功果桥水电站导流洞进口混凝土围堰拆除施工.pdf

水利水 电施工2 0 1 3 第 5期 总第 1 4 0期 功 果桥 水 电站 导 流洞进 口混凝 土 围堰 拆 除施 工 杨炳发 贺永锋 ( 中国水利水电第十四工程局有限公司) 【 摘要】 功果桥水电站导流洞进口混凝土主围堰爆破拆除、按期分流是截流的关键保障。围堰在后汛期拆除， 水位高，水文地质条件复杂，拆除难度大。结合实际情况，经安排合理的拆除顺序，选取科学的爆破参数和可 靠的爆破器材，上游混凝土主围堰采用爆破冲渣方案取得 圆满成功 【 关键词】 功果桥水电站导流洞进口 混凝土主围堰爆破拆除 1 围堰结构概 况 功果桥水 电站导 流洞 进 口围堰 由土 石子 围堰 和 C 1 5 现浇混凝 土主围堰及主同堰外侧回填 土石组成 ，见 图 1 。 2 围堰 拆除施工方法 混凝 土主 围堰 采用 QZ J一1 0 0 B轻 型潜孔 钻钻孔 、爆 破拆 除。一期拆除时间为 2 0 0 8年 1 O月下旬 ，结合二期土 图 1 进 口围堰 结构典型剖 面图 ( 高程以 “ m”计 ，其余以 “ c m”计) 石 嗣堰拆除 ；二期爆破孑 L 1 1月 5日前 钻孑 L 完成 ，爆 破在 l 1 月 5 1 0日根据分 流指令 进行爆 破拆 除，爆 渣 由水 流 冲走 。 3 爆破设计 3 1 设计依据 ( 1 )G B 6 7 2 2 2 0 0 3 爆破安全规程 。 ( 2 )S I 4 7 1 9 9 4 水工建筑物岩石基础开挖工程施 工技术规 范 、D I T 5 1 3 5 2 0 0 1 水 利水 电工 程爆 破施 工技术 规范 。 6 ( 3 )进出口明渠设计图、地质资料、主围堰方案及实 测地形资料 。 3 2 设 计 思路 根据澜沧江水位及围堰体型，结合施工进度，前期 尽可 能利用混凝 土主围堰挡水 ，最大程 度拆 除外 侧 回填 渣料。混凝土主围堰通过爆破拆除，水流冲渣 ，在预定 分流时问内完成分流任务。为保证爆后水流能直接 冲 渣 ，必须使渣堆形成一边高一边低的形态，即形成冲渣 过 流的最低缺 口。该 围堰是上 窄下 宽 的结构 ，炮孑 L 必须 合理规 划 ，确 保 整 个 堰 体 炸 透 、炸 好 ，不 留 残 埂 ，块 度小 。 综合分析后确定基本爆破方案为：一期采用常规爆 破方法将围堰堰顶降低，主围堰由高程 1 2 5 5 5 0 m降低到 高程 1 2 4 7 5 0 m，剩余堰体 ( 二期)一次爆除。二期布孔 方式采用垂直孔。为保证堰体形成最低缺 口，爆破开口 选在中部。爆破块度控制在 3 0 c m 以下，大于 3 0 c m的块 度不大于 1 O ，便于爆渣由水流冲走。 一 期拆除爆破布 孔剖面 图 ! ： ! ： ： 土 石 方 工 程 _ ： 整体爆破设计原则为：多钻孑 L 、高单耗 、低单响、 高精度分段，确保爆破和冲渣效果，确保周围建筑物的 安 全 。 3 3 主围堰爆破设计 混凝 土 围堰分 两 期 ，采 用 垂直 布 孔 实 施爆 破 拆 除 。 围堰爆破拆 除布孔剖面图见图 2 。 1 2 5 f 7 5 j O O 3O Od O O J0 0 z 2 5 1 1 1 1 ! 