溪洛渡水电站右岸泄洪洞爆破开挖.pdf

第2 7 卷第4 期 2 0 1 0 年1 2 月 爆破 B L A S T I N G V 0 1 ．2 7N o ．4 D e c ．2 0 1 0 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 0 ．0 4 ．0 1 6 溪洛渡水电站右岸泄洪洞爆破开挖 覃壮恩，周焱，张卫华 武警水电六支队，宜昌4 4 3 1 3 3 摘要溪洛渡水电站是我国继三峡后又一大型水力发电工程，右岸2 条泄洪洞长度分别为14 3 3m 及 l6 3 3m ，由有压洞、无压洞及斜井 龙落尾 等段组成，开挖断面型式多，开挖断面大，地质条件复杂。介绍了 圆型，城门洞型爆破开挖的施工方案与施工方法以及严格的施工质量控制措施。采用分层分序爆破开挖，确 保钻孔精度，选择合理的光面爆破与预裂爆破参数，既能保证预留岩体的稳定，有效控制超欠挖，又能加快施 工进度，减少不必要的回填混凝土工程量，从而降低施工成本。内容详尽，清晰，对同行有一定参考价值。 关键词水电站；泄洪洞；爆破开挖 中图分类号T D 2 3 5 ．3 7 4文献标识码B文章编号1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 1 0 0 4 0 0 6 3 0 5 B l a s t i n gE x c a v a t i o no fS p i l l w a yT u n n e la tR i g h tB a n k i nX i l u o d uH y d r o e l e c t r i cS t a t i o n Q mZ h u a n g e r r ，Z H O UK ，Z H A N GW e i h u a T h eS i x t hB r a n c ho ft h eH y d r o e l e c t r i cC A P F ，Y i c h a n g4 4 3 13 3 ，C h i n a A b s t r a c t T h eX i l u o d uH y d r o e l e c t r i cs t a t i o ni sa n o t l I e rl a 唱e - s c a l eh y d r o e l e c t r i cg e n e r a t i o np r o j e c tf o H o w i n g S a n x i ai no u rc 硼n t r y ，t h e r ea r et w os p i l l w a yt u n n e la tr i g h tb a n k ，14 3 3ma n d16 3 3mr e s p e c t i v e l y ，w h i c hc o n s i s to f p r e s s u r e dt u n n e l s ，n o n p r e s s u r e dt u n n e l sa n ds l o p e s d r a g o ns e tt a i l ，a n dm o l ep a t t e n so fe x c a v a t es e c t i o na n d8 e c - t i o na r e aw i t ht h ec o m p l e xg e o l o g i c a lc o n d i t i o n 。T h es c h e m e ，m e t h o da n ds t r i c tq u a l i t yc o n t r o lm e a s u r eo fb l a s t i n ge x c a v a t i o nc o n s t r u c t i o no fr o u n da n dc i t y - g a t et ，p et u n n e lw e r ei n t r o d u c e d ．