丰满扩建永庆反调节水库混凝土围堰爆破拆除试验.pdf

文章编号 1 0 0 2 0 6 2 4 ( 2 0 1 1 ) 0 9 0 0 3 2 0 3 东北水利水电 2 0 1 1年第 9期 丰满扩建永庆反调节水库混凝土围堰爆破拆除试验 高 岳 ， 蔡新， 杨晓飞， 刘大庆 ( 大连市供水有限公司， 辽宁 大连 1 1 6 0 1 1 ) 摘要文章介绍丰满三期扩建永庆反调节水库混凝土围堰拆除爆破试验研究内容 包括测 试依据、 测试仪 器、 拆除方案、 振动和动水压力测点布置、 测试成果及分析等 ； 由于坝基地质情 况较差， 混凝土围堰爆破拆除对坝基和坝体的安全将产生影响， 叙述了在围堰拆除时进行爆破 的质点振动速度和动水压力监测情况， 分析和评价了爆破对坝基和 已有建筑物的影响。 关键词混凝土围堰； 爆破拆除； 振动和动水压力测试 ； 丰满扩建 中图分类号 T V5 5 1 3 + 2 文献标识码】 A 1 工 程概述 丰满三 期扩建永庆反调节水库 工程 位于第二 松花江 上游 ， 距上 游丰满 电站 1 0 3 k m， 水库控 制 流域面积 1 5 6 k m2 。该水库形成后上游库水位 与丰 满水 电站尾 水相接 ，是一座为解放丰满水 电站 6 0 MW 基荷 ，同时保证下游 1 6 1 m3 s 流 量的工业及 城市用水 而修建的 日调节水库。 主体 工程建成后需要进 行混凝土围堰爆破拆 除 ， 断面 为梯形 ， 断面上 口宽 约 1 0 m， 下 口宽约 2 5 m， 高 3 0 m， 斜坡坡比为 1 ： O 5 ， 混凝土围堰长 1 0 4 6 m，拆除到 1 8 6 0 m 高程 ，总爆破拆 除方量 5 4 9 1 3 m3 ， 混凝土围堰沿河道布置 ， 东面距江岸约 1 0 0 m， 西面距江 岸约 3 0 0 m， 北面与坝体相接 ， 南 面为江面。 2 测试依 据和爆 破观 测 系统 2 1 测试依据 本次爆破振动观测主要依据有： 1 】 GB 6 7 2 2 2 0 0 3中华 人 民共 和 国 国 家标 准 。 2) DL T 5 3 3 3 2 0 0 5中华 人 民共和国 电力行业 标准 。 3 ) 东勘院设计文件“ 永庆反调节水库上游纵 向混凝 土围堰爆破拆除要求 ” 。 2 2 爆破观 测系统 振动观测系统 由 6通道 8 9 1型测振仪和 8 9 1 一 型传感 器组成 ， 频率 0 5 1 0 0 Hz ， 量程 0 0 0 1 4 0 c m s 。动水压力观测系统由 D J 8 0 0型多功能检测 3 2 仪和脉 动压力传感器组成 ， 量程 0 5 6 0 0 k P a 。 2 3 爆破过程记录与现场效果调查 爆破过程 记录采 用数码摄 录机 ，在起爆前至 爆破结束后进 行全过程跟踪摄录 ；现场效果调查 采 用数码照相机 ， 对爆破 网络布置、 爆破效果进行 写实描述。 3 围堰 拆 除方案 在距坝体 0 8 8 6 I l l 范 围 内单 孔药 量 3 0 0 g ， 8 6 1 0 m 范围内单孔药量 4 5 0 g ， 1 0 1 0 4 6 m范围 内单孔药量 6 0 0 g 。根据试验爆破 网络延时情况 ， 正式爆破采用 3段孔外延迟接 力非 电导爆雷管起 爆 网络。 装药炮孔总数 1 1 2 0孔 ， 爆破药量 5 7 6 k g ， 爆破药量分段秒 差 5 0 h i s ，最大瞬时起爆药量 9 6 k g ， 最 小瞬时起爆药量 O 1 k g ， 设计爆破持续 时间 6 s 左 右 。 4 围堰拆 除爆破 观测 4 1测点布置 测点布 置主要考虑距爆点最近 、受爆破影响 最大、 结构最薄弱 、 能够控 制坝 基和 其它建筑物安 全的部位 。