大頂子山航電樞紐工程上游縱向混凝土圍堰拆除爆破施工方案

張 薇，付 強(qiáng)，張偉堯

(1.黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080;2.綏芬河中環(huán)水務(wù)有限公司，黑龍江 綏芬河 157300;3.佳木斯水文局，黑龍江 佳木斯 154002)

1 工程概況

大頂子山航電樞紐是一座以航運(yùn)、發(fā)電和改善哈爾濱市水環(huán)境為主，同時(shí)具有交通、水產(chǎn)養(yǎng)殖和旅游等綜合利用功能的低水頭航電樞紐工程。樞紐建筑物有船閘、泄洪閘及混凝土過(guò)渡壩段、河床式水電站、土壩、閘(壩)上公路(橋)等。水庫(kù)正常蓄水位116.00 m，總庫(kù)容19.97億m3，裝機(jī)容量66 MW，最大下泄流量22 704 m3/s。樞紐總平面布置從右至左為:船閘、10孔泄洪閘、河床式水電站、28孔泄洪閘、混凝土過(guò)渡壩段、土壩及壩上公路(橋)等，壩線全長(zhǎng)3 249.78 m。

2 爆破拆除要求

1)爆破設(shè)計(jì)與施工要執(zhí)行《爆破安全規(guī)程》(GB6722-2003)、《水電水利工程爆破施工技術(shù)規(guī)范》(DL/TS1235-2001)。

2)為確保電站運(yùn)行安全，設(shè)備保護(hù)要求控制爆破振動(dòng)速度 ＜1 cm/s。

3)爆破碎渣須往左側(cè)28孔泄洪閘拋擲。

4)爆破后塊體大小控制在70～80 cm。

5)控制飛石不得損壞廠區(qū)建筑物及設(shè)備。

6)控制單響藥量不但要考慮地震波，還要考慮水的沖擊波的危害。

3 爆破設(shè)計(jì)

3.1 圍堰1-4段爆破設(shè)計(jì)

該段圍堰長(zhǎng)60 m，頂面寬度1 m，標(biāo)高▽117.75 m，拆除到▽108 m，高程差▽9.75 m，底部寬度▽5.87 m，根據(jù)該段圍堰結(jié)構(gòu)情況，采用一次爆破拆除，炮孔布置如圖1。

圖1 圍堰1-4段炮孔布置示意圖

鉆爆參數(shù)包括:

1)孔徑:Φ =90 mm;2)孔距:a=1.3 m;3)排距(b):孔口距=0.1～0.3 m，孔底距 =1.47 m;4)單位耗藥量:q=1 kg/m3;5)單孔藥量(Q)按公式Q=q·S·H計(jì)算(式中S為單孔負(fù)擔(dān)面積，H為拆除高度);6)起爆網(wǎng)絡(luò)與延時(shí)，起爆網(wǎng)絡(luò)采用毫秒微差延時(shí)起爆技術(shù)，孔內(nèi)安放毫秒10段雷管(t=380 ms)，孔間小組延時(shí)用Ms2段(t=25 ms)。

3.2 圍堰5-12段爆破設(shè)計(jì)

在靠近廠房左側(cè)邊墻處采用鉆減震孔、預(yù)裂孔和開設(shè)分離槽等措施，而后再逐段爆破。

3.2.1 減震孔鉆孔參數(shù)

在距廠房左側(cè)邊墻50 cm處鉆一排減震孔，如圖2、圖3所示。

1)孔徑:Φ=40 mm;2)孔距:a=0.1～0.3 m;3)孔深:L=3.6 m;4)孔數(shù):N=9個(gè);5)減震孔按單耗q=0.4 kg/m3標(biāo)準(zhǔn)裝藥(隔孔裝藥)，在分離槽開成后施爆，破碎該部分混凝土。