I ti sa l s oi n t r o d u c e dt h a tb l a s t i n ge x c a v a t i o n l a y e rb yl a y e r ，d r i l l i n ga c c u r a c y ，r e a s o n a b l es m o o t ha n dp r e s p l i tb l a s t i n gp a r a m e t e r sa n d8 0o n ，w h i c hc a n e n s u r et h e s t a b i h t yo fr e m a i n e dr o c kb o d ya n de f f e c t i v e l yc o n t r o lt h eo v e r b r e a ka n du n d e r b r e a k ．t h e na d v 锄c ∞c o n s t r u c t i o np r o - 印鸥a n dr e d u c e st h ec o n s t r u c t i o nc o s t ． K e yw o r d s h y d r o e l e c t r i cs t a t i o n ；s p i l l w a yt u n n e l ；b l a s t i n ge x c a v a t i o n l 工程概况 溪洛渡水电站位于四川省雷波县和云南省永善县 接壤的金沙江溪洛渡峡谷中，由拦河双曲拱坝、泄洪建 筑物、引水发电建筑物等组成，总装机容量1 26 0 0M W 。 右岸泄洪建筑物由3 。、矿泄洪洞组成，泄洪功率巨大， 单洞泄流能力设计洪水时Q P 38 5 8m 3 ／s 、校核洪水 收稿日期2 0 1 0 0 l 一2 8 作者简介早壮恩 1 9 7 4 一 ，男。本科、高工，从事水电工程施工工作。 E m a i l q z e 2 0 0 8 1 2 6 ．e o m o 时Q P 41 6 2m 3 ／s ，流速达加一4 5m ／s ，隧洞全长分别 为l4 3 3 ．5 4 9i n 、l6 3 3 ．6 1 1m ，均为有压接无压、洞内龙 落尾型式，由进水塔、有压洞段 洞径1 5m 、工作闸门 室、无压洞段 1 4m 1 9m 、龙落尾段和出口挑坎等组 成。布置形式见图1 。 隧洞沿线地层岩性为P 2 邸一P 2 p 1 2 层的含斑 玄武岩、致密状玄武岩和角砾 集块 熔岩，岩质坚 硬，岩体新鲜，嵌合紧密，岩体多呈整体块状一次块状 结构，局部层间、层内错动带发育段岩体呈紧密镶嵌 结构，以Ⅱ、Ⅲ1 、Ⅲ2 类为主，出口洞身段少量岩体 万方数据 爆破 2 0 1 0 年1 2 月 位于弱风化、弱卸荷带内，多呈次块状结构一镶嵌结 构，嵌合紧密。 沿线地下水类型主要是玄武岩裂隙水流系统， 地下水活动微弱，洞壁一般干燥。 图l 右岸泄洪洞布置三维示意图 2 主要爆破开挖施工方案与方法 2 ．1 施工方案 1 有压段施工方案 有压段开挖断面直径1 6 ．6 1 7 ．2m ，分3 层进行 开挖，第1 层高9m ，第Ⅱ层高4 ．6 ～5 ．2m ，第Ⅲ层为 3m ，见图2 。I 层开挖采取中导洞 9m 9m 开挖先 行、两侧扩挖跟进的方式进行，两侧扩挖滞后中导洞 开挖约2 0 3 0m 。上层开挖支护完成后进行第Ⅱ层 开挖，采取中部抽槽先行、两侧保护层滞后3 0 4 0m 跟进开挖。最后进行底板保护层开挖4 J 。 图2 有压段开挖分层示意图 单位m 2 无压段施工方案 无压段开挖断面尺寸1 5 ．6m 2 0 ．6m 一 1 7 ．0m 2 2 ．0m ，分3 层进行开挖，第1 层高9m ， 第Ⅱ层9 ．1 1 0 ．5m ，第Ⅲ层高2 ．5m ，见图3 。I 层开挖方案同有压段，第Ⅱ层开挖采取直墙预裂爆 破技术施工，最后进行底板保护层开挖圳。 3 龙落尾段施工方案 龙落尾段斜井段坡度为2 2o ，难以一次开挖到 位，分2 个斜井段开挖，见图4 。上平段底板开挖、 下平段_ l z q 口导洞及中部施工支洞开挖完成后进行溜 渣斜井开挖，溜渣井开挖采用l O O B 钻机一次钻孔 吊药包多次爆破方式进行，溜渣井开挖完成后由上 而下进行扩挖及支护。 L ． 1 2 Q 一 图3 无压段开挖分层示意图 单位m 4 工作闸室施工方案 工作闸室开挖分为3 部分进行，各部分再分层 开挖，见图5 。首层开挖采取先中导洞后两侧扩挖 的方式进行；5 7 8 5 9 5m 高程采用采抽槽后两侧保 护层开挖的方式。