两河口围堰拆除爆破.pdf

第3 3 卷第4 期爆破 V o l 3 3N o 4 2 0 1 6 年1 2 月B L A S T I N G D e c ．2 0 1 6 d o i 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 4 8 7 X ．2 0 1 6 ．0 4 ．0 1 6 两河口围堰拆除爆破术 樵平1 ，h 俊锐2 ，张维明2 ，石兰田3 1 ．雅砻江流域水电开发有限公司，成都6 1 0 0 0 0 ；2 ．中建十一局集团第三有限公司，十堰4 4 2 0 0 0 ； 3 ．黄石市城市建设投资开发公司，黄石4 3 5 0 0 0 摘要 为确保围堰附近尾水洞衬砌混凝土、尾水出口引渠、尾水闸室等永久性建筑物及检测设备的安全， 使导流洞出口档水围堰 重力式水下混凝土结构 爆破拆除任务能安全、优质、高效地完成，针对复杂的围堰 挡水体结构，采用堰内充水爆破法拆除围堰。以高程E L 2 6 0 3 ．5m 为分界线，分上下两部分介绍了爆破设计 方案，包括爆破参数选取和爆破网路设计，并重点论述了围堰混凝土结构爆破拆除过程中的施工方法和控制 措施。 关键词复杂环境；拆除爆破；控制技术；施工方法 中图分类号T D 2 3 5 ．3 文献标识码A文章编号1 0 0 1 - 4 8 7 X 2 0 1 6 0 4 0 0 9 0 0 4 E x p l o s i v eD e m o l i t i o nT e c h n o l o g yo fC o f f e r d a m R e m o v a li nC o m p l e xE n v i r o n m e n t Q I A OP i 昭1 ，B UJ u n r u i 2 ，Z H A N GW e i - r u i n 9 2 ，S H IL a n t i a n 3 1 ．T h eY a l o n gR i v e rH y d r o p o w e rD e v e l o p m e n tC oL t d ，C h e n g d u6 1 0 0 0 0 ，C h i n a ； 2 ．B u 【i l dE l e v e nB u r e a uG r o u pT h i r dC oL t d ，S h i y a n4 4 2 0 0 0 ，C h i n a ； 3 ．C o n s t r u c t i o nI n v e s t m e n tD e v e l o p m e n tC o m p a n yi nH u a n g s h iC i t y ，H u a n g s h i4 3 5 0 0 0 ，C h i n a K e yw o r d s I no r d e rt og u a r a n t e et h ep e r m a n e n tc o n s t r u c t i o na n dt e s te q u i p m e n t ’Ss e c u r i t y ，s u c ha st h et a i l r a c e t u n n e ll i n i n gc o n c r e t e ，t h ea p p r o a c hc h a n n e lf o rt h ee x p o r to ft a i lw a t e ra n dt h et a i l r a c eg a t ec h a m b e r ，t h ee x p l o s i v e d e m o l i t i o no fd i v e r s i o nt u n n e lo u t l e tw a t e r ’Sc o f f e r d a m g r a v i t yt y p eu n d e r w a t e rc o n c r e t es t r u c t u r e c a nb ef i n i s h e d s a f e l y ，q u a l i t y ，e f f i c i e n t l y ．T h eb l a s t i n gw i t hw a t e ri nt h ec o f f e r d a mw a sa p p l i e df o rt h ec o m p l e xw a t e r ’r e t a i n i n gs t r u c 。 t u r e ．T a k i n gE L 2 6 0 3 ．