沙沱水电站纵向混凝土围堰爆破拆除方案探讨.pdf

第 4 6卷 第 2 O期 2 0 1 5年 1 0月 人 民 长 江 Ya ng t z e Ri v e r Vo 1 4 6 NO 2 0 0C t 2 01 5 文章编号 ： 1 0 0 1 4 1 7 9 ( 2 0 1 5 ) 2 0 0 0 3 20 4 沙沱水电站纵向混凝土围堰爆破拆除方案探讨 郝 建 强， 王 亚 辉 ( 中国人 民武装警察部 队水 电第三支 队， 广 西 南宁 5 3 0 2 2 2 ) 摘要 ： 乌江沙沱水电站纵向围堰建于表孔溢流面、 消 力池底板 和消 力池尾 坎等永久 建筑物上 ， 由于距 离过 近 ， 必须采取预 裂爆破技术 。从炮孔布置 、 预 裂爆破 参数、 装 药结构、 起爆 网络等方 面介 绍 了爆破 方案， 并通 过爆 破振速公 式确 定了最佳段装 药量 。施 工实践表 明， 沙沱水 电站纵 向混凝土 围堰预 裂爆破达到 了预期效果 ， 确 保 了爆 区周边永久建筑物 的安全稳定 。 关键词 ： 围堰拆除 ； 爆破拆 除； 预 裂爆破 ；沙沱水 电站 中图法分 类号 ： T V 5 4 2 文献标 志码 ： A DOI ： 1 O 1 6 2 3 2 j c n k i 1 0 0 1 4 1 7 9 2 0 1 5 2 0 0 1 0 1 工程概况 贵州 乌江沙 沱水 电站 大坝下 游河 道 中央及 左侧 的 构筑 物 由纵 向围堰 、 横 向围堰组 成 ， 这些构 筑物 与左岸 结合 将尾 水渠 和尾 水 下 游河 段 封 闭 ， 以便 施 工 。右岸 航道 及升 船机 坝段 施 工 时 ， 需 要将 纵 向 围堰拆 除 。纵 向围堰为 素混凝 土 围堰 ， 采 用 爆破 方 法 拆 除 。 由于在 河床 中施工 ， 水面以上拆除高度为 81 0 m， 水面 以下 拆 除高度 为 6 7 m， 拆 除长 度 为 3 4 0 m。 围堰 横 断 面 形状 为梯 形 ， 顶 宽 1 5 m， 底 宽 61 2 m， 高 91 2 6 m。根 据拆 除施 工 方 法 的 不 同 ， 纵 向围 堰 拆 除 分 两 次 进行 ， 第 一次 拆 除范 围为 导 纵6 7 1 2 51 7 7 0 4 5 m， 共 1 0 9 9 2 m 。 围堰 拆 除时 ， 电站机 组正 在安装 施工 ， 升船 机坝 段 混凝 土正 在浇 筑 。纵 向 围堰 建 在 表孔 溢 流 面 、 消 力 池 底 板和 消力池 尾坎 等永 久 建 筑 物 上 ， 因被拆 除 围堰 与 这些 建筑 物相 接或 紧邻 ， 用爆 破 振 动 速 度 控制 爆 破 危 害 已无实 际意 义 ， 必须采 用预 裂爆破 技术 。 2 预裂爆破方案 对纵 向围堰拆 除爆破 的 主炮孔 布孔 方式进 行 了研 究 。结果 表 明 ， 采 用水平 炮孔 时 ， 必 须沿 着 围堰轴线 分 层搭 建凿 岩 台架 ， 工程 量 大 ， 成 本 高 ， 且 每 钻凿 完 一 层 炮孑 L ， 钻 机就得 在 台架 上 移 位 一次 ， 十分 不 便 ； 而 采 用 垂直 炮孔 时 ， 不 必分层 搭建 凿岩 台架 ， 且钻 机在 围堰 顶 部移 位也 比较方 便 。爆破 时 围堰 的临空 面位于 主炮 孔 的两侧 ， 更有利于爆破块度和抛掷方向的控制。因此 ， 最终 确定 采用垂 直炮 孔 。 2 1 炮孔布置 从导 纵 6 7 1 2 51 5 1 1 2 5 m 的 范 围 内 ， 在 消 力 池 底板 上 面 2 8 7 5 m 高 程 以上 布 置 一 排 预 裂 孔 。 导 纵 1 5 1 1 2 5 1 7 7 0 4 5 m 的范 围 内， 在 消力 池 尾坎 趾 墩 斜 上 方 与 海 漫 上 方 0 5 m 处 布 置 一 排 预 裂 孔 。导 纵 6 7 1 2 5 4 8 1 8 2 m为大 坝溢 流 弧形 坡 面 ， 在 大坝 溢 流 面与 围堰 交界 的下游 侧 0 5 m处 布 置一 排 预 裂孑 L ( 见 图 1 ) 。 2 2 预裂爆破参数 孔径 d= 9 0 mm。 