引水隧洞進(jìn)口預(yù)留巖坎的爆破拆除

劉 宇， 肖燈勇， 彭大勇， 王振景， 吳 攀

(1. 中國爆破行業(yè)協(xié)會(huì)， 北京 100070； 2. 青島海防工程局， 山東青島 266031；3. 青島海川建設(shè)集團(tuán)有限公司， 山東青島 266031)

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引水隧洞進(jìn)口預(yù)留巖坎的爆破拆除

劉 宇1， 肖燈勇2， 彭大勇2， 王振景2， 吳 攀3

(1. 中國爆破行業(yè)協(xié)會(huì)， 北京 100070； 2. 青島海防工程局， 山東青島 266031；3. 青島海川建設(shè)集團(tuán)有限公司， 山東青島 266031)

摘要：合理選擇爆破參數(shù)，優(yōu)化爆破網(wǎng)路，制定可行的爆破安全防護(hù)措施，是引水隧洞進(jìn)口預(yù)留巖坎爆破拆除的關(guān)鍵。某電廠預(yù)留巖坎爆破拆除時(shí)，采用巖坎削頂、巖坎外削巖，引水隧洞端頭設(shè)置剛性防護(hù)，爆破前進(jìn)行巖坎內(nèi)充水，孔排間毫秒延時(shí)起爆網(wǎng)路及起爆時(shí)從溝槽中間向兩側(cè)傳爆等有效措施，保證了被保護(hù)建(構(gòu))筑物的安全，實(shí)現(xiàn)了預(yù)留巖坎的成功拆除，為類似爆破工程提供了參考。

關(guān)鍵詞：引水隧洞； 巖坎； 爆破拆除

1引言

引水隧洞進(jìn)口處通常在水平面以下一定深度，從陸域出口處單面開挖掘進(jìn)，至隧洞進(jìn)口處即將貫通時(shí)停止開挖，在進(jìn)口端頭預(yù)留一定厚度的巖坎，待引水隧洞襯砌施工及引水管道安裝完成后，將預(yù)留巖坎一次性爆破拆除，即可達(dá)到通水條件。以浙江臺(tái)州第二發(fā)電廠補(bǔ)給水取水工程預(yù)留巖坎的爆破拆除為例進(jìn)行分析和研究，合理選擇爆破參數(shù)，優(yōu)化爆破網(wǎng)路，制定了可行的爆破安全防護(hù)措施，爆破完成后,經(jīng)掃海測量、現(xiàn)場水下探摸和爆破振動(dòng)監(jiān)測，證實(shí)達(dá)到了預(yù)期效果，順利實(shí)現(xiàn)了隧洞通水。

2巖坎概況

發(fā)電廠補(bǔ)給水取水管線采用Φ1 320mm×16mm鋼管，自泵房前池外埋管彎折進(jìn)入穿山隧洞鋪管，穿出隧洞后進(jìn)入灘涂區(qū)域，直至取水頭部。取水管穿越山體部分鋪設(shè)在穿山隧洞中，穿山隧洞直線布置，采用圓拱直墻式斷面(寬高均為3.4m)，鋼筋混凝土襯砌，隧洞底標(biāo)高-8.86m，隧洞內(nèi)的鋪設(shè)管道約321.69m。該海域最高潮位5.50m，最低潮位-3.65m，平均高潮位2.43m，平均低潮位-1.73m，平均潮位0.31m。

引水隧洞進(jìn)口預(yù)留巖坎位于海陸交接處，山體陡峭，存有大小兩座礁盤。大巖礁低處和小巖礁頂部在低潮時(shí)方露出海面，低潮時(shí)大巖礁露出水面的區(qū)域長77m、寬14m，地勢高低不平，最高處原始地坪標(biāo)高+7.55m，東南角低處平均標(biāo)高約+2.5m; 低潮時(shí)小巖礁露出水面的區(qū)域長33m、寬6.5m，標(biāo)高-1.94 ～+0.54m。巖坎東側(cè)朝向大海，南、西側(cè)為山體，北側(cè)距離綜合碼頭樁基最近距離72m。綜合碼頭樁基是本次爆破的重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象。