圖2 圍堰5-12段減震孔、預(yù)裂孔布置截面示意圖

圖3 矩孔布置平面示意圖

3.2.2 第一層預(yù)裂孔鉆爆參數(shù)在距減震孔50 cm處布置一排預(yù)裂孔，如圖2、圖3所示。先起爆預(yù)裂孔，產(chǎn)生一條約0.5～1 cm寬的裂縫，鉆爆參數(shù)如下:

1)孔徑:Φ =40 mm;2)孔距:a=30 cm;3)孔深:L=3.6 m;4)線裝藥密度:q線 =150 g/m;5)單孔藥量:Q=540 g;6)孔數(shù):N=9個(gè);7)總藥量:Q總=4.86 kg;8)填塞長(zhǎng)度:填塞長(zhǎng)度不小于孔距，以下各設(shè)計(jì)中都相同。

3.2.3 分離槽第一、第二層鉆孔參數(shù)

預(yù)裂縫形成后，在距預(yù)裂縫50 cm處沿縱向開設(shè)一條分離槽。布設(shè)5排炮孔，每排5個(gè)孔，炮孔布置如圖4所示。

圖4 圍堰5-12段炮孔布置斷面示意圖

第一層鉆爆參數(shù)如下:

1)孔徑:Φ=40 mm;2)孔距:a1=0.4m;3)排距:孔口距b1=0.1～0.3 m，孔底距b2=0.38 m;4)孔深:L=3.6 m;5)單位耗藥量:q=400 g。

第二層鉆爆參數(shù)如下:

1)孔徑:Φ =40 mm;2)孔距:a=0.6 m;3)排距:b=0.37 m，4)孔深:L=5 m;5)單耗:q=1 kg/m3。

3.2.4 主爆炮孔鉆爆參數(shù)

分離槽開出來(lái)后，圍堰其他部分的爆破，其起爆藥量可按鉆孔位置與被保護(hù)物的實(shí)際距離逐漸加大，以加快施工進(jìn)度。鉆爆參數(shù)設(shè)計(jì)為:

1)孔徑:Φ=90 mm;2)孔距:a=1.3 m;3)排距:孔口距b1=0.1～0.3 m，孔底距b2=1.33 m;4)單耗:q=1 kg/m3;5)起爆網(wǎng)絡(luò)與延時(shí)，起爆網(wǎng)路延時(shí)設(shè)計(jì)，孔內(nèi)使用Ms10段非電雷管(t=380 ms)，孔外使用Ms2段雷管，排間延時(shí)25 ms。起爆網(wǎng)路見(jiàn)圖5。

4 爆破效果

混凝土圍堰破碎后的塊度能滿足70～80 cm的要求。馮叔喻院士在研究水下爆破巖石時(shí)得出如下結(jié)論:對(duì)于5級(jí)巖石(抗壓強(qiáng)度 400～1 000kg/cm2)水下爆破，當(dāng)單耗為0.5 kg/m3時(shí)，巖石的破碎粒徑一般為52 cm(占95%以上);當(dāng)單耗為0.7 kg/m3時(shí)，巖石的破碎粒徑一般為38 cm(占95%以上)。待拆圍堰混凝土為C20F200，抗壓強(qiáng)度小于5級(jí)巖石，因此，可以推論，本設(shè)計(jì)水下爆破采用的單耗為1 kg/m3左右時(shí)，基本能達(dá)到業(yè)主的要求。

圖5 起爆網(wǎng)絡(luò)示意圖

[1] 馮叔瑜，等.爆破工程﹙上冊(cè)﹚[R].北京:中國(guó)鐵道出版社，1980.

[2] 劉清榮.控制爆破[R].武漢:華中工學(xué)院出版社，1986.

[3] 汪旭光，于亞倫.拆除爆破理論與工程實(shí)例[M].北京:人民交通出版社，2008.

[4] 林學(xué)圣.土石爆破[M].南京:南京工程兵工程學(xué)院出版社，1985.

[5] 張正宇，等.現(xiàn)代水利水電工程爆破[M].北京:中國(guó)水利水電出版社，2003.