二期拆除爆破布孔剖面图 ! ! ： ! ： 说 明： 1 图中单位： 高程、桩号以 m 计， 其他单位以 “ c m”计； 2 孔深小于0 8 m的端部孔作 为空孔， 不装药； 3 为便于二期拆除爆破布孔， 一期爆破孔不考虑超深； 4 二期拆除瀑破孔第一排孔超深1 0 m ， 其他主爆孔超深0 5 m。 比 例 尺：0_ 3广 ： 图 2导流洞进 口混凝土 围岩爆破 拆除布孔剖 面图 3 3 1 钻孔布置 3 3 5 装药量计算 主围堰选用 QZ J一1 0 0 B轻型潜孔钻钻孔，钻孔孑 L 径 装药量 ( Q)计算公式如下 全部 为 7 6 mm。 Q=q a WL 主围堰一期垂直孑 L 采用一字形布置，二期拆除垂直 孔采用梅花 形布置 。 3 3 2 爆破块度 由于水下 挖 渣 困难 ，且水 流 冲渣 。能否顺 利 冲渣 与 渣块 的大小 、流速 快 慢、爆破 渣 堆 的形状 有 关 ，因此 导 流隧洞在顺利实现分 流的情况 下 ，水流 速度在 4 6 m s ， 根据类似工 程 经验 ，在 此 流速 下 ，爆破 最 大粒 径 3 0 c m可 以实 现 冲渣 。 由此 ，爆破 块 度 按 3 0 c m 控 制 ，大块率不超过 1 O 。 3 3 3 炸药单耗 、网孑 L 参数 正常的炸药单耗为 0 4 0 6 k g m3 。现要求爆渣最 大块度控制 在 3 0 c m 以下 ，所需要 的单耗 为 0 9 1 2 k g 。考虑有压渣及水压的条件，根据类似工程经验 ，单 耗选择 1 5 1 8 k g m。 。 3 3 4 装 药结构 爆破装药采用乳化炸药连续装药结构。一期爆破孔 和二期底爆破孔采用 3 2药卷，延米装药量为 L O k g ；二 期主爆破孔采用 4 6 o药卷，延米装药量为 3 k g 。因孔内基 本不渗水，装药以普通包装的乳化炸药为主。 为防止爆破飞石过多，保证爆破效果，爆破孔的堵 塞长度取 1 1 1 2 m，堵塞物为袋装砂。 式中q 单位炸药消耗量，k g m 3 ； n 孔距 ，m； 最小抵抗 线 ，m； L 孔深 ，m。 经初步计算 ，垂直孔共 3 5 8个，钻孔总延米 1 6 4 3 4 m， 总装药量 2 6 8 2 k g 。 3 4 起爆网络设计 ( 1 )起爆 网络的单段 药量 应满 足振动的安全要求 。根 据周围建筑物允许振速，由爆破振动公式反算允许单段 药量 ，单 响药 量 控 制 在 l O O k g可 以满 足 振 动 安 全 控 制 要求 。 ( 2 )在严格控制单段药量的条件下，同一排相邻孔尽 量不 出现重段 和串段 现象 。 ( 3 ) 整个网络传爆雷管全部传爆后第一响的炮孔才能 起爆 。 ( 4 )万一同排炮发生重段传爆 ，最大单项药量产生的 振动速度值不超过 2 0 c m s 。 ( 5 )采用围堰中部起爆、一次爆破的原则进行爆破网 络设计，爆渣尽量向中部集中。 根据以上设计 原则 ，此 次 围堰爆 破 的爆破 网络 设计 结构为从中间起爆，孔间、孔 内、排间延时网络结构 ， 7 J L _ 引 f 引 水利水 电施工2 0 1 3 第 5期 总第 1 4 0期 具体设计为孑 L 间延时 3 0 ms 、一期孔 内延时 6 5 0 ms ，二期 孔 内延时 8 8 0 ms 、排问延时 5 0 ms 。 3 5 爆破器材的选择 3 5 1 孔 间传爆雷 管的选择 在严格控制单段药量的情况下，同一排相邻段不能 出现重段和 串段 现象 。