定向爆破是一种使岩体严格按指定方向抛掷堆填的爆破技术,常采用洞室爆破方案。为达到此目的,抛掷药包布置最早采用定位中心法,即在爆区分排布置药包,各排药包以定向抛掷堆填的中心轴线某一距离点为中心,在以该点至各排药包中心距离为半径的弧线上布置药包。当地形临空面较差时,则在前排布置若干辅助药包。辅助药包的任务是,除本身爆破岩石有效抛填外,另有改造主药包爆区地形的重要作用,前排辅助药包爆破后,为后一排药包创造凹弧形临空面,使各排主药包的爆破岩体能指向定位中心抛出,以利抛出的岩石能够尽量集中堆填于定位中心轴线周围的堆积区内,达到爆堆集中填高的目的。爆破中需严格控制堆积范围,避免爆堆分散,防止岩石抛掷方向失控。
(1)定向爆破筑坝形式。定向爆破筑坝可采用双岸爆破和单岸爆破工种形式。我国已建成的定向爆破筑坝工程,采用单岸和双岸爆破的各占一半左右,20世纪70年代爆破堆筑的几个坝,大多采用双岸爆破,一岸是主爆区;另一岸是副爆区,甚至在地形很缓的岸坡上,也布置几个药包作为副爆区。例如云南白河水库定向爆破筑坝工程,副爆区岸坡坡度只有25°~31°,也布置了两排药包。双岸爆破与单岸爆破比较,具有坝型好、改善级配、经济等优点。两种爆破筑坝形式对大坝体型,坝体级配和经济效果作一简要分析。
1)大坝体型。单岸爆破由于选用的n值大,爆破的抛掷距离远,抛掷过程中很容易造成抛散,而且其堆筑的坝体往往有一个明显的大马鞍形,马鞍底部比平均坝堆低20%~30%,马鞍的位置又往往偏向非爆破岸,这就势必使爆后填补马鞍的工程量增大,并且取石料距离远,对爆后的施工极为不利。
双岸爆破时可以选用较小的n值,爆破抛掷时抛散的程度较小,由于两岸爆破时岩石在空中相应碰撞、搭接,马鞍一般出现在河谷中部,而且马鞍堆积高度较高。如果药包布置合理,不但可避免河谷形成马鞍形,而且可使河谷内的堆积体高于两侧,大大减少爆后填补加高的工程量。
2)坝体级配。单岸爆破的爆堆往往在靠近爆破岸一侧大块岩石多,碎粉多,非爆破岸则小块岩体偏多。而采用双岸爆破可以使这种情况得到有效改善,获得较好的级配。
3)经济效果。双岸爆破时,两岸爆破岩石均向河谷中间抛掷,并相互碰撞、叠加堆成坝体。而单岸爆破却需要将爆破岩石抛掷到对岸,才能堆成坝体,抛掷距离远。要增加抛距,在抵抗线一定的条件下,只能通过加大n值才能实现。根据药量计算的经验公式[Q=KW3(0.4+0.6n3)]和抛掷漏斗的体积计算公式(V=W3n2)可以看出,当n值增大时,药量按f(n)=0.4+0.6n3的比例关系增加;爆破岩石量是按n2的比例关系增加。n值与f(n)/n2关系见表7-11。由表7-11中数据可以看出,n越大,f(n)/n2也越大,即爆破一方岩石消耗的炸药量越多,对于加强抛掷爆破,单岸爆破时的n增大,经济效果变差。通过上述分析比较,定向爆破筑坝时宜尽量采用双岸定向爆破。(www.xing528.com)
表7-11 n值与f(n)/n2关系表
当不具备条件或特定情况下,也可采用单岸爆破:①当一岸无堆积石料可取时(如一侧山包过小或低矮),仅为一侧孤山包;②两岸岸坡不平行,有一岸岸坡的边坡方向偏离坝轴线较大,如果布置药包爆破时,抛掷方向无法控制;③有一岸山坡很缓或是台阶状地形,爆破抛掷石料的上坝率很低,极不经济;④一岸山体岩石软弱,不宜作坝体堆集材料;⑤河谷窄、抛距近,单岸布置药包就足以达到筑坝方量要求,此时可设计单岸抛掷爆破筑坝以减少施工量。
(2)定向爆破筑坝的基本要求。定向爆破技术用于筑坝时,对地形、地质,以及水工建筑物等都有一些基本要求(见表7-12)。
表7-12 定向爆破筑坝的基本要求表
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