钻孔长度 由预裂面位 置 的 围堰 宽度 曰决 定 ， 孔 底 留 0 5 m不 钻 穿 ， 如 B = 1 1 3 2 c m， 则 L=1 0 8 2 c m。 在上述要钻凿 的预裂 孔位 置 上 ， 在 工作平 台上 从左岸 向右岸钻 凿水 平孔 ， 直 达要 求 的孔深 位置 。钻孔 时应 保证 所有 炮孔 基本保 持 在同一个平面内， 且要保证孔与孔之间相互平行 ， 以便 形成 较 为理想 的预 裂面 ； 在 2 8 7 5 m高 程上 共 布 置 8 5 个 预裂孔 ， 在 消力 池 尾 坎 与海 漫 上 方 布 置 2 6个 预 裂 孔 。 一般 预裂 孔孔距 o=( 0 8 1 3 ) d， 根据 爆破 试 验 和 类 似 工 程 经 验 ， 本 文 选 择 1 0 m。 试 验 爆 破 收 稿 日期 ： 2 0 1 50 81 7 作者简介 ： 郝建强 ， 男， 工程 师 ， 主要从事水利水 电工程施工工作。Em a i l ： 3 1 7 9 1 0 1 9 8 q q c o rn 第 2 0期 郝建 强， 等 ： 沙沱水 电站纵 向混凝土 围堰爆破拆 除 3 3 图 1 纵 向 围 堰 爆 破 拆 除 预 裂 孔 布 置 示 意 中选用 的线装 药 密 度 q 线=2 8 0 g m过 大 ， 建 议 今后 选 用 q 线=2 0 0 g m， 孔底加一节 1 0 0 g炸药 。 每孔按 线装药系数计算 ， Q 孔= 2 k g 孔。 炮孑 L 堵塞长度 堵 =8 2 e m 。 2 3 装药结构 装药 结构 纵 断面 如 图 2所示 ， 采 取 不 连续 装 药 结 构。预裂孔为不连续不耦合装药结构 ， 在炮孔 全长敷 设竹片 ， 在竹片上捆绑药卷和导爆 索。导爆 索引至孔 口， 使用 0 3 2的乳化炸药卷 ， 并切为两节 ， 每节重 1 0 0 g ， 长 1 0 c m， 每 隔 4 0 c m 的空 气 间 隔捆 绑 一节 炸 药 卷 ， 起 爆 药卷 置 于炮孔 中部 。当用 普通 型导 爆管 毫秒 雷管 时 ， 每孔放两发雷管 ； 当用依可赛导爆管毫秒雷 管时， 每孔 放一 发 雷管 。 正常装药段 I 2 8 线装药密度0 4 k g m 袋 装砂 或黄 泥堵塞密实 图 2预 裂爆 破 装 药 结 构 2 4起爆 网路 为使预裂效果更 为理想 ， 预裂孔爆破宜采用所有 炮孔 齐发 的起爆 方 案 。但 设 计 中预 裂 孔孔 数 较 多 ， 同 时起 爆 时段 药量 过 大 ， 齐 发爆 破 对 保 护 对 象 的 振 动 危 害 大 ， 只宜 采用 分组 起 爆 方 案 ， 因此 采 用 组 间微 差 、 组 内齐发的起爆网路 ， 能达到降低振动危害的 目的。 对 于消 力池 尾坎 与 海 漫上 方 布 置 的 2 6个 预 裂 孔 以及 2 8 7 5 m高程上的 8 5个预裂孔 ， 同围堰上部一起 分两次爆破 ， 每次爆破 5 5或 5 6个预裂孔 ， 每组 5孔 ( 个别为 6孔 ) 齐发爆破 ， 分别用 1 ， 3 ， 5 ， 7 ， 9 ， 1 1 ， 1 3 ， 1 5 ， 1 7， 1 9 ， 2 1 段 普 通 型 导爆 管 毫 秒 雷 管 起 爆 ， 并 采 用 独 立起 爆器 起爆 方 式 。 大坝溢 流 面下 游侧 布置 的 2 7个预 裂孔 ， 其 中最 上 面 3个 预裂孔 采用 孔 内不装 药 的形式 ， 因而 2 4个 预裂孔分为 5组 ， 每组 4到 5孔 ， 组问用 1 ， 2 ， 3 ， 4， 5段依可赛型高精度长延区导爆管毫秒雷管起 爆 。 3 纵 向围堰爆破拆除 纵 向围堰 爆 破拆 除 的范 围从 导 纵 6 7 1 2 5 1 7 7 0 4 5 m， 共 1 0 9 9 2 m。 围堰 顶 部 加 高 了 2 m， 底部 最低拆除到 2 8 7 m标 高 ， 拆 除体积共 计 1 3 5 3 1 1 3 m ， 分上 、 下两 层进 行拆 除 。 3 1 围堰上 部中深孔爆破 3 1 1 爆 破 拆 除 范 围 爆 破拆 除 范 围从 导 纵 6 7 1 2 51 7 7 0 4 5 m， 共 1 0 9 9 2 1 1 3 。高度从 围堰顶 部拆 除 至 2 9 6 m 高程 ， 拆 除高度为 9 11 0 6 m。 