3巖坎爆破重點(diǎn)難點(diǎn)分析

(1)巖坎處地勢險(xiǎn)峻，高差起伏大，需進(jìn)行削頂?？刹捎檬诛L(fēng)鉆鉆孔，小藥卷爆破，將預(yù)留巖坎高點(diǎn)部位削平至+3m。

(2)為保證預(yù)留巖坎一次性爆破成功，不留殘埂，須具備較好的臨空面。為此，需將巖坎外部小巖礁炸除，進(jìn)行巖坎外削巖，尤其是底部需徹底爆破至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

(3)如何控制爆破振動(dòng)、爆破飛石及水擊波等有害效應(yīng)對(duì)綜合碼頭樁基的不利影響，控制水中石渣流不對(duì)隧洞及隧洞內(nèi)管道造成危害，是本次爆破拆除的最大難點(diǎn)。

(4)隧洞末端上部及周邊巖坎區(qū)鉆孔深度和位置必須嚴(yán)格控制，預(yù)留巖坎拆除高度有12.1m，鉆孔時(shí)即使出現(xiàn)1°的傾角誤差，也將使設(shè)計(jì)底標(biāo)高處產(chǎn)生0.211m的抵抗線誤差。因此，鉆孔精度要求高，鉆孔時(shí)方位角控制難度大。

4爆破參數(shù)設(shè)計(jì)與安全防護(hù)

4.1爆破方案選擇

對(duì)預(yù)留巖坎的爆破拆除，需選擇較好的臨空面、保證最佳的爆堆形狀、合理的拋擲方向、最佳的減振效果，并保證保護(hù)對(duì)象的安全。為此，首先進(jìn)行巖坎頂部削頂，至+3.0m標(biāo)高；其次將巖坎外削巖處理，提供較好的臨空面；再次，搭設(shè)鋼管腳手架鉆孔平臺(tái)，平臺(tái)標(biāo)高+5.0m；最后，待隧洞內(nèi)襯砌施工、引水管道安裝及端頭防護(hù)處理完畢后，即連網(wǎng)起爆。

經(jīng)削頂和削巖處理后，同時(shí)結(jié)合水下清渣船機(jī)的參數(shù)，擬定拆除巖坎長度25m，巖坎上口厚度10.1m，下口厚度13.09m，平均頂標(biāo)高+3.0m，需爆破基槽寬度12m范圍內(nèi)底標(biāo)高-9.1m，基槽兩側(cè)底標(biāo)高-6.83m。

考慮到本工程預(yù)留巖坎地質(zhì)條件差、巖石相對(duì)破碎、滲水量大，經(jīng)綜合比選，決定采取“臨空面鉆一排斜孔、主體部位鉆垂直孔、與原山體相接處設(shè)置光爆孔的鉆孔方式，起爆時(shí)從溝槽中間向兩側(cè)傳爆”的方案。

4.2爆破參數(shù)

主爆孔參數(shù)：孔徑：φ115mm，考慮到巖石相對(duì)破碎，采用φ90mmPVC管護(hù)孔；孔距：1.7 ～2m；排距：0.5 ～1.8m，梅花形布孔，超深3m。炸藥為φ70mm乳化炸藥，炮孔傾角取85° ～90°，其中臨空面首排炮孔最小傾角18°，單孔單響。采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)形式，在裝藥段1/3和2/3處設(shè)置雙雷管起爆。為防止產(chǎn)生過多的爆破飛石，保證爆破效果，填塞長度取3m，采用石粉填塞。

光爆孔參數(shù)：孔徑φ90mm；孔距1m；超深2.5m。炸藥為φ32mm乳化炸藥，串綁在竹片和導(dǎo)爆索上，距孔底1m范圍內(nèi)采用3節(jié)藥卷捆綁加強(qiáng)裝藥，中部和上部不耦合間隔裝藥，填塞長度1.2m。

