岩滩水电站扩建工程进水口围堰拆除爆破技术

岩滩水电站扩建工程进水口围堰拆除爆破技术
李伟
【摘要】介绍爆破器材检验、爆破试验和振动检测情况,并对爆破效果进行分析.该爆破技术对类似工程有参考价值.
【期刊名称】《技术与市场》
【年(卷),期】2017(024)008
【总页数】3页(P107-108,110)
【关键词】拆除爆破;岩滩水电站扩建;进水口围堰
【作者】李伟
【作者单位】中国葛洲坝集团第二工程有限公司,四川成都610091
【正文语种】中文
广西岩滩水电站扩建工程为一等工程，工程规模为大(1)型，进水口属1级建筑物。

扩建工程进水口布置在一期厂房进水口的右侧，位于一期工程水库内，预留岩坎围堰是为了保证电站扩建工程进水口边坡开挖及闸门与拦污栅混凝土结构正常施工而在边坡开挖时预留的挡水围堰。

岩滩水电站水库的正常蓄水位223.0 m，汛期限
制水位221.0 m。

枯水期围堰挡水位取223.0 m，即水库的正常蓄水位。

围堰位
于已建岩滩水电站主坝右岸上游约40 m处，堰顶高程为224.0 m，长约168 m。

根据设计要求，围堰拆除最大开挖深度 30.8 m，爆破拆除总工程量约4.94万m3。

1.1 围堰工程地质条件
1)地形特征：引水明渠长约180 m，渠底高程212～193.2 m，最低开挖高程
193.2 m。

挡水围堰利用进水口预留岩体形成，顶宽4.0～7.0 m，外侧迎水坡比
为1 ∶1～1 ∶4.7，内侧坡比为1 ∶1.5～1 ∶0.2。

2)岩性特征：围堰坡高差为30.8 m，下部由弱—微风化石英脉岩和蚀变岩夹少量
松软岩组成，中、上部为上过渡相细-中晶辉绿岩，无明显夹泥。

1.2 围堰爆破环境概况
围堰外侧为水库库区，根部为二期进水口钢筋混凝土建筑物，由于受自然地质条件的限制，预留岩坎围堰距离Ⅰ期工程建筑物和进水口Ⅱ期已施工完成的建筑物极近，爆破拆除的围堰根部与二期进水口钢筋混凝土结构最近距离为2 m 左右；围堰爆
区距一期大坝的最近距离约40 m，距厂房约120 m。

2.1 围堰工期紧
围堰拆除受一期发电和红水河流域调控影响，安排在2013年3月20日库区水位降至EL.210高程，围堰主体EL.218高程以下开始爆破拆除，要求2013年3月
30日围堰拆除完成；2013年3月31日库区水位从EL.210高程开始回蓄，围堰
主体拆除总工期为20 d，施工工期非常紧张。

2.2 爆破区周边环境复杂、爆破质点振动控制严
围堰预留岩坎距一期水工建筑物非常近，最近距离坝头仅40 m，爆破质点振动控制要求非常严格。

与二期扩建进水口建筑物距离近，围堰预留岩坎紧邻进水口闸墩、拦污栅，拆除时产生的爆破振动和飞石对进水口建筑物会产生很大影响。

2.3 施工难度大
开挖道路受限，施工部位狭窄，围堰预留岩坎开挖施工道路仅有一条长约300 m、宽4 m的单行道，通行能力受限。

施工场面狭窄，工作面小，工场布置困难。

围堰岩石硬度高，属于辉绿岩层间夹大量石英岩脉，石英岩硬度高，钻孔效率低，难度大。

围堰拆除时渗水量大，破坏了围堰防渗帷幕，底部EL210以下开挖和支护难度大。

该围堰主要为基岩围堰，做过固结灌浆和帷幕灌浆处理，围堰开挖高差达31 m，落差受库区水位影响大。

2.4 爆破网路复杂
保护设施距离近，为加快进度，拟对围堰主体EL.218高程以下进行一次爆破。

单次爆破用药量大，爆破有害效应必须严格控制。

爆破时必须严格控制单段起爆药量，主炮孔必须采用逐孔接力起爆网路才能满足施工要求，靠近混凝土建筑物的深孔须实施孔内微差起爆。

因此雷管数量多，爆破网路连接复杂，孔外接力传爆时间长，网路保护工作量大。

3.1 爆破有害效应及其控制标准
3.1.1 爆破地震波
根据岩滩水电站围堰拆除爆破设计要求，一期厂房和进水口混凝土建筑是重点保护的对象，爆破质点振动速度分别按不超过0.5 cm/s和5 cm/s进行控制。

另外，距离进水口约60 m处，存在灌浆帷幕，根据《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》(DL/T5389-2007)规定，灌浆区也需进行爆破振动控制，因灌
浆区的灌浆混凝土龄期已经大于28 d。