3 1 2爆 破 方 法 采用依可赛高精度长延期导爆管 中深孑 L 微差爆破 方法 。对 于爆 破 后 的 大 块 ， 及 时 采 用 爆 破 法 、 机 械 法 ( 大型液压破碎锤破碎 ) 进行二次破碎 ， 以便 于机械装 运 。 3 1 3主 要 钻 孔 设 备 选择 动力 机械 根据 不 同钻 机 的 需要 ， 选 用 1 2 ， 3 m 的 空 压机 。二 次爆破 选 用 Y T 2 8型 风 动凿 岩 机 。 中深 孔 爆破 选用 Y Q 1 0 0 B型潜孔 钻机 。 3 1 4爆破参数 孔径 d = 9 0 m m。 孔深 L = 8 51 0 0 m。 最小抵抗线 W =( 2 03 0 )d， 取 W =2 4 m。 在 每个排 面 上 ， 由上 至下钻 凿下 向垂 直孔 ， 开孔 时 向左 侧 偏移 1 5 c m， 使 得 主 抛 掷 方 向 稍偏 向左 。 排 距 b = W = 2 4 m， 共 布置 4 6排炮孔。 单耗 q=0 3 5 k g m 。 单孔装药量 Q 孔由孔深而定 ， Q 孔=2 5 5 2 7 k g 。 堵塞长度因孔而异 ， L 堵=2 32 6 m， 等 于或略 大 于 值 。 3 1 5 装药结构 全 部采 用连 续 柱状 装 药 结 构 ， 在 炮 孔 全 长敷 设 导 爆 索至 孔 口， 起爆 药 包放 在炮孔 中上 部 。 3 1 6起 爆 网路 为控制爆破振动， 宜使用依可赛高精度 长延 区导 爆管雷管 ， 其段 间延期 时间间隔大都在 1 0 0 m s或 以 上 ， 使 各段 问振 动波 不 叠 加 ， 有 利 于 爆 破振 动 的控 制 。 采用逐排逐段的起爆方式 ， 分两次起爆 ， 第一 、 二次各 起 爆 2 3排炮 孔 ； 每排 一段 ， 孔 外 导爆 管 采 用 “ 簇 联 ” 方 3 4 人 民 长 江 式 ， 用 电雷 管起爆 。 3 2 围堰下部 中深孔爆破 3 2 1 爆破 拆除 范围 范 围从 导 纵 1 5 1 1 2 56 7 1 2 5 m， 全 长共 8 4 m。 爆破高程为 2 9 62 8 8 m， 共 8 0 m， 离 开预裂 面 0 5 m。为控制每次爆破 的爆破规模 和段药量 ， 围堰底部 中深孑 L 爆破分两次进行。 3 2 2爆 破 方 法 采用依可赛高精度长延期导爆管中深孔微差爆破 方法 。对 于爆 破后 的大块 石 ， 及 时采 用爆 破法 、 机械 法 ( 大型液 压破碎 锤破 碎 ) 进 行 二 次破 碎 ， 以便 于机 械 装 运 。 3 2 3主 要 钻 孔 设 备 选 择 动力 机械 根据 不 同钻 机 的需 要 ， 选 用 1 2 ， 3 m 。的 空 压机 ； 二次 爆破选 用 Y T 2 8型 风动 凿 岩 机 ； 中深 孔 爆 破选 用 Y Q 1 0 0 B型潜孔 钻机 ， 3 2 4爆破参数 孔径 d= 9 0 m m； 孔深 L=8 0 m； 最小抵 抗 线 W =( 2 O 3 0 )d， 其 中 d为炮 孔 直径 ， 取 W = 2 4 m； 炮孔布置 ， 在每个排面上 ， 由上至下钻凿下 向垂 直孔 ； 每排两个炮孔 ， 孔距 a= 3 5 0 m； 排距 b= W = 2 4 m， 每次爆破 1 8排 炮孔 ； 单耗 q =0 3 5 k g m ； 单孔装药量 ， 左侧炮孑 L 与右侧炮孔 等量装 药 ， Q 孔 左 = Q 孔 右 = 2 1条 ； 堵 塞 长度 堵 因孔 而 异 ， L堵 =2 5 2 9 m 。 3 2 5 装 药结构 全 部采 用药 径 3 2 mm的连 续 柱状 装 药 结构 ， 起 爆 药 包放 在炮孔 中下部 。 3 2 6起 爆 网路 为控制爆破振动 ， 宜使用依可赛高精度长延期导 爆管 雷管 ， 采用 逐孔逐 段 的起爆 方式 ， 前排 比后排 先起 爆 ， 同排左 侧炮 孔 比右 侧 先 起 爆 。每 次爆 破 1 8排 、 共 3 6个 炮孔 。 