闸门竖井开挖采用先开挖溜渣竖 井后分层扩挖的方式进行。 2 ．2 主要施工方法 I 上层开挖先中导洞后扩挖跟进，自制台车 手风钻钻孔，中导洞楔形掏槽，咖3 2 、咖2 5 乳化炸药 非电毫秒雷管联网起爆，安全磁电雷管引爆。正常 地质段爆破循环进尺3 ．0m ，不良地质地段循环进 尺1 ．5 - 2 ．0m 。采用侧卸装载机、2 0t 自卸车出渣。 危岩处理采用反铲及人工清撬。为满足无压段中层 开挖钻机布置要求，无压段上层扩挖边墙3m 范围 技术超挖0 ．1 5m 。 2 有压段中层开挖先挖先锋槽，再挖两侧保 万方数据 第2 7 卷第4 期覃壮恩，周皴，张卫华溪洛渡水电站右岸泄洪洞爆破开挖 护层，手风钻钻水平孔，乳化炸药装药，非电毫秒雷 管联网起爆。采用反铲、2 0t 自卸车出渣。 3 无压段中层开挖采用直立边墙预裂爆破至 基础建基面，梯段开挖底部预留2 ．5m 的保护层，预 裂孔采用搭设钻孔样架、Y Q I O O E 潜孔钻钻垂直孔， 主爆孔采用C M 3 5 1 钻机钻垂直孔，咖7 0 、咖5 0 、咖3 2 乳化炸药，非电毫秒微差导爆管连网，控制单响药量 不大于1 0 0k g ，综合爆破单耗控制在0 ．7k g ／m 3 ，安 全磁电雷管作为起爆雷管。采用反铲、2 0t 自卸车 出渣。 图4 龙落段开挖分层示意图 4 底板保护层采用手风钻钻水平孔，光面爆 破。采用反铲、2 0t 自卸车出渣。 3 爆破参数选择 1 上层中导洞、上层扩挖、有压段中层保护层 及底板保护层采用孔径4 2m i l l ，孔深3 ．O 一3 ．5m ， 周边光爆孔孔距O ．5m ，主爆孔孔排距0 ．8 一1 ．2m ， 乳化炸药装药，掏槽孔和辅助孔药卷直径币3 2 ，偶 合装药，周边光爆孔炸药直径西2 5 ，不偶合间隔装 药，非电毫秒雷管起爆，安全磁电雷管引爆，光爆孔 采用导爆索装药。 2 无压段直立墙预裂孔孔径9 0m m ，孔距 O ．7n l ，按设计开挖线开孔，孔底超深2 0c l n ；主爆孔 孔径9 0m m ，孔距取3m ，排距取2 ．5m ，孔底超深 0 ．5m ；缓冲孔孔径9 0I n l n ，孔距预裂孔排距为 1 ．21 7 1 ，间距为1 ．5i n ，距主爆孔排距为2 ．1 5m ，孔底 超深O ．5m ；爆破采用2 ’岩石乳化炸药，非电毫秒微 差塑料导爆管雷管连网，主爆孔按照2 孔1 响，缓冲 孔按照3 ～4 孔1 响，预裂孑L 按照7 一1 4 孔l 响，控 制单响药量不大于1 0 0k g ，综合爆破单耗控制在 0 。7k g ／m 3 左右，采用安全磁电雷管作为起爆雷管。 4 质量控制措施 4 ．1 手风钻钻孔爆破质量控制 4 ．1 ．1 施工准备 对现场管理人员和作业人员进行技术交底和培 万方数据 爆破2 0 1 0 年1 2 月 训，掌子面危岩清理及平整。 4 ．1 ．2 测量放线质量控制 放样要“准”测量员放出开挖轮廓点、对中线、 1 ． 塑 ．I X 7 6 0 1 ．0 0 后视点，现场技术员根据放样点按自制格尺进行分 孔，用红色油漆画出周边光爆孔 预裂孔 及爆破孔 的具体孔位，作为下钻位置，达到“准”的要求。 图5T 作闸室开挖分层示意图 单位m 周边孔的孔位偏差控制在5c m 以内，爆破孑L 的 孔位偏差控制在1 0c m 以内。 4 ．1 ．3 钻孔质量控制 1 钻孔要“顺、平、齐”。 “顺”钻孔时要求经验丰富的钻工根据后视点 造好第一个基准孔，控制好基准孔的上下方向角度， 其他光爆孔通过基准孔插杆平行控制。 “平”造孑L 不能出现飘钻，孔与孔间互相平行。 造孔过程中，使用“分孔”工具，孔口位置按格尺一 卡，钻杆后部按格尺一卡，即可保证钻杆间平行。 “齐”爆破后掌子面要齐，即造孑L 孔底位置要 在同一平面。除控制光爆孔间距大小及光爆孔的线 装药密度，还要控制2 排辅助孔的排距及2 排辅助 孔造孔的方向。 2 在造孔过程中，执行定人定机定孔，保证“专 孔专钻”，现场质检员要对定期测量钻杆的角度与 钻杆之间的间距，以控制超欠挖，避免剪刀孔、八字 孔的出现。对超过质量标准的钻孔及时停止钻孔进 行纠偏。 4 ．1 ．4 终孔验收 终孔验收工作由班组长、质检员及监理共同完 成。主要检查孔深、孔向和孔距3 项指标，钻孔偏差 超标的孔，在旁边重新造孔。