豐滿擴建永慶反調(diào)節(jié)水庫混凝土圍堰爆破拆除試驗

高 岳，蔡 新，楊曉飛，劉大慶

（大連市供水有限公司，遼寧 大連 116011）

1 工程概述

豐滿三期擴建永慶反調(diào)節(jié)水庫工程位于第二松花江上游，距上游豐滿電站10.3km，水庫控制流域面積156km2。該水庫形成后上游庫水位與豐滿水電站尾水相接，是一座為解放豐滿水電站60MW基荷，同時保證下游161m3/s流量的工業(yè)及城市用水而修建的日調(diào)節(jié)水庫。

主體工程建成后需要進(jìn)行混凝土圍堰爆破拆除，斷面為梯形，斷面上口寬約1.0m，下口寬約2.5m，高3.0m，斜坡坡比為1∶0.5，混凝土圍堰長104.6m，拆除到186.0m高程，總爆破拆除方量549.13m3，混凝土圍堰沿河道布置，東面距江岸約100m，西面距江岸約300m，北面與壩體相接，南面為江面。

2 測試依據(jù)和爆破觀測系統(tǒng)

2.1 測試依據(jù)

本次爆破振動觀測主要依據(jù)有：

1）GB6722-2003中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《爆破安全規(guī)程》。

2）DL/T5333-2005中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水電水利工程爆破安全監(jiān)測規(guī)程》。

3）東勘院設(shè)計文件“永慶反調(diào)節(jié)水庫上游縱向混凝土圍堰爆破拆除要求”。

2.2 爆破觀測系統(tǒng)

振動觀測系統(tǒng)由6通道891型測振儀和891-Ⅱ型傳感器組成，頻率 0.5～100Hz，量程 0.001～40cm/s。儀和脈動壓力傳感器組成，量程0.5～600kPa。

2.3 爆破過程記錄與現(xiàn)場效果調(diào)查

爆破過程記錄采用數(shù)碼攝錄機，在起爆前至爆破結(jié)束后進(jìn)行全過程跟蹤攝錄；現(xiàn)場效果調(diào)查采用數(shù)碼照相機，對爆破網(wǎng)絡(luò)布置、爆破效果進(jìn)行寫實描述。

3 圍堰拆除方案

在距壩體0.8～8.6m范圍內(nèi)單孔藥量300g，8.6～10m范圍內(nèi)單孔藥量450g，10～104.6m范圍內(nèi)單孔藥量600g。根據(jù)試驗爆破網(wǎng)絡(luò)延時情況，正式爆破采用3段孔外延遲接力非電導(dǎo)爆雷管起爆網(wǎng)絡(luò)。裝藥炮孔總數(shù)1120孔，爆破藥量576kg，爆破藥量分段秒差50ms，最大瞬時起爆藥量9.6kg，最小瞬時起爆藥量0.1kg，設(shè)計爆破持續(xù)時間6s左右。

4 圍堰拆除爆破觀測

4.1 測點布置

測點布置主要考慮距爆點最近、受爆破影響最大、結(jié)構(gòu)最薄弱、能夠控制壩基和其它建筑物安全的部位。振動觀測點布置在壩體上，在與圍堰相連的邊墩頂部距上游側(cè)邊緣2.5，5.0m各安裝垂直向、水平向傳感器1個，在8號閘門大梁中央距邊墩中心線6.85m處安裝垂直向傳感器1個，在橋（高堰）大梁中心線距邊墩中心線9.90m處安裝垂直向傳感器1個，共安裝6支儀器。

動水壓力測點布置在8號閘門中心線，低堰前沿188m，187.5m，187m 不同高程各安裝3個測點的動水壓力傳感器，編號P1-1，P1-2，P1-3；在8號閘門右中墩▽187.5m，▽187m各安裝了P2-2，P2-3共2個測點的動水壓力傳感器。測點布置如圖1所示。

圖1 爆破試驗測點布置示意圖

4.2 振動觀測成果與分析

整個爆破拆除過程基本順利，主炮爆破振動觀測成果見表1，波形見圖2。

表1 圍堰拆除主炮爆破振動觀測結(jié)果表

圖2 圍堰邊墩頂部距上游2.5m振動波形圖

從表1觀測結(jié)果可以看到，測得的振動幅值均小于安全標(biāo)準(zhǔn)值3cm/s，從圖2波形圖知，V1⊥測點所測得最大峰值出現(xiàn)在起爆后1613ms，根據(jù)爆破網(wǎng)絡(luò)圖可以推算，產(chǎn)生最大峰值振動量的爆心可能出現(xiàn)在距邊墻11.1～8.6m處。