5c ma st h ed i v i d i n gl i n e ，t h ed e s i g no fb l a s t i n gs c h e m ew a si n t r o d u c e di nt w op a r t si n c l u d i n g t h es e l e c t i o no fb l a s t i n gp a r a m e t e r sa n dt h ed e s i g no fb l a s t i n gn e t w o r k ．T h ec o n s t r u c t i o nm e t h o da n dc o n t r o lm e a s u r e s o fb l a s t i n gd e m o l i t i o no fc o f f e r d a mo fc o n c r e t es t r u c t u r ew a sm a i n l yd i s c u s s e d ． K e yw o r d s c o m p l e xe n v i r o n m e n t ；e x p l o s i v ed e m o l i t i o n ；c o n t r o lm e a s u r e s ；c o n s t r u c t i o nm e t h o d s 1工程概况 两河口水电站工程位于四川省雅砻江干流上， 是雅砻江中、下游梯级电站的控制性水库电站工程。 枢纽建筑物由砾石土堆石坝、溢洪道、泄洪洞、放空 收稿日期2 0 1 6 0 8 - 0 3 作者简介樵平 1 9 6 7 一 ，男，学士学位、高级工程师，从事水电开 发建设管理工作， E - m a i l q i a o p i n g y l h d c ．t o m ．e l l 。 基金项目湖北省自然科学基金 2 0 1 4 C F B 8 7 9 ；国家自然基金 5 1 1 7 4 1 5 3 、5 1 3 7 4 1 6 4 洞、地下厂房等建筑物组成。大坝施工采用围堰挡 水，隧洞过流的导流方式，即在雅砻江右岸布置2 条 初期导流洞 1 、2 导流洞 ，平面上呈双弯道，尾部 直段与尾水洞结合，出口处设有尾水闸门及启闭设 备。导流隧洞施工期采用出口枯期围堰挡水，汛期 围堰过水淹没基坑，洞内预留岩塞挡水的水流控制 方案。在尾水闸门具备挡水条件后，需拆除岩塞，在 隧洞施工基本完工，具备分流水条件后采用爆破法 拆除围堰。爆破对象为混凝土堰体和下部岩埂组成 万方数据 第3 3 卷第4 期樵平，卜俊锐，张维明，等两河口围堰拆除爆破 9 1 的挡水体。 1 ．1 围堰结构特点 出口枯水期挡水围堰型式为重力式水下混凝土 结构，混凝土强度为C 2 0 。1 、2 导流洞出口枯水期 挡水围堰分开布置，1 导流洞出口围堰长约1 0 11 T I 、 2 导流洞出口围堰长约1 1 2I T I ，围堰顶高程为 E L 2 6 0 7 ．5I n 。围堰分两部组合E L 2 6 0 3 ．5 以上部分 为梯形断面，顶宽为0 ．5i n ，底宽为2 ．9m ，高为4I T I ， 背水面为斜坡面，其坡比为1 0 ．6 ，迎水面为直坡 面；E L 2 6 0 3 ．5 以下部分为大方脚，其宽度为5m ，两 侧均为垂直面，围堰结构剖面见图1 ，其中阴影部分 为最后一次起爆部分。 图1 尾水出口围堰结构剖面图 单位I n F i g ．1 T h es t r u c t u r es e c t i o no ft a i lw a t e r c o f f e r d a mf o re x p o r t u n i t I T I 1 ．2 爆破施工特点 1 周围永久建筑物多，对爆破安全要求高 初期导流洞出口侧与尾水洞结合段，属永久工 程的一部份，临近围堰永久建筑物有尾水洞衬砌混 凝土、尾水出口引渠及其高边坡、尾水闸室等。尾水 洞出口衬砌混凝土厚1 ．5m ，距围堰6 0I T I ；出口引渠 钢筋混凝土最小厚度1 ．0m ，距围堰最小距离仅 3 ．0m ；尾水闸室距围堰主爆区最小距离4 5n l 。尾 水出口引渠边坡最大开挖高度1 2 0I T I ，坡面布置有 锚索应力计、锚杆应力计和多点位移计等永久检测 设施。因此，在围堰拆除爆破施工过程中，应保证这 些永久建筑物及检测设备的安全。 2 围堰挡水体结构复杂 挡水体由水上、水下混凝土和岩埂组成。水上混 凝土堰体为梯形断面，上窄下宽。水下混凝土浇筑 时，部分仓面周边模板及加固插筋未拆除，仓内留有 支撑脚手架钢管。水下混凝土与基岩交界面清理不 干净存在软弱结构层，同时交界面为山坡坡面，有坡 度不平整。岩埂节理裂隙发育，渗漏通道多。这些软 弱结构层及泄露通道等给爆破施工增加了难度。 2 爆破方案简介 2 ．