复杂环境条件下危岩处理爆破技术研究与应用

摘要: 在陡峭的山崖上一 500m^3左右的不稳定岩体,已呈倾斜状态,其下方高差 100多 m处有三峡电力外送的 50万 V超高压线路铁塔及村庄,安全受到严重威胁。在其他处理手段难以实施的情况下,采用在多种安全防护下的控制爆破成功地加以清除,介绍的技术方案和防护措施,可供类似地质灾害防治工程参考。

关键词:特殊地理环境;危岩体;爆破措施

工程概况

湖北宜昌市夷陵区黄花乡牛坪五组村庄后侧的山崖上,发现了一个体积较大的不稳定岩体,海拔高度920m左右,危岩体为一倒锥形体,即呈上大下小的蘑菇状,上部平面约9mx6m,底部约6mX5m,高度12m,总方量约500m^3。岩性为厚层状石灰岩,产状近水平,该岩体早先与山体相靠,中间仅为一小裂缝,近年来逐渐倾倒,已与山体脱开一条近2m的距离,呈倾斜弧石状态,且近期有变形加速的迹象,随时可能失稳整体倾倒。其下方有村庄房屋和三峡电力外送的左龙Ⅲ回50万V超高压输电线路及1110V 高压铁塔,危岩与村庄及铁塔的高程差约120~130m,危岩与铁塔的距离约160m,与架空线路最近距离60m,线路处于向华东地区送电的重要负荷运行状态。牛垭坪村五组有10多户居民,几十口人,当地政府已启动紧急措施,老弱病幼均已临时转移到小学校暂住,村干部组织青壮年轮流看家护园。

由于环境特殊,处理难度大,当地政府和电力部门比较过一些危岩处理方案,如线路改位、村庄移迁、锚杆锚索稳固方案、砼挡墙支撑方案等等,均因投资、工期、可操作性等诸多因素原因不理想或不可行。有关部门委托我部进行爆破处理方案的论证及实施,且要求能在短期内尽快彻底消除威胁,不留隐患问题,

2 工程特点及难点分析

1)该岩体岩性属厚层石灰岩,弱风化有溶蚀现象,虽然其中有软弱夹层风化成蘑菇状,但总体完整性较好。形态上已呈现倾斜倒悬,又处于几乎垂直的陡壁上,高程差较大,其最大的危害是当其整体或大块度坍落时,会因100多的滚动落差产生较大的速度,从而具有较强的冲击力,对高压线塔和民屋造成 破坏。

2)危岩体与高压输电线路距离仅几十米,且处于线路上方,爆破飞石对线路的威胁相当严重,而像如此重要的超高压大跨距金属裸线不允许飞石冲击损 伤。

3)危岩体下部岩石较破碎,呈现头重脚轻状态,且根部有风化土和杂草掩挡,根底部相关的情况不太清楚,只能从村民反映的情况和变形态势推测岩体处于临界状态或变形速率加快阶段,随时可能因暴雨、震动、雷击等外力因素失稳,因此在施工处理操作过程中危险性较大,对施工人员和设备的安全风险难以预料。

4)山高坡陡,没有道路可通,山上仅有村民砍柴和现场勘查临时清草踏出的痕迹路,人员攀爬尚觉吃力,设备、材料运输较难。

5)山脚下临近村庄和铁塔有宽约20~30m的缓坡地带,村民开垦为包谷地,表层有坡积种植土对安全防护工程布置有利。

3 技术方案与工程措施

根据危岩体所处环境的特点,不难判断其主要危害性是大体积石块滚落的冲击力和爆破飞石对高压线及房屋的撞击,其他爆破有害作用的影响可不加考虑。

因此本工程爆破方案的指导思想是将岩体在严密包裹尽量不产生飞石的状况下,爆破成小块石就地坍塌,控制石块滚动范围。在施工程序上是先进行防护工程,在确保安全的前提下对危岩体进行钻爆作业,尽量按一次爆除方案缩短作业工期 。