当同排接 力雷 管延期 时 间小于起 爆雷管误差时 ，则有 可 能 出线 重段 ，甚 至 出现 同一排设 计先爆孔迟于相邻设计后排孔起爆的情况。根据以上情 况和 网络 的 结构 设计 ，孔 间传 爆雷 管 选 用 MS 3非 电 雷 管，为 _ 提高爆破保证率，采用双雷管传爆。 3 5 2 排 间传爆雷管 的选择 在考虑起爆雷管延时误差的情况下 ，必须 保证前后排 相邻孔不出现重段和串段现象，杜绝前后排相邻孑 L 同时起 爆，排间传爆雷管选用 MS 5 非电雷管，双雷管布置。 3 5 3 起 爆雷管的选择 为防止先爆孔的爆破破坏整个起爆 网络 ，孔 内雷管 的延期时问必须保证在首个爆孑 L 爆破时，接力传爆雷管 已起爆 ，为此，孔 内选用延时较长的雷管 MS 1 5非电雷 管 ，双雷管布置 。 3 5 4 炸药的选择 考 虑到此次 嗣堰爆 破孔 内基 本不 渗水 ，装 药主要 以 普通包装的乳化炸药为主，选用普通的 3 2 和 , 6 o 药卷。 3 5 5 起爆方案 主嗣堰二期爆破后需水流冲渣，渣堆需形成缺 口， 便于 冲渣 。选用在 中部先起爆 ，两 侧向 中问抛渣 的形 式 ， 以加快 冲渣 。 3 5 6 网络连接和保护 起爆网络的连接和防护是决定爆破成败的一个重要 环节。首先严格联网制度，由经过培训的持证人员联网， 并 由技术 主管负 责检查 。由于爆 孔较 多 ，网络连接 应根 据设计逐孔进行 。 3 6 爆破施工质量保证措施 ( 1 )钻孑 L 前准确放 出爆破炮孑 L 位置 、钻进 方向及炮孔 深度，确保炮孑 L 施工准确。爆破孔点位及方向由测量控 制 ，炮孔倾 角用 罗盘控制 。 ( 2 )测放 爆孔点 位 时 ，爆 孔施 工 厂 队技术 员现 场跟 随，并对每个炮孔测量放样情况做详细记录，做好交接 班工作 和记录 。 ( 3 )开工前认真做好钻孔技术交底工作 ，保证钻孔顺 利进行 。钻孔严格按照设计图施工，各钻手分区、分部 位定人定位施钻，周边孔偏差不得大于 5 c m，爆破孔偏 差不得大于 l O c m。 ( 4 )装药 、爆孔堵塞及爆破 网络连接人员经过专门的 培训，保证装药、堵塞质量及爆破 网络连接的质量 ，并 严格按设计要求进行连接和网络保 护 。 ( 5 )按设计对孑 L 位进行编 号 ，装 药前必 须测 量孔深 ， 达不到要求 的必须 进 行 及时 处理 ，确保 炸 药装 到 孔底 。 无关人员禁止进 入施 工现场 ，并 严格 按设 计要求 的装 药 8 结构、雷管段别和数量进行装药、堵塞，同时认真做好 原始记 录。 ( 6 )所用炸药、非电毫秒雷管是新定购的同厂、同 批、同型号的产品，经验收合格后使用。 4 安全 防护方案及防护措施 4 1 防护目标 ( 1 )飞石防护 ：引渠底板进 水塔 的起 闭机 室及 5 0 0 m 范围内人员设备的安全防护。 ( 2 )爆破振动防护：进水塔塔身及闸门槽防护。 4 2 爆破飞石控制和防护 爆破 飞石是此次爆 破 防护 的重点 ，必须严 格控 制装 药量和堵塞长度 及质量 。炮孔 堵 塞采用 与炮 孔直 径相 同 的圆形塑料袋 ，内装沙 ，安排 专 职炮孑 L 堵塞人 员进 行施 工 ，保证堵塞质量 ，保 证炸 药爆 炸作用 力充 分作 用在 被 拆除围堰堰体上，从而减少爆破飞石的产生。 一 期裹头部位清渣时，可预留部分石渣 ( 3 v 于 3 0 c m 的需剔除)在引渠底板 ，对底板进行 防护 。 