4 爆破振 动控制 4 1振动速度计算 围堰拆 除 爆 破 工 程 中某 处 质 点 的 爆 破 振 速 可 用 ( 1 ) 式 表示 = K( ) ( 1 ) 式 中 ， K为与爆 破方 式 、 爆 破 场地 有关 的系 数 ， a为 与 爆破地震波传播路径有关 的地震波衰减指数 ， 据类似 工程 的现场 经验 ， 取 K = 5 7 3 ， a =1 3 0 ； Q为 爆破 中 最大 的段 药量 ， k g ； R为 爆 破 中心 离 开 该 处 质 点 的距 离 ， m。 因爆破 试验 中在 导 纵 0+6 7 1 2 5 m 处 开 挖 宽 为 1 2 m 的减 振槽 ， 设 该 减 振 槽 对 爆 破 地 震 波 强度 的折 减 系数为 0 3 ， 则经 减振槽 折 减后 ， 某 处 质 点 的爆 破振 速可 用 ( 2 ) 式表示 3 ， = ( 10 3 ) 5 7 3 ( ) ( 2 ) 1 4 2爆破控制与分析 由于 距离较 近 ， 最 大段 药量 受 限 ， 故取 消双 孔 同响 起爆方式 。根据以上主炮孔设计 ， 最大段药量有 2种 ： 第 1 种 最 大段药 量为 3 1 5 k g ( 逐 孔起 爆 ) ， 第 2种最 大 段 药量 为 1 4 k g ( 孔 内微 差 ) 。爆破 安全评 价见 表 1 。 表 1 纵 向 围堰 爆 破 安 全 评 价 注 ： 安全 评 价 结 论 为 ： 最 大段 药 量 为 31 5 k g以 下 时 ， 下 游 帷 幂 、 4 号 机 组， 4号机副厂房、 沙沱大桥安全 ； 升船机坝段最大段 药量 为 3 1 5 k g 和 1 4 k g时 ， 不 安 全 。 表 1的数 据表 明 ， 在 围堰拆 除爆 破 中 ， 当段药量 不 大于 3 1 5 k g时， 除坝下帷幕外 ， 其他保护对象的爆破 地震 的设 计 振速都 小 于 各 自的允 许 振 速 ， 在 这种 情 况 下 ， 各保 护对 象都 是安全 的。 围堰爆破拆除时 ， 仅在坝下帷幕出现不安全情况。 计 算 最 大 段 药 量 为 3 1 5 ， 1 4 k g时 ， 最 大 的安 全 范 围 D 和 当帷幕 与爆 心 的 最大 距 离 为 1 2 1 3 m 时 ， 安 全 的段药量 Q 由计算取为 4 5 0 k g 。 通过 以上 分 析 可 得 ， 当爆 源 距 升 船 机 坝 段 ( 坝 下 帷幕 ) 在 2 31 8 m范围内时， 围堰拆除可采用孔内微 差爆破技术 ； 当爆源距升船机坝段 ( 坝下帷幕) 的范围 为 1 81 2 m 时 ， 应采 用浅 眼爆破 方式 拆 除围堰 。 5 爆破作业安全措 施 ( 1 )应在指定场所制作药包 ， 且不准超 出指定范 围 ， 制 作和 装填 过程 中严禁 无关人 员入 内。 ( 2 )制作药 包 应按 设 计 规 定 的药 量 ， 不 准 随 意增 减 ； 不 同重 量 的药包 ， 不 同段 别 的雷 管 要 分 别 放 置 ， 防 止 出现差 错 。 第 2 O期 郝建强 ， 等 ： 沙 沱水 电站纵 向混凝 土 围堰爆破拆除 3 5 ( 3 )向孔 内装填炸药时 ， 用木质炮棒将药包轻轻 送入孔底 ， 填土时先轻后重 ， 力求填满捣实 ， 防止损伤 脚线和导爆管 。 ( 4 )连接线路时， 应按规定操作 ， 防止连错、 漏接 ， 保证可靠起爆 。 ( 5 )做好爆破防护工作 ， 对外侧装药部位搞好覆 盖防护 ， 用防护器材包裹 固定 ； 对部分 门、 窗用 防护材 料遮 挡 ， 防止 飞石 飞 出 ； 对 近距 离保 护 目标 的门窗用 防 护器 材遮 挡 。 参 考文 献 ： 1 杨根 录 向家坝水电站 混凝 土导墙爆破拆 除技 术 J 人 民长江， 2 0 1 5 ， 4 6 ( 2 ) ： 3 73 9 ( 编 辑 ： 郑 毅 ) Bl a s t i ng de m o l i t i o n s c h e m e o f l o ng i t ud i na l c o n c r e t e c o ffe r da m o f S ha t u o H y d r o po we r S t a t i o n HAO J i a n q i a n g，W ANG Ya h ui ( N o 3 D e t a c h m e n t