3.1钻爆方案

1)钻孔采用轻型手风钻,小型柴油空压机供风,钻孔直径42~38mm。钻孔布置以顶部垂直孔为主,孔排距0.7mX0.7m,孔深5m。下部布置适量水平孔辅助,后因排架空间及安全问题,水平孔取消,适当加深垂直孔。

2)炸药采用2#岩石乳化炸药,单耗0.3~0.4,孔内间隔装药,毫秒延时导爆管网路,V字型顺序起爆,最小抵抗线起爆方向指向山里。

3.2安全防护措施

本工程的主要课题是保证施工安全的措施及爆破危害的防护措施

1)施工安全措施

施工期的主要危险是万一在施工过程中岩体倒坍,造成施工人员连同排架坠落,或者直接冲击铁塔线路及民房。为确保施工作业人员安全,采用了搭设非靠联排架法,即是排架不与危岩体相靠及锚联围着岩体在侧后及顶部搭设悬空排架,与后部山体锚固,作业人员在排架上钻孔及装药,不直接站在危岩体上,人与机具均设双保险绳,固定在山上锚杆确保安全。雨天,夜晚不施工,钻孔作业也不用水,防止软化岩层,并设观测桩,用仪器跟踪监测危岩体变形变位情况,如有异常变化,立即停工并撤出。

2)滚石防护

控制滚石危害是难点,也是重点考虑的对象,针对地形环境,充分考虑不利和有利条件,设置了三道防线和2种阻滞措施。

第一道防线是在危岩体陡壁下方设置软垫层,根据当地植被较好的条件,将危岩体周边清理和修筑爬山道路砍伐的杂树枝茅草等堆放在陡壁下,有利于岩石软着陆消能。

第二道防线是在半山腰陡斜坡段搭设圆木、块石并加铁丝网的拦石坝,阻挡滚石,这是一道主防线。

第三道防线是重点保护铁塔,在铁塔脚基10m以外挖沟设沟宽3m,深1.5~2.0m,再将挖出的土装编织袋沟后边堆磊成宽1.5m,高2m的土,形成护城河式的防撞沟,滚石阻滞的措施有2条。

一是将岩体炸成小于0.8m直径的碎块,减小每一个石块的质量和动能

二是将防止爆破飞石抛掷的铁丝网用细钢丝绳穿缝成整体,形成一个类似网兜的包裹作用,并将钢丝绳头拴在了山体的锚杆上,在滚落过程中互相牵制阻力较大,容易滞留停下。

3)飞石控制

本工程对飞石控制也较严格,不允许冲击高压线路及瓷瓶等,也尽量不要对民房造成损坏,因此采用了较高水准的防飞石手段,在危岩体爆破部位全面采用2层厚毛毯加2层铁丝网包裹措施,顶部平台上又加盖了一层内装砂土的编织袋压面防护。

各防护层搭接长度不小于20cm,铁丝网目为8cmx13cm,铁丝网接缝先用8#铁丝扎结,再用中16mm钢丝绳穿联环绕外围拥扎三道形成整体。

爆破效果

2004年8月20日实施了爆破作业,起爆前对民房,铁塔均进行了检查,并布设了线路维护人员对线路、铁塔进行观测监视。爆炸时未产生抛掷性飞石,局部散石范围较小,对高压线路未造成伤害;危岩碎块滚落后经垫层减能后继续冲击第二道拦石坎,经拦石坎阻挡后大多数石块停止滚动,有少量稍大块石冲到包谷地中停下,都未能到达铁塔附近经仔细检查村子中民房也未产生任何损坏,

爆破后危岩体残留一些张裂岩根,经松动和人工撬挖进行了处理,消除了隐患。

经电力运行部门和当地政府联合组织的验收检查,认定危岩处理彻底,未留隐患,达到了预期目的,也为类似工程提供了经验。

来源:网络

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