进水塔距爆破点较远，距离约 5 4 m，可不作 防护。 底槛采用堆放一 层沙袋 的方式 进行 防护 ，闸 门槽 底 部采 用袋装沙进行防护 ，上部采用挂设竹 夹板进行 防护 。 引渠边墙前期已布置沥青隔离层，两侧布置光爆孑 L 方案，且采取中部开口爆破方式 ，此次可不作防护。 爆破飞石的安全距离无法精确计算，类似工程的飞 石距离为 3 0 0 m左右，个别飞石可达 l O 0 0 m，但最小的安 全距离不小于 5 0 0 m。爆破时 ，将 人员和可 移动设 备撤至 5 0 0 m 以外的安全地带。 4 3 空气冲击波防护 该工程为钻孔爆破，空气冲击波作用较小，仅在爆 破前将 临近 的房屋窗户全部打开 。 5 爆破 安全评价 5 1 爆 破 有害效 应分 析 主围堰拆 除 爆破 的有 害效 应 主要有 爆 破 地震 效 应 、 爆破水击波及动水压力、爆破飞石、爆破涌浪、爆破水 石流 、爆 破空气 冲击波等 。 该工程重点考虑爆破振动的危害及爆破飞石对周同 建筑的危 害 ，至于爆破 产 生 的水石 流 、动水 压 力 、爆破 涌浪、空气冲击波的危害，相对而言要小得多。 由于大部分 炸药 能量被 用来 破碎 、抛 掷被 爆体 ，因 此只有极少数 的能量 形成 水击波 ；另外 ，动水压 力 的作 用时间较冲击波长，单动水压力的大小只有冲击波大小 的 1 O 左右，其冲量一般不会超过水击波的冲量。 5 2 质点振动速度控制标准和振动传播规律 围堰拆 除爆 破控制 的重点是振动控 制 。进水 塔 、边 ( 下转第 2 1页) 诱导缝模板 的应用 ，为碾 压 混凝 土拱 坝施 工奠 定 了 技术基础 。 8 结束语 碾 压混凝 土模 板 随 碾压 混 凝 土技 术 的 进步 而 发 展 。 在前期的碾压混凝土坝施工 中，大部分是采用常态混凝 土浇筑于碾压混凝土坝的上、下游面作为模板 ，或采用 混凝土预制块作为模板。常态混凝土与碾压混凝土同步 浇筑 ，称 为 “ 金包银 ” 。 随着碾压混凝土工艺的改进，尤其是变态混凝土的 混凝土工程 = 广泛使用，拓展了碾压混凝土模板的应用途径 ，悬臂或 半悬臂模板等逐渐用于碾压混凝土坝施工中。但即使这 样 ，也受模板高度的限制不能无间断上升 。 翻转模板的成 功应 用 ，真 正实 现 了碾压 混凝 土连续 浇筑上升。这种模板最开始应用于贵州普定碾压混凝土 拱 坝施 工 。经不断 改进 ，现 成 为碾压 混凝 土施 工 的标 准 配置模板。在大花水碾压混凝土双曲薄拱坝施工中连续 浇筑上升 3 3 5 m，创 2 0 0 5年度施工企业新纪录；在索风 营碾压混凝土重力坝与乌江彭水大坝施工中，分别最高 连续 上升 3 1 m及 2 8 m，碾 压混凝 土施 工快速 的优 势得 到 充分体 现。 ( 上接 第 8页) 墙需保护的构筑物为钢筋混凝 土结构 。以往类似工程 的经验认为，钢筋 混凝土结构具有很 强的抗震性 能， 爆破控制值较高 。根据 山西禹门 口提水 工程进 口岩埂 拆除爆破，大朝山水电站、小湾水电站导流隧洞 围堰 及岩埂拆除爆破 ，围堰堰体均距 主体建筑物很近 ，最 近处实测的质点振速为 2 0 c m s 左右，紧邻爆区的质点 振速 更 大 ，拆 除爆 破 后 建 筑 物 均 未 发 生 破 坏 。