设计中，爆破质点振动速度允许标准取为3.0 cm/s。

本设计采用萨道夫斯基安全振速和最大单响药量计算公式：
V=K()α；Q=
3.1.2 爆破飞石
爆破时装药部位属于干地边坡爆破，产生大量飞石可能性不大，主要考虑爆破时产生的个别飞石，安全防护设计中通过加强防护措施解决。

经计算确定爆破飞石的安全距离为130 m。

4.1 爆破方案
岩滩水电站扩建工程进水口围堰拆除拟分四区进行爆破拆除。

4.1.1 第一区(进Y0-000～进Y0-01
5.00)
第一区桩号为进Y0-000～进Y0-015.00段开挖。

采用手风钻浅孔、小药量、弱松动分层爆破，机械清渣。

4.1.2 第二区(Y0-01
5.00～进Y0-06
6.40)
第二区桩号为进Y0-015.00～进Y0-066.40开挖，总体上分二层进行爆破。

1)第一层从EL.224.0～EL.218.0，采用中深孔梯段爆破，梯段高度6 m。

为方便施工，根据围堰两侧坡面的角度，炮孔采用适应围堰横断面的扇形布孔；另外，为防止上层梯段爆破破坏下层岩体、并在基坑内侧形成楔型开裂体甚至塌滑，宜在梯段爆破的孔底即EL.218.0进行水平预裂，预裂深度为6 m。

2)第二层从EL.218.0～ EL.194.86，实质为围堰削薄。

为保证爆后形成边坡水流平顺，首先拟沿围堰内侧开挖边界上进行深孔预裂，预裂面坡比为1 ∶0.3，然后在围堰底部从桩号进Y0-066.40 (EL.212.0)到进Y0-015.00 (EL.193.2)按设计坡度1 ∶3进行水平预裂；预裂后，在EL.218.0～EL.208.0范围内布置垂直爆破孔，在EL.208.0处设置水平马道。

从EL.208.0至底部面采用水平排炮爆除。

4.1.3 第三、四区(Y0-066.40～进Y0-160.00)
第三、四区桩号为进Y0-066.40～进Y0-160.00，也分二层进行爆破。

第一层从EL.224.0～ EL.218.0，采用CM351钻机打孔，孔径110 mm，爆破梯段高度6 m，第二层从EL.218.0～ EL.212.0，首先在Y0-066.40断面进行垂直预裂，预裂孔孔径100 mm；梯段爆破孔径110 mm，爆破梯段高度6 m。

堰体上炮孔呈扇形布置，对两侧堰脚坡度过缓、炮孔深度不足4 m处应采用手风钻进行人工修整。

4.2 孔网参数
4.2.1 第一区(进Y0-000～进Y0-01
5.00)
根据《爆破设计手册》，松动爆破单耗取0.3～0.5 kg/m3，考虑到此岩坎岩性为
石英岩，取单耗为0.4 kg/m3。

该区域采用手风钻钻孔，孔径为42 mm。

4.2.2 第二区(进Y0-01
5.00～进Y0-06
6.40)
1)单耗选取。

初步设计时单耗选择如下：①第二区第一层(EL.224.0～ EL.218.0)的单耗取为0.3～0.4 kg/m3。

②第二区第二层(削薄部分)上部(EL.218.0～ EL.208.0)以及第三、四区的EL.218.0～ EL.208.0区域单耗取为0.5～0.6 kg/m3；第二区
第二层下部(EL.208.0～ EL.194.8)单耗为0.8～1 kg/m3。

第二区EL.218.0的水平预裂、EL.218.0～ EL.194.8的坡面预裂、EL.212.0～ EL.194.8的底面水平预裂以及0-66.4桩号(EL.218.0～EL.212.0)的垂直预裂线装药密度均取500～600 g/m。

2)第一层EL.224.0～EL.218.0。

如前所述，该区域采用中深孔梯段爆破，梯段高度6 m。

在岩坎横截面内炮孔呈扇形布置，孔径110 mm。

由于地形复杂，炮孔深度与倾角均不完全相同，考虑钻孔难度，炮孔倾角均控制在60°以上，局部坡度较缓部位采用手风钻进行修正。

炮孔间排距总体上按2 m×2 m控制。

3)第二层EL.218.0至EL.194.8削坡。

①坡面、底面、左侧端面预裂爆破：预裂孔的孔深范围为6.8～25 m，孔间距为1 m，堵塞段长度范围为1.5～2 m。

预裂孔底部用Φ50 mm加强，加强段长为1～3 m，正常装药段采用Φ32 mm。

②主爆区爆破:主爆区设计有垂直孔主爆孔、缓冲孔和水平主爆孔。

垂直孔主爆孔：从218高程至208高程打垂直孔，从桩号0-66.4至桩号0-15 共25排，从1开始对其进行编号，同一排炮孔孔深相等，靠近预裂面设置一排缓冲孔，缓冲层厚1 m，其余均为主爆孔。

