本發(fā)明涉及水利水電工程技術領域，具體涉及一種軟巖、極軟巖區(qū)大直徑調壓井長進尺先導井光面爆破開挖法。

背景技術：

在水利水電領域，調壓井是一種常見的水工建筑物結構，其已建工程的垂直深度范圍可從十幾米到四百多米，直徑范圍從幾米到幾十米。調壓井可直接為水輪機提供水動力，其開挖質量和光面效果對水輪機后期的出力效果有很大影響，直接關系到發(fā)電量，甚至關系到整個電站的運行效率。

本發(fā)明所研究的對象是在軟巖、極軟巖區(qū)開挖大直徑調壓井的方法。軟巖、極軟巖是指強度低、孔隙度大、膠結程度差、受構造面切割及風化影響顯著或含有大量膨脹性粘土礦物的松、散、軟、弱巖層，是天然形成的復雜的地質介質，一般將單軸抗壓強度30mp作為界定軟巖和硬巖的區(qū)分標準，小于30mp的則定義為軟巖、極軟巖。當大直徑（大于10米）調壓井處于軟巖、極軟巖區(qū)時，通常采用常規(guī)的全斷面開挖支護方法，以短進尺爆破，采取自上而下的鉆爆法循序漸進。每次進尺爆破后，開挖邊界的圍巖極易受到爆破影響，出現(xiàn)開裂、剝落、掉塊、超挖、甚至大面積塌方現(xiàn)象，給后期襯徹工作造成巨大困難，另外，反復的爆破震動易對上層已經(jīng)襯徹過的圍巖及襯徹混凝土造成變形、開裂和坍塌的影響。這嚴重影響了調壓井開挖施工的進度、成本、質量和安全。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種改善施工方式、提高工作效率、降低施工風險、緩解圍巖與混凝土襯砌剝落、開裂及掉塊問題的軟巖、極軟巖區(qū)大直徑調壓井長進尺先導井光面爆破開挖法。

為了達到上述目的，本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種軟巖、極軟巖區(qū)大直徑調壓井長進尺先導井光面爆破開挖法，包括如下步驟：

（a）長進尺先導井開挖

先導井布設在圓形開挖面中心，與開挖面形成同心圓結構，先導井開挖深度貫穿調壓井，先導井直徑為調壓井直徑的三分之一；

i.布設先導井的爆破孔

在先導井圓心處布設中心爆破孔，深度貫穿調壓井，全程裝藥；距離中心爆破孔0.8-1.2米處以其為圓心均勻布設8個爆破孔，深度貫穿調壓井，全程裝藥；距離中心爆破孔1.6-2.4米處以其為圓心均勻布設8個光面爆破控制孔，深度貫穿調壓井，全程裝藥；

ii.先導井起爆

首先起爆光面爆破控制孔，間隔0.5秒后同時起爆中心爆破孔和爆破孔；

iii.先導井出渣

采用鋼纖維混凝土噴護先導井圍巖，噴護厚度為8-10厘米；混凝土噴護施工48小時后，先導井自上而下出渣；

iv.布設水平爆破孔

在先導井出渣過程中，同時在先導井內井壁處布設與圓形開挖面平行的水平爆破孔，水平爆破孔的層數(shù)貫穿調壓井，第一層距離先導井井口0.8-1.2米處以其中軸線為中心均勻布設水平方向呈輻射狀的8個水平爆破孔，距離第一層0.8-1.2米處向下布設第二層水平爆破孔，以此類推直到布設完成最底層水平爆破孔為止；

（b）調壓井開挖

v.布設調壓井的爆破孔

距離調壓井中軸線2.4-3.6米處以其為圓心均勻布設8個爆破孔，深度貫穿調壓井，全程裝藥；距離調壓井中軸線3.2-4.8米處以其為圓心均勻布設8個爆破孔，深度貫穿調壓井，全程裝藥；距離調壓井中軸線4-6米處以其為圓心均勻布設8個爆破孔，深度貫穿調壓井，全程裝藥；距離調壓井中軸線4.8-7.2米處以其為圓心均勻布設32個光面爆破控制孔，深度貫穿調壓井，全程裝藥；

vi.調壓井起爆

首先起爆光面爆破控制孔，間隔0.5秒后同時起爆水平爆破孔及爆破孔；

vii.調壓井出渣

采用鋼纖維混凝土噴護調壓井圍巖，噴護厚度為20厘米，采用鋼筋作為錨桿入巖支護，鋼纖維混凝土噴護施工48小時后，調壓井自上而下出渣。

進一步地，先導井的中心爆破孔孔徑為40mm，爆破強度為0.08kg/t；距離中心爆破孔0.8-1.2米處的爆破孔孔徑為30mm，爆破強度為0.08kg/t；距離中心爆破孔1.6-2.4米處的爆破孔孔徑為80mm，爆破強度為0.03kg/t。