1 爆破方法选择 考虑环境因素及施工进度，对出口枯水期混凝 土堰体、围堰占压段及堰外岩埂采用堰内充水爆破 法拆除，爆后采用长臂挖机进行水下清渣，3 ．0m 3 装 载机或1 ．61 T 1 3 挖机装渣，1 5t 自卸车倒运出渣。 2 ．2 钻爆参数设计 2 ．2 ．1E L 2 6 0 3 ．5 以上混凝土堰体爆破 1 钻孔参数设计 沿围堰顶面 E L 2 6 0 7 ．5 中心线布置竖向单排 斜孔，具体参数为孔径D 为4 2m m ，孔间距为 1 ．2m ，排距为1 ．0m ，孔深三为3 ．9m ，炮孔与水平 面夹角为7 3 ．5 0 。 2 药量设计及装药 E L 2 6 0 3 ．5 以上混凝土堰体为C 2 0 素混凝土，选 取单耗q 为0 ．3k g ／m 3 。按体积法经验公式可计算 出单孔最大装药量1 ．4 0 4k g ，取单孔装药1 ．4k g 。 炸药选用西3 2m m 乳化炸药，单只炸药重2 0 0g 。 孔内分三层装药，见图2 ，全孑L 布设导爆索传 爆，采用钻孔岩粉堵塞炮孔，堵塞段长度为5 0c m ， 药包分层具体布置上层药包为3 0 0g ，安放在孔内 1 ．51 T I 处；中层药包为5 0 0g ，安放在孔内2 ．9m 处； 下层药包为6 0 0g ，安放在孔底。 堵塞段 I ． 垫Q 一．{ 图2E L 2 6 0 3 ．5m 以上梯形断面装药结构图 单位c m F i g ．2T r a p e z o i d a lc r o s s s e c t i o nc h a r g i n gs t r u c t u r e a b o v eE L 2 6 0 3 ．5m u n i t e m 3 起爆网路 采用导爆管雷管起爆网路，2J ，孔内采用导爆 索传爆，孔内选用单发9 段起爆雷管 延期时间 3 1 0m s ，孔外采用接力捆联法连接，5 ～1 0 孑L 一族， 接力雷管选用双发3 段雷管 延期时间5 0m s 。 2 ．2 ．2E L 2 6 0 3 ．5 以下混凝土堰体及岩埂爆破 用钢管架搭设作业平台钻孔，采用水平略带向 下倾斜孑L ，混凝土部分采用手风钻，下部岩埂采用潜 万方数据 爆破 2 0 1 6 年1 2 月 孔钻或高风压钻机钻孑L ，两侧水平预裂，底部不预 裂，布孔示意图见图3 。 图3围堰拆除最后一次爆破布孑L 方案 单位n 1 F i g ．3 T h eb l a s t i n gh o l e sa n - a n g e m e n ts e h e n l eo f c o f f e r d a mr e m o v a lt h el a s tt i m e u n i t n 1 1 混凝土堰体部分钻爆参数 a 钻孔参数 孔径D 为4 2m m ；孔间距为1 ．0m ；排距为 0 ．8m ；孔深￡4 ．5 4 ．7m 。 b 单孔药量 选取单耗q 为0 ．6k g ／m 3 。按体积法经验公式可 计算出单孔最大装药量2 ．3k g 。炸药选用咖3 2m m 乳 化炸药口] ，单支重2 0 0g 。孑L 口堵塞不少于1 ．0m 。 2 下部岩埂部分钻爆参数 a 主孔参数 孑L 径D 为9 0m m ；孔深￡为5 ～1 2m ；孔距口为 1 ．5 ～2 ．0m 上部炮孔取大值，下部炮孔取小值 ； 排距b 为1 ．5m 。 b 主孔药量设计 根据国内围堰爆破工程经验，选取单耗q 为 1 ．3k g ／m 3 。按体积法经验公式计算出单孔装药量 为1 5 4 7k g 。炸药选用咖7 0m l n 乳化炸药 塑料 外壳防水 ，延米装药量约4 ．5k g ，连续装药。孔1 3 堵塞不小于1 ．5m 。 c 预裂设计 预裂孔沿设计开挖边线水平布置，孔径9 0m m ， 孑L 距0 ．8 ～1 ．0m ；本工程中采用堰内充水爆破的方 式，预裂孔内均充满水，因此预裂孔的线装药密度因 该适当减小，取平均线装药密度0 ．2 5 ～0 ．3k g ／m ， 单孔装药量不大于4k g ；选用3 2m m 乳化药卷，采 用间断不耦合装药，堵塞1 ．0 ～1 ．5m 。 d 起爆网路 起爆网路从堰顶中部开口、V 型起爆、自上而下 一次爆破拆除，采用塑料导爆管雷管接力式起爆网 络，见图4 ，起爆器材选用奥瑞凯高精度非电雷管。 孔内均采用8 0 0m s 延期时间起爆雷管，孔间延期 2 5m s ，排间延期4 2m s ；预裂孑L8 1 0 孔一响，混凝 土部分5 8 孔一响，岩埂部分1 ～2 孔一响；每个传 爆节点及孔内均采用双发雷管。 注1 ．图中标注尺寸以m 计； 2 ．孔内均采用8 0 0 m s 延期起爆雷管，孔外分别采用9 m s 、2 5 m s 、4 2 m s 延期雷管 3 ．