爆破網(wǎng)路設(shè)計(jì)：采用高精度塑料導(dǎo)爆管雷管。起爆為兩發(fā)非電毫秒雷管；孔間傳爆為兩發(fā)SBD地表25ms延時(shí)導(dǎo)爆管雷管；排間傳爆為兩發(fā)SBD地表42ms延時(shí)導(dǎo)爆管雷管；孔內(nèi)為兩發(fā)600ms延時(shí)導(dǎo)爆管雷管。起爆網(wǎng)路按從前(迎水面)往后、從溝槽中間向兩側(cè)起爆的順序。巖坎爆破區(qū)網(wǎng)路如圖1所示。

圖1　巖坎爆破網(wǎng)路Fig.1　The firing circuit of rock ridge blasting

4.3爆破安全防護(hù)

4.3.1爆破安全控制

振動(dòng)速度經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為〔1〕：

v=K(Q1/3/R)α

式中：Q為最大一段起爆藥量，kg；R為建筑物至藥包幾何中心的距離，m；K、α為爆破點(diǎn)至計(jì)算保護(hù)對(duì)象間的地形、地質(zhì)系數(shù)及衰減指數(shù)，取K=150，α=1.8。

對(duì)綜合碼頭樁基振動(dòng)控制按照新澆大體積混凝土進(jìn)行，因而振動(dòng)速度峰值控制在10cm/s以內(nèi)是安全的〔1〕，巖坎爆破采用6cm/s進(jìn)行單段最大起爆藥量控制，如表1所示。

表1　與建筑物不同距離的單響最大藥量

爆破鉆孔最大深度15.1m，填塞3m，裝藥12.1m，最大一段起爆藥量為51.8kg，離綜合碼頭的安全距離控制在27.7m以外，該處距離綜合碼頭72m，可知是安全的。

4.3.2爆破安全防護(hù)措施〔2-5〕

(1)在每個(gè)炮孔上方，采用袋裝砂進(jìn)行壓覆。

(2)在出洞口管道端頭設(shè)法蘭盲板進(jìn)行封堵(厚30mm)，中間加橡膠密封圈。同時(shí)管道外部設(shè)置組合式I25b槽鋼托架和I22工字鋼防護(hù)排，工字鋼底端斜撐在隧洞底部預(yù)留的I20槽鋼上，焊接固定。上部撐于襯砌混凝土上，以防止爆破沖擊波、爆破振動(dòng)、飛石等對(duì)管道造成損害，影響與海域管道的對(duì)接安裝。

(3)盲板外側(cè)與工字鋼防護(hù)排之間采用袋裝碎石進(jìn)行填塞防護(hù)，防止石渣對(duì)管道的沖擊破壞。

(4)在封堵墻外側(cè)，從巖坎頂部往隧洞內(nèi)鉆兩個(gè)直徑90mm孔，一個(gè)作為進(jìn)水孔(爆破前可充水，之前用木塞堵孔)，一個(gè)作為充水時(shí)的排氣孔，位于隧洞中心線上。巖坎爆破前，需將封堵墻外側(cè)至隧洞端頭之間的空隙充水，可有效降低石渣拋擲距離及對(duì)管道的沖擊影響， 同時(shí)巖坎內(nèi)外水的平壓作用利于爆渣向巖坎外拋擲。