（3）群雄斗虎。領(lǐng)舞者持釣魚鞭向空中一舉，四名斗虎英雄持刀引領(lǐng)四虎轉(zhuǎn)至場北面，由東到西面朝南按①-④虎一字排開，領(lǐng)舞者一招“撥云見日”，四虎向前撲三撲，四名斗虎英雄在虎前做“三仆刀”，行至場南面。

根據(jù)日本吉川公式推算：

式中：Q——代表藥量，kg；R——代表爆心距，m；K——代表振動系數(shù)。

當(dāng)爆心距邊墻8.6m，K值等于271；當(dāng)爆心距邊墻 10m，K=271；當(dāng)爆心距邊墻 11m，K=327。前述各K值的平均值K=290，從K值可以看到，它比深孔梯段爆破K=100要大，與深孔掏槽爆破K值等于300相接近，這主要是由炮孔大部分位于水下，受夾制作用較大所致。總的來看，由于成功地采用非電導(dǎo)爆管孔外延遲網(wǎng)路，使得圍堰爆破拆除對壩體作用產(chǎn)生的質(zhì)點振動速度沒有超過安全控制標(biāo)準(zhǔn)，壩基與各水工建筑物是安全的。

4.3 動水壓力觀測成果

圍堰爆破拆除時的庫水位▽188.7m。主炮各測點觀測到的動水壓力值見表2。

表2 圍堰爆破拆除動水壓力觀測成果表

從表2值可以看到，8號閘門中心線低堰前沿各高程動水壓力測點，由于距爆破點較近，炮孔溢出到水中能量較大，其最大動水壓力值46.9kPa，參考三峽圍堰拆除允許的動水壓力值（0.4MPa），本次觀測到的動水壓力值不會造成對壩體的危害。此外，從壩基和壩體埋設(shè)的滲壓計和應(yīng)變計在爆破前后的測值說明，爆破沒有對建筑物構(gòu)成安全影響。

4.4 爆破效果觀測

在庫區(qū)右岸大樓頂部安裝了攝像儀。攝像儀拍攝角度與圍堰垂直，拍攝整個爆破過程現(xiàn)象和爆破拆除效果。從拍攝到的畫面上可以看到，起爆后在圍堰遠(yuǎn)端水面上立即出現(xiàn)水塚（呈雨霧狀）噴柱，并向壩體方向延伸，同時顯示了孔外微差過程。出現(xiàn)的飛躍水塚噴柱，是沖擊波到達(dá)水面的特有現(xiàn)象。從拍攝到的最高水柱出現(xiàn)在距大壩70m左右處，在距大壩約10m范圍以內(nèi)爆破過程中止，過程歷時2.8s，可以看到有個別飛石情況。

5 結(jié)語

1）圍堰爆破拆除對大壩沒有產(chǎn)生任何破壞影響，壩體振動值均在安全允許值以內(nèi)。采用的安全技術(shù)措施是成功的，尤其是采用孔外微差爆破技術(shù)對降低大壩震動起到了關(guān)鍵作用，倘若孔外延遲采用二段（25ms）將會避免網(wǎng)路被砸壞，效果會更佳。

2）整理爆破振動觀測資料，得到了圍堰爆破拆除（在其延長線方向）振動影響場公式：

混凝土圍堰拆除爆破產(chǎn)生的動水壓力不大，不會影響大壩安全。

[1]楊云玫，倪錦初，等.三峽二期下游圍堰混凝土防滲墻拆除爆破試驗研究[J].長江科學(xué)院院報，2003（12）.

[2]孟慶學(xué)，肖澤春.小灣水電站導(dǎo)流洞進(jìn)出口圍堰拆除爆破振動安全監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析[J].水利水電技術(shù)，2008（12）.

[3]劉國振，楊軍，等.某工會大樓爆破拆除地震效應(yīng)監(jiān)測分析[J].安全與環(huán)境學(xué)報，2004（S1）.

[4]梁銳，劉國軍，李清芳，張龍.復(fù)雜環(huán)境下磚混辦公樓爆破拆除[J].爆破，2009(2).