進一步地，水平爆破孔孔徑為50mm，爆破強度為0.06kg/t。

進一步地，距離調壓井中軸線2.4-3.6米處的爆破孔孔徑為40mm，爆破強度為0.08kg/t；距離調壓井中軸線3.2-4.8米處的爆破孔孔徑為40mm，爆破強度為0.08kg/t；距離調壓井中軸線4-6米處的爆破孔孔徑為50mm，爆破強度為0.06kg/t；距離調壓井中軸線4.8-7.2米處的光面爆破控制孔孔徑為80mm，爆破強度為0.03kg/t。

進一步地，調壓井爆破完成后用來支護的鋼筋錨桿直徑為28mm，入巖深度為九米，錨桿間距為1.5m×1.5m。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下有益效果：

本發(fā)明一種軟巖、極軟巖區(qū)大直徑調壓井長進尺先導井光面爆破開挖法采用先導井及長進尺的開挖方法，爆破孔布設位置合理、覆蓋到位；外圍的光面爆破孔孔徑較大，藥量較少，可減小對外部圍巖的擾動，實現(xiàn)光面效果；一次性開挖成型，自上而下出渣，爆破效率高，效果好。

本發(fā)明在解決了由于反復爆破、開挖造成的圍巖及混凝土襯徹剝落、開裂、掉塊問題的同時，改善了施工方式，提高了工作效率，有效保證了掘進進度，縮短了工期，也保證了人員及設備的安全。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種軟巖、極軟巖區(qū)大直徑調壓井長進尺先導井光面爆破開挖法的爆破孔布設平面示意圖。

圖2是本發(fā)明一種軟巖、極軟巖區(qū)大直徑調壓井長進尺先導井光面爆破開挖法的爆破孔布設a-a’剖面圖。

圖3是本發(fā)明一種軟巖、極軟巖區(qū)大直徑調壓井長進尺先導井光面爆破開挖法的爆破孔布設b-b’剖面圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發(fā)明的實施例作進一步詳細的描述。

以直徑為12米、深度為20米的調壓井為例，實施本發(fā)明的技術方案。

一種軟巖、極軟巖區(qū)大直徑調壓井長進尺先導井光面爆破開挖法，其特征在于包括如下步驟：

（a）長進尺先導井開挖

先導井布設在圓形開挖面中心，與開挖面形成同心圓結構，先導井開挖深度貫穿調壓井，先導井直徑為調壓井直徑的三分之一；

i.布設先導井的爆破孔

在先導井圓心處布設中心爆破孔301，深度貫穿調壓井，孔徑為40mm，全程裝藥，爆破強度為0.08kg/t；距離中心爆破孔301一米處以其為圓心均勻布設8個爆破孔302，深度貫穿調壓井，孔徑為30mm，全程裝藥，爆破強度為0.08kg/t；距離中心爆破孔301兩米處以其為圓心均勻布設8個光面爆破控制孔303，深度貫穿調壓井，孔徑為80mm，全程裝藥，爆破強度為0.03kg/t；

ii.先導井起爆

首先起爆光面爆破控制孔303，間隔0.5秒后同時起爆中心爆破孔301和爆破孔302；

iii.先導井出渣

采用鋼纖維混凝土噴護先導井圍巖，噴護厚度為8-10厘米；混凝土噴護施工48小時后，先導井自上而下出渣；

iv.布設水平爆破孔

在先導井出渣過程中，同時在先導井內井壁處布設與圓形開挖面平行的水平爆破孔308，孔徑為50mm，全程裝藥，爆破強度為0.06kg/t，水平爆破孔308的層數(shù)貫穿調壓井，此時為20層，第一層距離先導井井口1米處以其中軸線為中心均勻布設水平方向呈輻射狀的8個水平爆破孔308，距離第一層1米處向下布設第二層水平爆破孔308，以此類推直到布設完成第20層水平爆破孔308為止，共計160個水平爆破孔308；

（b）調壓井開挖

v.布設調壓井的爆破孔

距離調壓井中軸線三米處以其為圓心均勻布設8個爆破孔304，深度貫穿調壓井，孔徑為40mm，全程裝藥，爆破強度為0.08kg/t；距離調壓井中軸線四米處以其為圓心均勻布設8個爆破孔305，深度貫穿調壓井，孔徑為40mm，全程裝藥，爆破強度為0.08kg/t；距離調壓井中軸線五米處以其為圓心均勻布設8個爆破孔，深度貫穿調壓井，孔徑為50mm，全程裝藥，爆破強度為0.06kg/t；距離調壓井中軸線六米處以其為圓心均勻布設32個光面爆破控制孔307，深度貫穿調壓井，孔徑為80mm，全程裝藥，爆破強度為0.03kg/t；

vi.調壓井起爆

首先起爆光面爆破控制孔307，間隔0.5秒后同時起爆水平爆破孔308及爆破孔304、305、306；

vii.調壓井出渣

采用鋼纖維混凝土噴護調壓井圍巖，噴護厚度為20厘米，采用鋼筋作為錨桿，錨桿直徑為28mm，入巖深度為9米，錨桿間距為1.5m×1.5m，鋼纖維混凝土噴護施工48小時后，調壓井自上而下出渣。

對于其他直徑和深度的調壓井，爆破孔間的距離應該控制在0.8-1.2米之間，才能達到最理想的爆破開挖效果。

以上所述僅是本發(fā)明優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明保護范圍內。