▲为4 2 m s 延期雷管，口为2 5 m s 延期雷管，_ 为9 m s 延期雷管。 图4 出V I 围堰E L 2 6 0 3 ．5 以下部分拆除爆破网络示意图 单位n 1 F i g ．4 T h eb l a s t i n gn e t w o r kd i a g r a mo fc o f f e r d a mb e l o wE L 2 6 0 3 ．5n l u n i t m 2 ．3 爆破震动控制 爆破震动是初期导流洞出口围堰拆除爆破控制 的重点，控制目标主要考虑尾水闸室、尾水出口引渠 高边坡及衬砌结构。由于爆破安全规程 G B 6 7 2 2 - - 2 0 0 3 中未对水工钢筋混凝土实体结构物及 高边坡明确规定抗震标准，因此首先根据工程类比 确定，通过参考大朝山、漫湾、小湾、糯扎渡等类似工 程围堰拆除爆破实践资料_ 4 1 j ，钢筋混凝土结构采用 的抗震标准最小的采用1 5c m ／s ，最大的采用 3 0c m ／s ，表明混凝土结构具有很强的抗震性能，一 般都在2 0c m ／s 以上。 边坡的允许质点震动速度一般在2 0c m ／s 以 上，导流洞出口洞脸边坡经过了深层锚索、浅层锚 杆、锚筋桩及喷锚挂网，抗震能力更高，同时距离也 更远。 结合临近各建筑物的重要程度，出口围堰拆除 爆破选取尾水闸室作为爆破设计的控制建筑物，初 步确定抗震标准为1 5c m ／s 。 万方数据 第3 3 卷第4 期 樵平，卜俊锐，张维呢，等两河口围堰拆除爆破 9 3 根据允许爆破震动速度按下式计算最大单响药量 Q R 3 V ／K 3 他 1 式中Q 为单响最大药量，k g ；V 为质点允许震 动速度，本次为1 5c m ／s ；K 、仪为与爆区地形、地质条 件有关的指数和衰减系数，本工程通过现场试验求 得K 1 5 0 ，理 1 ．5 ；R 为爆区中心至控制防护建筑 物的水平距离。 由此计算出最大单响药量见表1 。 表1 最大单晌药量计算结果 T a b l e1T h ec o m p u t e dr e s u l t so fm a x i m u m c o o p e r a t i o nc h a r g e 防护距离／m 51 01 52 02 53 0 最大单响药量／k g1 ．2 5 1 03 3 ．7 5 8 0 1 5 62 7 0 为了确保永久建筑物安全，参考有关工程研究 成果，初期导流洞围堰拆除爆破时单响最大装药量 控制在1 0 0k g 以内。 2 ．4 施工控制 1 对水下钻孔前进行水下地形测量，在爆破 区域内测量绘制1 1 0 0 水下地形图，测点网格间距 不大于2 ．0m 。按照地形图确定钻孔范围，总体布 置开挖顺序和方向。 2 根据爆破设计逐孔定位标号，正确标注每 个孔的孔深、倾角及方向。因围堰外侧水下基岩面 测量误差或钻孔处岩石节理、裂隙发育，在钻孔作业 完成后，根据钻孔作业的验收结果绘制实际爆破孔 孔位图。 3 钻孔控制严格按照设计的孔深钻孔，每钻 完一孔，检查深度是否达到设计要求，并用事先准备 好的木桩楔及时进行封堵。 4 装药控制装药时，按照设计的装药量将炸 药集中到一起，并由专人负责量测记录，防止少装和 过装现象。 5 堵塞控制严格按照设计要求进行堵塞，安 排专门人员量测并堵孑L ，堵孑L 采用优质人工砂填孔， 确保堵孔长度和堵孔质量。 6 联网控制采用复式非电起爆网路，工程技 术人员在爆破前按照设计规划好爆破网路，爆破员 严格按照设计的网路连接，技术负责人现场检查，实 行双层把关，并做好记录。 7 起爆控制采用击发枪起爆，在确认各警戒 点安全无误后，发出起爆指令。 3 结束语 导流洞出口围堰拆除爆破，通过科学设计、正确 的施工方法和精心组织，不仅安全、优质、高效的完 成了导流洞出口档水围堰 重力式水下混凝土结 构 爆破拆除任务，并且确保了导流洞尾水闸室永 久性建筑物 平板闸门、启闭机房 的安全，为水电 工程建设类似工程拆除爆破提供了理论依据，对工 程实践具有较强的指导作用，使拆除爆破技术真正 的朝着科学、可控、准确的方向发展。 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 ] 张光权，吴春平，汪旭光，等．导爆管雷管起爆网路逐 孑L 起爆设计[ J ] ．工程爆破，2 0 1 6 ，2 2 3 2 7 ．3 0 ， [ 1 ] Z H A N GG u a n g q u a n ，w UC h u n p i n g ，W A N GX u - 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