o f A r m e d P o l i c e H y d r o p o w e r E n g i n e e r i n g T r o o p s ， N a n n i n g 5 3 0 2 2 2 ， C h i n a ) Abs t r ac t ：The l o n g i t ud i na l c o n c r e t e c o f f e r d a m o f S ha t uo Hy d r o p o we r St a t i o n wa s b ui l t o n a s e r i e s o f p e r m a ne n t s t r u c t u r e s，t he d i s t an c e b e t we e n t h e c o f f e r d a m a n d t h e s e s t r u c t u r e s wa s t o o s ma l l S O t ha t t he pr es pl i t t i n g b l a s t i n g t e c hn o l og y mus t b e a d o p t e d Th e bl a s t i ng s o l ut i o n wa s i n t r o d uc e d i n t e r ms o f b l a s t i n g ho l e l a yo ut ，p a r a me t e r s o f p r es p l i t t i ng，c h a r g i n g s t r u c t ur e，i n i t i a t i n g n e t wo r k a n d t he b e s t s e c t i o na l c h a r g e wa s d e t e r mi n e d t h r o u g h bl a s t i ng v i b r a t i o n f o r mul aThe e n gi n e e r i ng pr a c t i c e s ho we d t ha t t h e b l a s t i ng d e mo l i t i o n o f l o ng i t u di n a l c o ffe r d a m o f Sh a t uo Hy d r o po we r St a t i o n r e a c h e d e x p e c t e d e f f e c t s ，a nd t he s a f e t y o f s u r r o u nd i ng s t r u c t ur e s wa s g ua r a nt e e d K e y w o r ds：de m o l i t i o n o f c o f f e r d a m ；b l a s t i n g de mo l i t i o n； p r e s p l i t t i ng b l a s t i n g； S ha t u o Hy d r o p o we r St a t i o n ( 上接第 2 8页) 7结 语 应急抢险工程机械设备的选配是一项综合性 的管 理工作 ， 既要考虑各种机械本身的性能特点 、 抢险的要 求 、 抢险现场情况 ， 还要 紧密结合部队 自身条件 ， 才能 作出最恰当的选择 。水电部 队多年来从 事施 工生产 ， 在 常用 工 程 机 械 的运 用 与选 配方 面 积 累 了丰 富 的 经 验 ， 但应急抢险任务 的临时性、 完成的时效性 、 施工条 件 的复 杂性 等 特点 也影 响 和制约 着抢 险机 械设 备 的选 配 。因此 ， 抢险前应结合抢险现场情况与部 队的具体 条 件 ， 综 合 考虑 各 种 因 素 ， 科 学 、 合 理选 择 高效 、 经 济 、 实用 的施工机械设备， 确保抢险任务能按期 、 保质 、 保 量 完成 。 