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，均需要進行預(yù)裂爆破施工，并且上下預(yù)留臺階存在一定高差，僅僅采用傳統(tǒng)的保護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，決定對存在高差（EL101.95、EL103.42兩個平臺）的建基面保護層開挖采用水平預(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層開挖施工進度。對于廠房壩段預(yù)留的保護層，采取水平預(yù)裂和鉆垂直爆破孔一次爆破的施工方法，保護層垂直爆破孔采用CM351型鉆機和Y26手風(fēng)鉆機，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，縮短保護層開挖的出渣時間此施工方法可減少保護層分層開挖頻繁出渣和鉆孔的工序，加快保護層開挖施工進度。
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，并結(jié)合關(guān)門巖電站廠房工程現(xiàn)有的鉆孔機械設(shè)備的性能特點，選擇CM351液壓鉆為水平預(yù)裂孔的主要鉆孔機具，鉆孔直徑為105mm，其次選擇手風(fēng)鉆為輔助鉆孔機具，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，并且影響施工進度。根據(jù)經(jīng)驗—般認為n值取7～12較合適。
經(jīng)多次生產(chǎn)性試驗和施工總結(jié)，確定采用CM351鉆機(相應(yīng)鉆孔直徑為105mm)施工時，設(shè)計鉆孔間距80～100cm，n值為8～10；采用手風(fēng)鉆(相應(yīng)鉆孔直徑42mm)施工時，設(shè)計鉆孔間距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，E值為3.28，鉆孔直徑為42mm時，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，當鉆孔深度過大時(孔深超過10m時)，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50cm，為保證建基面的開挖平整度，實際鉆孔過程中除嚴格控制開孔孔位高程和角度外，還必須控制鉆孔深度。當采用CM35l鉆機時，鉆孔深度以≤10m為宜，采用手風(fēng)鉆鉆孔時，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，選擇經(jīng)驗公式為：⊿線＝0.034[σ壓]0.63a0.67 式中：⊿線——線裝藥密度(kg/m) [σ壓]——巖石極限抗壓強度(MPa) a——鉆孔間距(m)
依據(jù)上式計算的結(jié)果，并經(jīng)左岸溢流壩段生產(chǎn)性試驗不斷調(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
實踐證明，孔口堵塞長度對水平預(yù)裂面的效果有一定影響，堵塞長度過短，則爆破時氣體逸出，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。實際施工中的堵塞長度根據(jù)爆破效果進行不斷調(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)裝藥密度適當增加一倍，孔口堵塞長度以下50cm適當減小一半藥量。
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，均需要進行預(yù)裂爆破施工，并且上下預(yù)留臺階存在一定高差，僅僅采用傳統(tǒng)的保護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，決定對存在高差（EL101.95、EL103.42兩個平臺）的建基面保護層開挖采用水平預(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層開挖施工進度。對于廠房壩段預(yù)留的保護層，采取水平預(yù)裂和鉆垂直爆破孔一次爆破的施工方法，保護層垂直爆破孔采用CM351型鉆機和Y26手風(fēng)鉆機，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，縮短保護層開挖的出渣時間此施工方法可減少保護層分層開挖頻繁出渣和鉆孔的工序，加快保護層開挖施工進度。
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，并結(jié)合關(guān)門巖電站廠房工程現(xiàn)有的鉆孔機械設(shè)備的性能特點，選擇CM351液壓鉆為水平預(yù)裂孔的主要鉆孔機具，鉆孔直徑為105mm，其次選擇手風(fēng)鉆為輔助鉆孔機具，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，并且影響施工進度。根據(jù)經(jīng)驗—般認為n值取7～12較合適。
經(jīng)多次生產(chǎn)性試驗和施工總結(jié)，確定采用CM351鉆機(相應(yīng)鉆孔直徑為105mm)施工時，設(shè)計鉆孔間距80～100cm，n值為8～10；采用手風(fēng)鉆(相應(yīng)鉆孔直徑42mm)施工時，設(shè)計鉆孔間距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，E值為3.28，鉆孔直徑為42mm時，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，當鉆孔深度過大時(孔深超過10m時)，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50cm，為保證建基面的開挖平整度，實際鉆孔過程中除嚴格控制開孔孔位高程和角度外，還必須控制鉆孔深度。當采用CM35l鉆機時，鉆孔深度以≤10m為宜，采用手風(fēng)鉆鉆孔時，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，選擇經(jīng)驗公式為：⊿線＝0.034[σ壓]0.63a0.67 式中：⊿線——線裝藥密度(kg/m) [σ壓]——巖石極限抗壓強度(MPa) a——鉆孔間距(m)
依據(jù)上式計算的結(jié)果，并經(jīng)左岸溢流壩段生產(chǎn)性試驗不斷調(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
實踐證明，孔口堵塞長度對水平預(yù)裂面的效果有一定影響，堵塞長度過短，則爆破時氣體逸出，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。實際施工中的堵塞長度根據(jù)爆破效果進行不斷調(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)裝藥密度適當增加一倍，孔口堵塞長度以下50cm適當減小一半藥量。