钻孔质量检查验收合 格，经监理签发“钻孔合格证”后方可装药。 4 ．1 ．5 装药起爆 按爆破设计要求进行装药、联网，经监理验收签 发“准爆证”后方可实施爆破。 4 ．1 ．6 钻爆质量检测和改进 每排爆破后，对开挖质量进行检测，检测内容包 括超欠挖、平整度、半孔率、孔位差、错台等。通过 对数据进行分析，提高钻孔精度，优化装药参数，不 断改进开挖质量。当遇到地质情况变化，原设计爆 破参数满足不了要求时，及时进行爆破参数的调整。 4 ．2 直墙预裂爆破施工质量控制措施 无压段中层采用直墙预裂爆破技术，从样架搭 设、钻孔控制到装药控制制定严格的工艺流程。 万方数据 第2 7 卷第4 期覃壮恩，周皴，张卫华溪洛渡水电站右岸泄洪洞爆破开挖 6 7 4 ．2 ．1 基础面清理 预裂基础面应清理出1 ．5 ～2 ．0m 的宽度范围， 表面不得有浮石、松渣，积水严重的部位应采用抽排 等措施，便于测量放点和钻机定位。 4 ．2 ．2 测量放样 爆破设计图逐孔进行孔位精确放样，以供施工 人员在钻孔过程中进行质量控制。 4 ．2 ．3 预裂孔样架搭设、钻机定位 提高直墙预裂质量的关键为提高钻孔精度，钻 孔搭设标准样架以精确定位，样架作为一道检查验 收工序，进行测量检验和结构验收，确保样架的搭设 精度和稳定性。 4 ．2 ．4 预裂孔钻孔 钻孔实行“三定” 定人，定机，定孔位 制度。 对每个预裂孔进行测量定位标识，为确保预裂孔开 孔位置不发生偏移，钻机初开孔时用小风压缓慢推 进，孔深0 一lm 内钻速控制在3 0 一4 0m i n ／m ，孔深 l ～8m 内钻近进速度控制在1 5 ～2 0m i n ／m ，开孔钻 进2 0e m 、5 0e m 、2m 左右进行3 次校钻，控制钻孔 偏角，发现钻孔偏差及时纠偏，质检人员必须全程旁 站，检查采用角度尺和吊锤。凡检测到钻孔不满足 要求、超过控制标准的，及时停止钻孔，该孔进行封 堵，并在左右两侧1 0c m 的范围内进行补钻。 4 ．2 ．5 梯段主爆孔、缓冲孔施工质量控制措施 主爆孔、缓冲孔施工前，应将基础面清理至基 岩，严格按照爆破参数布孔，主爆孔控制在3 排为合 适，排数增大后底部爆破效果降低直接导致临空面 恶化。布孔后对每孔高程进行精确测量确定孔深， 以便于钻孔质量控制，确保孔底高程在同一平面上。 4 ．2 ．6 验孔 爆破孔的质量对于开挖质量至关重要，装药要 严格验孔，重点检查孔深，验收方法采用咖7 5P V C 管在下端吊垂球测量并详细记录，钻孔质量必须经 三检及监理验收合格后方可进行装药联网，孔深不 合格必须扫孔。 4 ．2 ．7 爆破装药联网质量控制 通过钻孔过程记录对装药参数进行调整，实行 个性化装药。每个开挖段爆破揭露后，对预裂面进 行检查和检测，对开挖质量进行评价，以指导下段洞 室的开挖爆破施工。 5 施工效果 1 上层开挖爆破效果 开挖半孔保存率9 5 ．7 8 ％，不平整度平均为 6 ．8c m 。测量共检测断面6 0 个，实测4 2 5 个点，除 地质原因造成的超挖点外，平均超挖5 ．1e m ，开挖 质鼍优良。开挖效果见图6 。 图6 上层开挖效果 2 有压段中层开挖爆破效果 经现场检测前后结构面的孔在同一桩号上，且 水平方向平行均匀分布于岩面，排炮间连接平顺。 开挖半孔保存率9 7 ．8 ％，不平整度平均为6 ．7c m 。 测量共检测断面6 0 个，实测3 8 5 个点，除地质原因 造成的超挖点外，平均超挖5 ．8e m ，开挖质量优良。 3 无压段中层开挖爆破效果 开挖半孔保存率9 7 ．3 3 ％，不平整度平均为 6 ．0c m 。测量共检测断面8 7 个，实测6 8 9 个点，除 地质原因造成的超挖点外，平均超挖4 ．8 3c m ，开挖 质量优良。开挖效果见图7 。 图7 无压段中层开挖效果 4 无压段底层开挖爆破效果 经现场检测前后孔在同一桩号上，且水平方向 平行均匀分布于岩面，排炮间连接平顺。开挖半孔 保存率9 6 ．0 4 ％，不平整度平均为6 ．6e n l 。测量共 检测断面7 0 个，实测5 6 3 个点，除地质原因造成的 超挖点外，平均超挖8 ．6c m ，开挖质量优良。 下转第7 7 页 万方数据 第2 7 卷第4 期王铁，刘立雷，刘伟建筑物爆破拆除塌落振动数值模拟研究 7 7 ， I ∞ ● 目 3 越 嘲 福 塔 时间，8 图6 不同缺口形成顺序下的地面垂直振动波形比较 F i g ．