参 考 文献 ： 1 赵秀玲 武警水电部 队应 急抢 险任务 形势分析 与应对探讨 J 水 利 水 电技 术 ， 2 0 1 3 ， ( 3 )： 24 2 段玉忠 ， 项正 军 武 警水 电部 队在 应 急抢 险施 工 中的做 法 浅谈 J 水利 水电技术 ， 2 0 1 1 ， ( 9 ) ： 2 2 2 4 3 吴国如 唱凯堤 决 口应急封堵抢 险施 工技 术与组织管理 J 水利 水电技 术， 2 0 1 1 ， ( 9 )： 25 4 赵成明 工程机械的合 理选 用方 法 J 河南科技 ， 2 0 1 4 ， ( 1 ) ： 1 9 2 3 ( 编辑： 胡旭 东) Re s e a r c h o n r e a s o na bl e s e l e c t i o n a nd m a t c hi ng o f c o m m o n l y us e d e n g i ne e r i ng m a c h i n e r y i n e m e r g e n c y r e s c ue L I Yua n c a i ，ZHANG L e i ( No 3 De t a c h me n t of Ar me d P o l i c e Hy d r o p o w e r E n g i n e e r i n g T r o o p s ，Na n n i n g 5 3 0 2 2 2，C h i n a ) Abs t r a c t： I n o r de r t o a v o i d t he e q u i p me nt c o ng e s t i o n a n d u nn e c e s s a r y h u ma n a n d ma t e r i a l r e s o ur c e s i n e me r g e n c y r i s k t r e a t me n t a n d r e pa i r i n g t as k o f h y d r o e l e c t r i c f a c i l i t i e s ，i t i s n e c e s s a r y t o c a r r y o u t a r e s e a r c h o n s e l e c t i on a nd ma t c h i n g o f c o mmo n l y us e d e n g i ne e r i n g ma c h i ne r y i n e me r g e n c y r e s c u eTh r o u g h a n a l yz i ng t he a pp l i c a t i on c ha r a c t e r i s t i c s o f c o ns t r u c t i o n ma c h i n e r y i n e me r g e nc y r i s k t r e a t me n t ，t h e g e n e r a l p r i n c i p l e s f o r c o n s t r u c t i o n ma c h i n e ry s e l e c t i o n a r e p r o p o s e d，on t he b a s i s o f whi c h，a s e r i e s o f t e c h ni c a l i s s u e s s uc h a s t h e s e l e c t i o n a n d ma t c h i ng me t h o d，q u a n t i t y a nd ma t c hi n g c o mb i n a t i o n a r e b r i e f l y a na l y z e d a n d s u m ma r i z e d Ke y wor d s： e me r g e n c y r i s k t r e a t me n t ；c o ns t r uc t i on ma c hi n e r y；s e l e c t i o n a n d ma t c h i n g c o mb i na t i o n；e c o n o mi c a n d e f f i c i e n t