岩塞爆破

电力工程学科术语

岩塞爆破形成的进水口常年在水下运行，需要有良好的运行条件。岩塞的位置和几何形状确定后，才能进行爆破设计。岩塞爆破一般有2类方法:硐室爆破法和钻孔爆破法。其中硐室爆破法又分为集中药室硐室爆破法和条形药室硐室爆破法;而钻孔爆破法又包括大孔径深孔爆破法和小孔径炮眼爆破法;还有就是上述方法的组合。

简介

岩塞位置的选择

对于岩塞的位置，既要水力学条件好，又要具有良好的爆破条件。因此岩塞位置要求选择在岩性单一、整体性好、构造简单、裂隙不大发育的地方，且岩面平顺，岸坡坡度在30-60度宜。另外，还要考虑与已成建筑物的关系，尽可能远离已建成的建筑物。

岩塞形状

岩塞的形状有马蹄型、圆形、椭圆形、矩形等等，包括内口形状和外口形状，一般外端呈喇叭状，里端开口尺寸小于外端开口尺寸。岩塞的形状一般是根据隧洞的形状和功能选择，要求满足进水的流态要求。从理论上说，岩塞形状可以任意选择，但实际工程中的岩塞一般为圆形，岩塞轴线与岩塞外的水下地形基本垂直。国内外成功实施的岩塞爆破，也大部分选择圆形岩塞，针对圆形岩塞国内外进行了大量的模型试验和数值计算，属于比较成熟的岩塞体型。

岩塞倾角

岩塞的倾角有上倾角、水平和下倾角3种。3种倾角的爆渣处理方式是不一样的:上倾角岩塞的爆渣一般以集渣或泄渣的方式进人隧洞;下倾角岩塞的爆渣以进人库区水中为主;水平岩塞的爆渣一般部分进入库区，部分进入隧洞。

由于水平岩塞和下倾角岩塞的爆渣要往库区中去，受水压的作用，实现起来有很多不确定因素，因此选择这2种岩塞倾角的工程实例不多，一般还是以上倾角岩塞为主。对于上倾角岩塞方案，上倾角度越陡，越有利于岩渣进人集渣坑，但角度越大，施工难度越大;而坡度越缓，则岩渣滑人集渣坑的难度就越大。

岩塞开口尺寸

岩塞开口尺寸要满足过水断面要求。对于聚渣方案，在岩塞段后方的过渡段断面要适当扩大，使聚渣坑满足积渣容积要求，且过渡平顺，以保证水流顺畅。在满足以上条件的情况下尽量减小岩塞尺寸，以减少爆破振动破坏和贯通难度。

岩塞厚度和体型

岩塞厚度的选定是确保施工安全与设计合理的主要影响因素。岩塞厚度的选取与地质条件、岩塞尺寸、上覆水深度等因素有关，岩层结构越稳定、越完整，则选择的岩塞厚度就可以适当减小。国内几个工程岩塞厚度H与岩塞直径(或跨度)D之比在1.0-1.4之间，国外工程的比值一般也在1.0-1.5之间，个别的也有在2. 0之上的。当岩塞采用药室爆破方案时，在塞体内开挖导洞和药室具有一定的危险性，为了施工安全，故所选的H值较大;对于钻孔爆破的岩塞，施工相对安全，H值可以适当减小。

集渣坑的设计

对于上倾角岩塞，岩塞体爆破后产生的石渣必随水冲流人隧洞，如果不能通过隧洞泄渣，为保证水流畅通和过水断面，必须在岩塞后方取水洞段挖一集渣坑。集渣坑的容积根据岩塞体体积计算确定，松散系数按1.6倍计算，集渣坑体积按松散体的2倍计算，同时还必须考虑岩塞外的松渣和岩塞爆破时的超挖因素。

设计原则与要求

岩塞爆破形成的进水口常年在水下运行，需要有良好的运行条件。因此，岩塞爆破的设计原则与要求如下:

①必须一次爆破成型，不允许出现拒爆或爆破不完全;

②爆破后岩塞四周的围岩应当有一定的完整性和稳定性，不遗留可能发生滑坡坍塌等隐患;

③岩塞顶部和底部的开口应满足进水流态的要求，具有良好的水力学条件;

④岩塞爆破时必须确保周围保护物的安全;

⑤岩塞厚度应满足岩塞体在水压力作用下的稳定，保证爆破施工安全;

⑥泄渣时应尽力减轻岩渣对隧洞结构产生的磨损;

⑦岩塞体底部集渣坑的容积应满足爆落岩渣顺畅下泄，不允许岩渣在洞内发生瞬时堵塞事故。

爆破方法

岩塞的位置和几何形状确定后，才能进行爆破设计。岩塞爆破一般有2类方法:硐室爆破法和钻孔爆破法。其中硐室爆破法又分为集中药室硐室爆破法和条形药室硐室爆破法;而钻孔爆破法又包括大孔径深孔爆破法和小孔径炮眼爆破法;还有就是上述方法的组合。这里需要强调一点，岩塞不能采用水下裸露药包爆破，这种爆破办法是不能爆通岩塞的，充其量仅使岩塞体表面产生一些裂缝和零星破碎而已，原因是爆炸能量大部分转化为水中冲击波了。因此，只能将药包置于岩体内部去实现“爆通”和“成型”。

(1)硐室爆破法。在岩塞体内开挖铜室，装药爆破，根据装药的集中程度，分为集中药室硐室爆破法和条形药室硐室爆破法。铜室爆破的优点是装药集中，抛掷能力强，相应的计算公式也较多，起爆网路简单。缺点是开挖药室安全性差，爆破漏斗破裂线不易控制，爆破振动影响较大。铜室爆破适用于直径较大的岩塞工程，如国内211工程、310工程及250工程及汾河水库等岩塞爆破工程。

(2)钻孔爆破法。包括深孔和炮孔爆破法2种(孔径D)75 mm、孔深h,4 m的称为深孔，小于以上数值的称为炮孔)。钻孔爆破优点是:施工安全，机械操作施工方便，药量分散，爆破振动影响小，爆破的岩石块度均匀;同时，它还可以通过试探钻孔打穿岩塞，更清楚地确定岩塞真实厚度。但是钻孔爆破法的孔位布置、炮孔装药、网路连接等工作量较大，施工技术要求高。

(3)铜室和钻孔爆破相结合的方法。有的设计将岩塞体分为2部分，前部分用铜室爆破，后部分用钻孔爆破。有的很明确，以铜室爆破为主，钻孔装药仅作为辅助手段。

除了上述3种方法外，就铜室爆破而言，还有集中药室铜室爆破和条形药室铜室爆破的组合，钻孔爆破里面也有大孔径深孔爆破和小孔径炮眼爆破的组合。上述大部分方法在国内外工程中均有实施，在实际设计中应根据工程规模大小、施工设备条件和人员开挖经验等各种因素，经过综合比较确定具体的爆破方法。

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