巖塞爆破

巖塞爆破形成的進水口常年在水下運行，需要有良好的運行條件。巖塞的位置和幾何形狀確定後，才能進行爆破設計。巖塞爆破一般有2類方法:硐室爆破法和鑽孔爆破法。其中硐室爆破法又分為集中藥室硐室爆破法和條形藥室硐室爆破法;而鑽孔爆破法又包括大孔徑深孔爆破法和小孔徑炮眼爆破法;還有就是上述方法的組合 ^[1]  。

對於巖塞的位置，既要水力學條件好，又要具有良好的爆破條件。因此巖塞位置要求選擇在巖性單一、整體性好、構造簡單、裂隙不大發育的地方，且巖面平順，岸坡坡度在30-60度宜。另外，還要考慮與已成建築物的關係，儘可能遠離已建成的建築物 ^[2]  。

巖塞的形狀有馬蹄型、圓形、橢圓形、矩形等等，包括內口形狀和外口形狀，一般外端呈喇叭狀，裏端開口尺寸小於外端開口尺寸。巖塞的形狀一般是根據隧洞的形狀和功能選擇，要求滿足進水的流態要求。從理論上説，巖塞形狀可以任意選擇，但實際工程中的巖塞一般為圓形，巖塞軸線與巖塞外的水下地形基本垂直。國內外成功實施的巖塞爆破，也大部分選擇圓形巖塞，針對圓形巖塞國內外進行了大量的模型試驗和數值計算，屬於比較成熟的巖塞體型 ^[3]  。

巖塞的傾角有上傾角、水平和下傾角3種。3種傾角的爆渣處理方式是不一樣的:上傾角巖塞的爆渣一般以集渣或泄渣的方式進人隧洞;下傾角巖塞的爆渣以進人庫區水中為主;水平巖塞的爆渣一般部分進入庫區，部分進入隧洞。

由於水平巖塞和下傾角巖塞的爆渣要往庫區中去，受水壓的作用，實現起來有很多不確定因素，因此選擇這2種巖塞傾角的工程實例不多，一般還是以上傾角巖塞為主。對於上傾角巖塞方案，上傾角度越陡，越有利於巖渣進人集渣坑，但角度越大，施工難度越大;而坡度越緩，則巖渣滑人集渣坑的難度就越大 ^[3]  。

巖塞開口尺寸要滿足過水斷面要求。對於聚渣方案，在巖塞段後方的過渡段斷面要適當擴大，使聚渣坑滿足積渣容積要求，且過渡平順，以保證水流順暢。在滿足以上條件的情況下儘量減小巖塞尺寸，以減少爆破振動破壞和貫通難度 ^[2]  。

巖塞厚度的選定是確保施工安全與設計合理的主要影響因素。巖塞厚度的選取與地質條件、巖塞尺寸、上覆水深度等因素有關，岩層結構越穩定、越完整，則選擇的巖塞厚度就可以適當減小。國內幾個工程巖塞厚度H與巖塞直徑(或跨度)D之比在1.0-1.4之間，國外工程的比值一般也在1.0-1.5之間，個別的也有在2. 0之上的。當巖塞採用藥室爆破方案時，在塞體內開挖導洞和藥室具有一定的危險性，為了施工安全，故所選的H值較大;對於鑽孔爆破的巖塞，施工相對安全，H值可以適當減小 ^[1]  。

對於上傾角巖塞，巖塞體爆破後產生的石渣必隨水沖流人隧洞，如果不能通過隧洞泄渣，為保證水流暢通和過水斷面，必須在巖塞後方取水洞段挖一集渣坑。集渣坑的容積根據巖塞體體積計算確定，鬆散係數按1.6倍計算，集渣坑體積按鬆散體的2倍計算，同時還必須考慮巖塞外的松渣和巖塞爆破時的超挖因素 ^[1]  。

巖塞爆破形成的進水口常年在水下運行，需要有良好的運行條件。因此，巖塞爆破的設計原則與要求如下:

①必須一次爆破成型，不允許出現拒爆或爆破不完全;

②爆破後巖塞四周的圍巖應當有一定的完整性和穩定性，不遺留可能發生滑坡坍塌等隱患;

③巖塞頂部和底部的開口應滿足進水流態的要求，具有良好的水力學條件;

④巖塞爆破時必須確保周圍保護物的安全;

⑤巖塞厚度應滿足巖塞體在水壓力作用下的穩定，保證爆破施工安全;

⑥泄渣時應盡力減輕巖渣對隧洞結構產生的磨損;

⑦巖塞體底部集渣坑的容積應滿足爆落巖渣順暢下泄，不允許巖渣在洞內發生瞬時堵塞事故 ^[3]  。

巖塞的位置和幾何形狀確定後，才能進行爆破設計。巖塞爆破一般有2類方法:硐室爆破法和鑽孔爆破法。其中硐室爆破法又分為集中藥室硐室爆破法和條形藥室硐室爆破法;而鑽孔爆破法又包括大孔徑深孔爆破法和小孔徑炮眼爆破法;還有就是上述方法的組合。這裏需要強調一點，巖塞不能採用水下裸露藥包爆破，這種爆破辦法是不能爆通巖塞的，充其量僅使巖塞體表面產生一些裂縫和零星破碎而已，原因是爆炸能量大部分轉化為水中衝擊波了。因此，只能將藥包置於巖體內部去實現“爆通”和“成型”。

(1)硐室爆破法。在巖塞體內開挖銅室，裝藥爆破，根據裝藥的集中程度，分為集中藥室硐室爆破法和條形藥室硐室爆破法。銅室爆破的優點是裝藥集中，拋擲能力強，相應的計算公式也較多，起爆網路簡單。缺點是開挖藥室安全性差，爆破漏斗破裂線不易控制，爆破振動影響較大。銅室爆破適用於直徑較大的巖塞工程，如國內211工程、310工程及250工程及汾河水庫等巖塞爆破工程。

(2)鑽孔爆破法。包括深孔和炮孔爆破法2種(孔徑D)75 mm、孔深h,4 m的稱為深孔，小於以上數值的稱為炮孔)。鑽孔爆破優點是:施工安全，機械操作施工方便，藥量分散，爆破振動影響小，爆破的岩石塊度均勻;同時，它還可以通過試探鑽孔打穿巖塞，更清楚地確定巖塞真實厚度。但是鑽孔爆破法的孔位佈置、炮孔裝藥、網路連接等工作量較大，施工技術要求高。

(3)銅室和鑽孔爆破相結合的方法。有的設計將巖塞體分為2部分，前部分用銅室爆破，後部分用鑽孔爆破。有的很明確，以銅室爆破為主，鑽孔裝藥僅作為輔助手段。

除了上述3種方法外，就銅室爆破而言，還有集中藥室銅室爆破和條形藥室銅室爆破的組合，鑽孔爆破裏面也有大孔徑深孔爆破和小孔徑炮眼爆破的組合。上述大部分方法在國內外工程中均有實施，在實際設計中應根據工程規模大小、施工設備條件和人員開挖經驗等各種因素，經過綜合比較確定具體的爆破方法 ^[3]  。