炮孔直径110 mm，孔深范围为4～11 m，孔间距为1.5 m，排距2 m，堵塞段长度范围为1.5～2 m，主爆孔采用Φ70 mm 装药，钻孔长度1 475 m，装药量3 985 kg。

缓冲孔：从桩号0-66.4至桩号0-15 共35孔，从1开始对其进行编号，孔深范
围为3.6～10.4 m，炮孔直径为110 mm，孔间距为1.5 m，堵塞段长度为1～2 m，缓冲孔采用Φ50 mm装药，钻孔长度318 m，总装药量509 kg。

水平主爆孔：从206.5高程至193.2高程打6排水平主爆孔，炮孔直径100 mm，孔深范围为6～15 m，孔间距为2 m，排距1.5 m左右，堵塞段长度范围为
1.5～2 m，钻孔长度450 m，总装药量1 413 kg。

5.1 爆破飞石(滚石)防护
5.1.1 爆破飞石(滚石)防护措施
1)滚石防护。

二期的进水口193.2 m底板、拦污栅、拦污栅墩是滚石防护对象。

由于围堰边坡陡峻，爆区距离近，根据现场地形，在193.2 m高程有小平台，为
防止滚石滚到该平台反弹距离更远，利用此处铺柔性石渣防护垫层作为第一道滚石安全防护，主要是在193.2 m高程铺垫1～2 m厚石渣缓冲滚石，并在拦污栅墩
前沿搭设整体20b型工字钢作骨架，间距4.1 m，步距1.5 m，搭设高度43 m，外铺双层竹跳板夹一层3 cm厚木板或双层柔性防护网1层钢丝网作防护栏。

2)飞石防护。

进水口紧靠爆区，在制定施工方案时，应特别考虑控制爆破飞石对进水口混凝土结构、检修门、拦污栅的危害。

爆破飞石的防护主要有几个途径：①爆体覆盖：在爆体上铺设装砂草袋，在爆源处控制飞石。

②被保护对象的遮挡与覆盖：采用竹跳板、砂袋等遮挡、覆盖进水塔建筑物的边墙与底板。

5.2 爆破振动控制措施
在本次岩坎围堰的拆除爆破中，采用的减震技术措施包括：
1)分区分部位控制最大单响药量。

2)采用不耦合装药，如孔径为Φ110 mm的主炮孔，采用Φ70 mm的药卷；对孔径为Φ42 mm的炮孔，装入直径Φ32 mm的药卷，以达到不耦合装药的目的。

3)采用毫秒微差延时起爆网路，控制段间微差间隔时间为25 ms左右。

本工程进行了二次爆破，第一层爆破装药、连线作业历时2 d，共使用乳化炸药
4.57 t、雷管670发。

在2013年3月9日上午7：38准时起爆，起爆网路按照
设计预期从顶部向根部逐孔推进，整个爆破过程持续时间为1 100 ms。

第二层爆破是围堰主体爆破，装药、连线作业历时4 d，共使用乳化炸药19.90 t、雷管2 570发、导爆索2 500 m，于2013年3月22日下午16：11准时起爆，起爆网路完全按照设计预期从中间向两边和下层逐孔推进，整个爆破过程持续时间为1 513 ms。

爆破有害效应控制：
1)爆破飞石：围堰做了覆盖防护，现场目测飞散物约在50 m以内。

2)爆破滚石：进水口拦污栅、混凝土墩做了多层防护，爆破后拆除防护检查拦污栅和混凝土墩基本无损伤。

3)爆破震动：经现场监测，第一次爆破：开关站最大振速为0.2 cm/s、中控楼最
大振速为0.279 cm/s、1号机机盘旁最大振速为0.381 cm/s、灌浆廊道最大振速为0.2 cm/s、一期大坝顶部最大振速为0.317 cm/s、进水口边坡顶▽283马道最
大振速为0.3 cm/s、进水口检修闸门最大振速为0.78 cm/s。

第二次爆破：开关站最大振速为0.4 cm/s、中控楼最大振速为0.444 cm/s、1号机机盘旁最大振速为0.482 cm/s、灌浆廊道最大振速为0.457 cm/s、一期大坝顶部最大振速为0.648 cm/s、进水口边坡顶▽283马道最大振速为0.87 cm/s、进水口检修闸门最大振速为1.68 cm/s，均小于设计要求。

本次围堰拆除爆破将库区低水位运行时间由原2个月压缩为20 d，减少岩滩水电
站低水头发电时间，满足了红水河流域调控要求，取得了良好的社会效益和较大的经济效益，爆破效果也受到各参建单位的一致好评。

作者简历：
李伟(1975-)，男，江西丰城人，本科，高级工程师，项目总工，主要从事水利水
电工程专业施工技术管理工作。