振动观测点布置在坝体上 ， 在与围堰相 连的边墩顶部距上游侧边缘 2 5 ， 5 0 m各安装垂 直向、 水平向传感器 1 个， 在 8号闸门大梁中央距 边墩中心线 6 8 5 m处安装垂直向传感器 1 个 ， 在 桥 ( 高 堰 ) 大梁 中心线 距边墩 中心 线 9 9 0 m 处安 装垂直向传感器 1个 ， 共安装 6支仪 器。 动水压 力测点布置在 8号 闸 门中心线 ，低堰 前沿 1 8 8 m， 1 8 7 5 m， 1 8 7 m不同高程各安装 3 个 2 0 1 1 年第 9 期 东北水利 电 测点 的动水压 力传感器 ， 编 号 P 1 1 ， P 1 2 ， P 1 - 3 ； 在 8号闸f - j 右 中墩 1 8 7 5 m， 1 8 7 1 T I 各安 装了 P 2 2 ， P 2 3共 2个测点的动水压力传感器。测点 布置如图 1 所示。 骊f 动 榧 力 删 蝴 峥 工 I 1 雪 K 代表振 动系数。 当爆, O l g 边墙 8 6 m， 值等于 2 7 1 ； 当爆心距 边墙 1 0 m， K = 2 7 1 ； 当爆心距边墙 1 1 m， K = 3 2 7 。 前 述各 值 的平均值 = 2 9 0 ，从 值可 以看到 ， 它 比深孔梯段爆破 K=I O 0要大 ，与深孔掏槽爆破 K 值等于 3 0 0 相接近，这主要是由炮孔大部分位于 水下 ， 受夹制作 用较大所致 。总 的来 看 ， 由于成功 地采用非电导爆管孔外延迟网路，使得围堰爆破 拆除对坝体作用产生的质点振动速度没有超过安 全控制标准 ， 坝基与各水工建筑物是安全的。 4 3 动水压力观测成 果 整个爆破拆除过程基本顺利，主炮爆破振动 围堰爆破拆除时的库水位 1 8 8 7 m。主炮各 观测成果见表 1 ， 波形见 图 2 。 测 点观测到的动水压力值 见表 2 。 表 1 围堰拆 除主炮爆破 振 动观测 结果表 位置 c 磁 m s - 1 瓣 F h m 封 时 s 持 间 备 注 编辑滤波 NAM： F M4 S C = 5 0 0 o n lv S F =l o o i 0 H z At = 0 9 9 9 f 一 NO： 1 N c = 2 o 4 w I t=2 2 7 o827o A - 1 519 Z 1 M=1 S P = 0 P C ； = 4 5 j 鹣9 9 8 I NV- DA P6 6 1 图 2 围堰 边墩顶 邵距上游 2 5 m振 动波形 图 从表 I观测结果可以看到 ，测得 的振 动幅值 均小于安全标准值 3 c m s ，从 图 2波形 图知 ， v。 测点所 测得最大 峰值 出现 在 起爆 后 1 6 1 3 r n s ， 根 据爆破 网络 图可以推算 ，产 生最 大峰值振 动量 的 爆心可能出现在距边墙 1 1 1 8 6 m处。 根据 日本吉川公式推算： 0 7 5 V= K R 式 中 ： Q 代 表药 量 ， ； 代表 爆 心距 ， m； 表 2围堰 爆破 拆除动 水压 力观测成 果表 桊 值 励 IkP a Hr蚓Inn 间 备 注 从表 2值可 以看到 ， 8号闸门 中心线低堰前沿 各高程动水压 力测点 ， 由于距爆破 点较近 ， 炮孔溢 出到水中能量较大 ，其最大动水压力值 4 6 9 k P a ， 参考三峡 围堰 拆除允许的动水压 力值 ( 0 4 MP a ) ， 本次观测到的动水压 力值不会造成对坝体 的危 害。此外 ， 从坝基和坝体埋设的渗压计和应变计在 爆破前后的测值说明，爆破没有对建筑物构成安 全影响。 在爆破试验所观测到的动水压力值波动较大 ( 指相同参数 P = p ) ，这主要与混凝土破碎情 况和溢 出到水 中高压 气体有关 。尽管如此 ， 围堰爆 破 拆 除产 生 的动 水压 力仍 然 比水 下岩 石钻 孔爆 破 ， 水下岩塞爆破产生的动水压力小得多， 最大只 占它们动水压力值的 2 0 左右， 一般只占2 6 。 