1.1一般資料:老年組94例中,男性66例,女性28例;中青年組52例中,男性46例,女性6例;全部病例均經(jīng)胸部X線或CT檢查確診。

4.4爆破振動(dòng)監(jiān)測

預(yù)留巖坎按預(yù)定時(shí)間起爆，主爆孔79個(gè)， 光爆孔13個(gè)，最大單響藥量51kg，總藥量2 812kg， 巖

坎爆破方量2 556m3，炸藥單耗1.1kg/m3。巖坎爆破前后效果如圖2所示。

(a)爆破前Before blasting

(b)爆破后After blasting 圖2　巖坎爆破效果Fig.2　Blasting effect of rock ridge

爆破前按要求在綜合碼頭上設(shè)置了3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，各監(jiān)測點(diǎn)實(shí)時(shí)記錄下了爆破產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)。經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，得到各測點(diǎn)最大爆破振動(dòng)速度、主振頻率，具體數(shù)據(jù)見表2。

表2　 爆破振動(dòng)監(jiān)測結(jié)果

注：水平徑向?yàn)橹赶虮瑓^(qū)方向。爆源中心(A=462.914,B=1 882.131)，1#點(diǎn)(A=530.874,B=1 859.326)，2#點(diǎn)(A=518.241,B=1 800.635)，3#點(diǎn)(A=544.55,B=1 917.668)。

從爆破振動(dòng)波形分析，爆破振動(dòng)歷時(shí)與爆破起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)完全一致，各振動(dòng)波形分段清晰，說明起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)合理，爆破效果理想。

綜合碼頭上3個(gè)爆破振動(dòng)監(jiān)測點(diǎn)，實(shí)測爆破振動(dòng)在0.39 ～2.07cm/s，遠(yuǎn)低于6.0cm/s的安全控制標(biāo)準(zhǔn)，說明爆破對(duì)綜合碼頭樁基產(chǎn)生的振動(dòng)影響較小，綜合碼頭是安全的。

5結(jié)語

(1)巖坎削頂和巖坎外削巖，留設(shè)爆破臨空面，同時(shí)隧洞端頭充水的工況條件下，對(duì)巖坎爆破也是十分有利的。

(2)本工程采取的孔內(nèi)高段延時(shí)、孔外低段接力的孔排間延時(shí)起爆網(wǎng)路，孔內(nèi)外雙雷管和傳爆節(jié)點(diǎn)上壓沙袋防護(hù)等技術(shù)措施，對(duì)于保證巖坎拆除爆破的安全準(zhǔn)爆是十分有效的。

(3)引水隧洞內(nèi)對(duì)引水管的防護(hù)采用法蘭盲板封堵和外端設(shè)置工字鋼的剛性防護(hù)排，中間充填碎石袋的防護(hù)措施，有效保證了引水管的安全。

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文章編號(hào)：1006-7051(2016)03-0058-03

收稿日期：2015-10-20

作者簡介：劉 宇(1986-)，女，碩士，主要從事工程爆破技術(shù)及安全管理方面的研究。 E-mail: liuyu3185_cn@163.com

中圖分類號(hào)：TD235.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.3969/j.issn.1006-7051.2016.03.012

Blastingdemolitionofreservedrockridgeindiversiontunnelinlet

LIUYu1,XIAODeng-yong2，PENGDa-yong2，WANGZhen-jing2，WUPan3

(1.ChinaSocietyofExplosivesandBlasting,Beijing100070,China;2.TheBureauofQingdaoCoastalDefense,Qingdao266031，Shandong，China；3.QingdaoHai-chuanConstructionGroupCo.,Ltd.,Qingdao266031，Shandong，China)

ABSTRACT：Reasonable blasting parameters, optimization of firing circuit and feasible blasting safety protective measures are the keys of blasting demolition of reserved rock ridge in diversion tunnel inlet. Cutting top and outside of the rock ridge, setting rigid protection in the end of the diversion tunnel, filling water within the rock ridge before blasting, millisecond initiation network were used in blasting demolition of reserved rock ridge in diversion tunnel inlet of one power plant. Effective measures like propagation blasting was from the groove in the middle to both sides when initiating was taken to protect the safety of the buildings and structures. The success of reserved rock ridge blasting demolition could provide a reference for similar blastings.

KEY WORDS:Diversion tunnel； Rock； Blasting demolition