小 湾 水 电站 围堰 及岩 埂 控 制爆 破 拆 除 、贵州 乌 江 构 皮 滩 水 电 站围堰及岩埂控制爆破拆除及彭水 围堰及岩埂控制爆 破 拆 除均 控制 单 响 药 量 在 1 5 0 k g左 右 ，该 工 程 控 制 在 1 0 0 k g左 右 。 5 3 爆破质点振速的控制 在堰体爆破拆 除过程 中，由于堰体一 次爆破装药 量 大 、与进 出 口混 凝 土 构 筑 物距 离 近 ，爆 破 所 产 生 的 振 动波 会 对 导 流 洞 进 口边 坡 及 相 关 构 筑 物 产 生 不 利 影 响 。 冈爆破而引起的质点振动速度可按萨道夫斯基公式 计算 ，即 一 K ( ) 。 式 中 一 介质点振动速度 ，c m s ； K介质性质系数，与介质性质 、爆破方法等因 素有关，一般 K一5 0 3 5 0 ，岩土介质性松 软 时取 大值 ； Q 一 一 同段起 爆的最大单响药量 ，k g ； 爆心距 ，即测点至爆源的距离 ，m； 地震波 衰减 系数 ，与地 质条件 有关 ，近 区为 1 5 2 0 ，远 区为 1 O 1 5 。 K、 值根据 S L 4 7 1 9 9 4 选 取 ，K值取 1 5 0 ， 值取 1 5。 根据 D L T 5 1 3 5 2 ( ) ( 】 l 水利水电工程爆破施工技 术规范 ，允许爆破质点振动速度见表 1 。 按 照规 定 ，限 制 最 大 质 点 振 速 一 l O c m s 。根 据 式( 2 ) 一 R 。 ( ) ( 2 ) 将最大单响药量等有关参数代入上述计算公式后计算得 出进水塔及 门槽 二期 振速 ，见表 2 。 表 l 允许爆破 质点振 动速度 龄期 ( 天) 备注 项 目名称 3 3 7 7 2 8 混凝 土 1 2 2 5 6 1 0 坝基灌浆 1 1 5 2 2 5 含坝体 、接缝灌浆 预应力锚索 1 1 5 5 7 含锚杆 电站机电设备 O 9 含仪表、主变压器 表 2 最 大单响与振动速度对照表 距离 允许 V n m x Q m a x 保护物 ( m) ( c m s ) ( c m s ) ( k g ) 进 水塔 及 5 4 1 O 3 7 8 1 O O 门槽二期 从计算结 果看，采用 Q m 一l O O k g进行 最大单响 药 量控 制是 可行 的 。同 时 ，考 虑 大量 工 程 的实 际 和 进 水 塔结 构 特 点 ，认 为 局 部 位 置 的 质 点 振 动 速 度 达 到 1 5 C 1T I S 也是可以接受 的，并 可以按此 原则 确定单 响 药 量 。 6 结束语 爆破单耗和起爆 网络设计和实施 是围堰拆除爆破 成功 的关键 。功果 桥 电站 导流 洞 进 口混 凝 土 围堰 爆 破 拆 除 单 耗选 择 1 5 1 8 k g m。 ，爆 破 网络 中排 间延 时 5 0 ms 、孔 间延 时 3 0 ms 、一 期 孔 内延 时 6 5 0 r n s 、二 期 孔 内延 时 8 8 0 ms 、最大单 响控制为 1 0 0 k g等爆破 参 数选择合理 ，防护 方案可靠 。爆破振 动未对 临近建 筑 物 造 成 破 坏 ，爆 渣 块 度 适 宜 ，并 按 预 计 被 水 流 冲 走 ，爆破取得 圆满成功 。2 0 0 8年 1 1月 1 5日，功果 桥水 电站 导 流洞 主 围堰 顺 利爆 破 拆 除，围堰 成 功 分 流 。 21