4 4 爆破效果观测 在库区右岸大楼顶部安装了摄像仪。摄像仪 拍摄角度与 围堰垂 直 ，拍摄整个爆破 过程现象和 3 3 匕 水利水电 2 0 1 1 年第 9 期 爆破拆除效果。 从拍摄到的画面上可以看到， 起爆 后在围堰远端水面上立即出现水口( 呈雨雾状 ) 喷 柱，并向坝体方向延伸，同时显示了孔外微差过 程。出现的飞跃水口喷柱， 是冲击波到达水面的特 有现象。从拍摄到的最高水柱出现在距大坝 7 0 m 左右处，在距大坝约 1 0 m范围以内爆破过程中 止， 过程历时 2 8 s ， 可以看到有个别飞石情况。 5 结语 I ) 围堰爆破拆除对大坝没有产生任何破坏影 响 ， 坝体振动值均在安全允许值 以内。采 用的安全 技术措施是成功的 ，尤其是采 用孔外微 差爆破技 术对降低大坝震动起到了关键作用，倘若孔外延 迟采用二段( 2 5 I T lS ) 将会避免网路被砸坏 ， 效果会 更佳 。 2) 整理 爆破振 动观 测资料 ， 得到 了围堰爆破 拆除( 在其延长线方向 ) 振动影响场公式： , s0 7 5 = _ 5 _ ( = 2 7 1 3 2 7 ) 混凝土围堰拆除爆破产生的动水压力不大， 不会影响大坝安全。 【 参 考 文 献】 I 杨云玫 ， 倪锦初， 等 三峡二期下游围堰混凝土防渗墙拆 、 除爆破试验研究 J 长江科学院院报， 2 0 0 3 ( 1 2 ) 2 孟庆学， 肖泽春 小湾水电站导流洞进出口围堰拆除爆 破振动安全监测与数据分析 I 水利水电技术。 2 0 0 8 ( 1 2 ) 3 刘国振， 杨 军 ， 等 某工会大楼爆破拆除地震效应监测分 析 J 安全与环境学报， 2 0 0 4 ( s 1 ) 4 梁 锐 。 刘国军， 李清芳， 张 龙 复杂环境下砖混办公楼爆 破拆除 J 爆破， 2 0 0 9 ( 2 ) 【 收稿日期】 2 0 1 1 一 O 1 - 0 6 ( 上接第 3 1 页 ) 1 i 丑 谜 挺 她 石 粉 含量 图 3 不 同石粉含 量下混 凝土抗渗 高度 比 规程进行试验 ，相对动弹模量下降至初始值得 6 0 或质量损失率达到 5 时，认为试件已达到破 坏 ， 即可停止冻融试验。在水工混凝土中， 有抗冻 要 求的混凝土一般要求抗冻性为 F 2 0 0 ，本试验的 最高 冻融循环为 2 0 0次。在同一配合 比条件下 ， 通 过 2 0 0次冻融循环混凝土的抗冻性随着石粉含量 的增加， 抗冻性先增加后减小。石粉含量达到 1 6 时，混凝土通过 2 0 0 次冻融循环的抗冻指标达到 最大值 ； 当石粉含量为 2 2 时， 混凝土的抗冻性只 能满足 1 5 0次 ； 当石粉含量 为 2 8 时 ， 混凝土的抗 冻性只能满足 5 0次。 3 结语 1 ) 随着人工砂石粉含量的增加， 混凝土的含气 量、 坍落度不断减， J 、 ； 在相同坍落度条件下， 石粉含 量每提高 2 每立方米混凝土用水量提高 2 k g o 2) 人工砂 的石粉含 量 为 1 6 时 ， 混凝 土抗压 强度、 抗渗性和抗冻性达到最佳状态。 3 4 衷 5 抗冻试验结果裹 【 参考 文 献】 1 陈改新， 蔡跃波( 主编 ) 水工混凝土试验规程 s 中国 水利水电出版社 ， 2 0 0 6 2 陈福厚， 周厚贵 。 刘文彦 ， 等 水工混凝土施工规范I s 中华人民共和国国家经济贸易委员会 ， 2 0 0 0 2 3 余 化 混凝土常用标准汇编 M 北京： 中国标准出版社。 2 0 0 5， 1 2 4 刘数华， 李家正( 译 ) 混凝土配合比设计 M 中国建筑 工业出版社， 2 0 0 9 【 收稿日期】 2 0 1 0 - 1 2 - 2 7