6C o m p a r i s o no fv e r t i c a lv i b r a t i o nw a v e sd u et O d i f f e r e n ts e q u e n c eo fc u t sf o r m a t i o n 4 结论 采用理论分析结合数值模拟手段分析了延期间隔 以及缺口形式对倒塌触地振动的影响。研究发现 1 为了使结构准确定向，保留足够的支撑立柱 是必要的，因而，建议对后排支撑立柱的爆破间隔不 宜超过0 ．1s 。 2 随着支撑立柱的起爆间隔加长，触地倒塌振 动有降低趋势，但会产生较长距离的后坐，为了增加 结构的空中解体，使之发生塑性破坏，前排支撑立柱 的起爆间隔可适当选择较长的起爆间隔，建议从前 排至后排起爆间隔逐排递减。但要避免缺口内横梁 提前触地形成斜支撑而影响倒塌效果。 3 对于高层建筑的多缺口爆破拆除方案，采用 自上而下的起爆方式可以显著降低塌落振动。 参考文献 唐春海．拆除爆破地震效应的研究[ D ] ．北京北京科 技大学学位论文，1 9 9 8 ． 田运生．高层建筑物爆破拆除塌落振动分析和控制 [ J ] ．爆破器材，2 0 0 4 ，3 3 4 2 5 - 2 8 ． 刘伟，刘立雷．框架结构楼房爆破拆除倒塌过程模 拟E l i ．工程爆破，2 0 0 8 ，1 4 1 1 2 1 5 ． 陆新征，江见鲸．世界贸易中心飞机撞击后倒塌过程 的仿真分析[ J ] ，土木工程学报，2 0 0 1 ，3 4 6 8 l O ． 陆新征，张炎圣，江见鲸．基于纤维模型的钢筋混凝土 框架爆破倒塌破坏模拟[ J ] ．爆破，2 0 0 7 ，2 4 2 l 与． 程纬，孙利民，范立础．A N S Y S 二次开发功能及其在 双层高架桥墩地震倒塌仿真分析中的应用[ J ] ．计算 机工程与应用，2 0 0 2 1 3 2 0 8 - 2 0 9 ． L U C C I O N IB m ，A M B R O S I N IR d ，D A N E S IR f ．A n a l y s i so f b u i l d i n g c o l l a p s eu n d e rb l a s tl o a d s [ J ] ．E n 画n ∞r i n g S t r u c t u r e s ，2 0 0 4 ，2 6 6 3 - 7 1 ． 刘伟．建筑物爆破拆除有限元分析与仿真[ D ] ．武 汉武汉理工大学学位论文，2 0 0 6 ． 贾永胜，谢先启，李欣宇，等．建 构 筑物控制爆破拆 除的仿真模拟[ J ] ．岩土力学，2 0 0 8 ，2 9 1 ，2 8 5 - 2 8 8 ． 上接第6 7 页 6结语 本的效果。 1 地下大断面洞室开挖，，由于围岩体的作用， 参考文献 预裂爆破技术在地下工程直立边墙开挖应用是适宜 的，既能保证预留岩体的稳定，又能加快施工进度。 2 地下工程开挖中钻孔精度和装药参数的选 择是确保质量的关键，且钻孔精度起主导作用，其次 才是装药参数因素，因此在钻孔过程中，需采取搭设 样架、测量定位、钻孔分区责任到人的措施。 3 底板开挖采用光面爆破技术，钻孔前清底到 位，严格控制钻孔间距与角度，严格装药结构，减少 超挖，从而减少回填混凝土量，从而达到降低施工成 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] 张正字．中国爆破新技术[ M ] ．北京冶金工业出版 社，2 0 0 4 3 3 4 - 3 3 9 ，3 6 7 - 3 7 1 ． 刘殿中．工程爆破实用手册[ M ] ．北京冶金工业出版 社，1 9 9 9 ． D I V T 5 0 9 9 - - 1 9 9 9 水工建筑物地下开挖工程施工技术 规范[ s ] ．北京中国电力出版社，2 0 0 0 ． D L ／T 5 1 3 5 - - 2 0 0 1 水电水利工程爆破施工技术规范 [ S ] ．天津天津大学出版社，2 0 0 2 ． 1i 1 J 1 J 1 J ，J 1 J 1 J n 乜 口 ■ b № ” 眵 p o 2 ● o o 之 o o J 万方数据