗压强度）
3.5爆破参数试验
试验内容：梯段爆破，保护层爆破及光面爆破等。
试验目的：a通过试验确定爆破参数，选择最优的爆破方法;b提高预见性，提前发现施工中的问题，及时解决。
试验方法：按照实际施工中的钻孔机械、爆破材料及施工条件进行试验。
3.6微差爆破起爆网络试验
试验目的：优化爆破网络，提高爆破效果、防止发生“拒爆”事故。试验方法：模拟爆破设计的爆破网络进行，包括孔内、孔间微差爆破、导爆索传爆、单复式网络传爆等。
3.6.1钻爆设计
3.6.1.1钻孔机械和爆破材料
采用YT-28、YT-24手持式风钻钻孔，使用乳化炸药和2#岩石硝铵炸药;采用非电毫秒延期雷管、导爆管、导爆索、火雷管组成起爆网络。
3.6.1.2钻爆参数
计算所得爆破参数将根据爆破试验和施工实践进行调整、优化。
①预裂孔爆破参数
炮孔间距a：根据经验公式：a=（7～12）D;a—炮孔间距、D—钻孔直径，YT-28、YT-24钻机，选用Φ42mm，则a=10×42=420mm;选用a=50cm。
不偶合系数：D/d=2～5，D—钻孔直径，42mm，d—药卷直径，选用药卷直径32mm，则D/d=42/32=1.31
线装药密度：根据《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》（SDJ211-83）介绍的公式：QX=0.188aδ0.5，a—炮孔间距=50cm，δ—岩石极限抗压强度，kgf/cm2，选用250kgf/cm2（平均饱和抗压强度），QX=0.188×50×2500.5=148.62g/m。选用150g/m，装药时底部加强装药2倍。（孔底部装药300g，向上每间隔20cm装药卷一节，药卷长20cm）
②梯段爆破参数
采用倾斜深孔钻爆，其倾斜角度为80°。
选择参数：
梯段高度H，采用H=3m;
钻孔直径D，YT-28＼YT-24钻机钻孔，选用Φ42mm;
最小抵抗线W，W=（20～40）d，选用30d，d—药卷直径，32mm。
W=30×32=960mm，取0.96m。
超钻深度h，h=0.5W=0.5×0.96=0.48m;
鉆孔深度L：L=（H+h）/sina1=（3+0.48）/sin80°=3.53m;
炮孔间距a：a=mw=1.4×0.96=1.34m，m-炮孔相邻系数（m取值1.4～1.5）;
炮孔排距b：b=asin60°=1.34×0.866=1.16m。
装药量Q：Q=qawH/sina1（q—单位耗药量，取0.45kg/m3），Q=0.45×1.34×0.96×3/sin80°=1.76kg。
石方开挖爆破参数表
部位 爆破类型 孔类 钻孔机械 梯段
高度 孔径（mm） 孔深
（m） 间距（m） 排距（m） 耗药量kg/m3
中部
大面 梯段 爆破孔 Y28 3m 42 3 0.5 2 0.35-0.45
边坡 预裂 预裂孔 Y28 42 0.6～0.8 0.2-0.3
底板保护层 浅孔爆破 爆破孔 Y28 1～1.5m 42 1～1.8 0.8～1.5 6～1.2 0.4-0.55
光面爆破主要钻爆参数表
钻爆参数
爆破类型 孔径
（mm） 孔距
a（cm） 抵抗线
W（cm） 线装药量
QX（g/m）
光面爆破 42 40～50 50～60 100～200
4 爆破效果
根据以上计算情况，经过不断优化调整参数，从爆破结果来看，收到了较好的效果，工作效率大为提高，仅用45天时间，全部完成了进口坡面开挖施工任务，为隧洞按期贯通创造了十分有利的条件。
5 结束语
“毫秒微差梯段控制爆破”开挖技术，在水利工程坡面开挖等领域已得到十分广泛的应用，笔者认为，随着爆破控制的精准化，更加节能、更加精确的爆破技术势必会得到项目业主（投资方）的关注和欢迎，通过对李家河水库引水洞坡面开挖的钻爆设计及爆破效果进行实例计算与分析，论述了“毫秒微差梯段控制爆破”技术在高陡边坡开挖中实地应用，以期为同类工程提供参考。
