電廠圍堰拆除精細(xì)爆破

陸林欣

（湖南中人爆破工程有限公司， 湖南 長沙 410005）

1 工程概況

1.1 周圍環(huán)境

待拆除的圍堰位于貴州省天柱縣清水江白市水力發(fā)電廠大壩的下游。其中尾水圍堰是尾水擋墻尾部的縱向圍堰，距電廠壩體最近處90 m、中控室115 m、進(jìn)廠道路和沿江岸堤公路約65 m。消力池圍堰是縱向消力墻尾端的施工構(gòu)筑物，位于河道的中部，距消力池約30 m。

1.2 構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)

尾水圍堰為長形梯臺，長32 m，上寬2 m，底寬6.4 m，高9.4 m，底部標(biāo)高244 m。 消力池圍堰為異形棱臺，主體是一個(gè)正斜面梯臺，其右側(cè)中后端連結(jié)一個(gè)三棱直角錐體，上部長12.5 m，寬4 m；底部長25 m，前端寬5.0 m（含每邊底座0.5 m），后端寬7.9 m（含左側(cè)底座寬0.5 m）；高度為9.4 m。結(jié)構(gòu)體有低密度配筋。

1.3 工程特點(diǎn)和要求

（1）待拆除圍堰離發(fā)電廠房中控室較近，中控室儀器儀表抗震能力較低，需要通過合理的設(shè)計(jì)以及有效工程措施來控制爆破振動和塌落振動的影響。兩個(gè)待拆圍堰與保留的端墻相連，爆破保護(hù)要求較高。

（2）爆破拆除施工過程中電廠要保持正常發(fā)電工作狀態(tài)，起爆時(shí)間只有安排在臨時(shí)調(diào)停的時(shí)間段進(jìn)行。爆破的次數(shù)安排要盡量少，每次爆破的時(shí)間要短。

（3）尾水圍堰是長形梯臺，頂面狹長；而消力池圍堰是一個(gè)異形棱臺結(jié)構(gòu)。給鉆爆施工和控制爆破飛石及爆碴不進(jìn)入消力池都增加了難度。

（4）施工時(shí)間是雨季，清水江的水位較高，發(fā)電廠 3臺機(jī)組正常發(fā)電工作，圍堰處水位高程248.2 m左右，圍堰頂面高出工作常水位約5.5 m。當(dāng)機(jī)組停機(jī)蓄水時(shí)水位下降至246.3 m左右，水位變化較大。不利于爆破施工作業(yè)。如果完全采用小孔徑鉆爆施工，水下部分難以鉆孔到位，汛期到來之前難以完成工程任務(wù)。

2 爆破設(shè)計(jì)與施工

2.1 爆破拆除方案選擇

鑒于本工程工程量不太大，但拆除物結(jié)構(gòu)特殊，施工環(huán)境較復(fù)雜，安全要求高。因此需要選擇合理的施工方法和施工工序，解決工程中的難點(diǎn)。拆除爆破總體方案如下：

（1）采用小孔徑和大孔徑相結(jié)合分兩層鉆爆的施工方法。將尾水圍堰及消力池圍堰的爆破拆除分水面以上和水面以下兩層進(jìn)行（以高出發(fā)電機(jī)組正常工作水位高程 0.5 m 為分界線）。上層采用Φ40 mm孔徑淺孔爆破；下層采用Φ90 mm孔徑潛孔鉆車鉆孔爆破。解決完全用小孔徑作業(yè)趕不上工期的難點(diǎn)，及潛孔鉆難于上圍堰頂面作業(yè)的問題。下層采用潛孔鉆作業(yè)，能加快進(jìn)度，爆破到位。由于分層位于電廠機(jī)組工作的常水位以上，爆破施工不影響電廠的正常生產(chǎn)。

（2）施工工序安排：上層淺孔鉆爆、人工和機(jī)械相結(jié)合臺面清碴、下層潛孔鉆鉆孔爆破、打撈船打撈清碴、運(yùn)輸車裝運(yùn)棄碴。為加快施工進(jìn)度，就地租用渡船（載重60 t，加工安裝搖臂跳板，以裝運(yùn)小挖機(jī)、潛孔鉆進(jìn)入圍堰第二臺面作業(yè)，保障工程順利實(shí)施。

（3）對消力池圍堰異型結(jié)構(gòu)作鉆爆輔助設(shè)計(jì)。使爆破充分、徹底、安全。

（4）整個(gè)工程分兩次進(jìn)行爆破。減少警戒次數(shù)，減輕對周圍環(huán)境的影響。

（5）爆破面方向選擇在主要保護(hù)物的反方向。最小抵抗線方向朝向清水江河道下游，避免爆破飛石飛向發(fā)電廠房。

2.2 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

2.2.1 尾水圍堰爆破參數(shù)

（1）上層爆破。炸高為4.4 m，孔徑為40 mm。沿圍堰橫向布置炮孔每排3孔：在頂面布2斜孔，孔深3.6 m，孔口距0.2 m，孔底距1.23 m，兩側(cè)間距等分；在左側(cè)分層界線（炸高4.4 m底線）布1水平孔。排距0.8 m，排數(shù)39排。

（2）下層爆破。炸高為5 m，孔徑為90 mm。圍堰臺面寬4.1 m，底寬6.4 m。沿堰寬布置炮孔每排3孔：2個(gè)垂直孔，孔距1.6 m；1個(gè)傾斜孔，斜孔按負(fù)擔(dān)的面積間距等分。超深 0.2 m，孔底間距等分，排距1.2 m，排數(shù)23排。

2.2.2 消力池圍堰拆除爆破

（1）上層爆破。炸高5.2 m，孔徑40 mm。從前斜面到頂平面布置1.5～4.3 m不同深度的鉆孔，每排3孔，孔距1 m，排距0.9 m，排數(shù)24排，水平孔布置在左側(cè)距垂直炮孔底部 0.9 m處，孔深3.5～4.8 m。對錐體部位從倒數(shù)第1～5排各布置1個(gè)輔助孔，孔深4.3 m。

（2）下層爆破。炸高4.2 m，孔徑為90 mm。圍堰前段上寬4 m，底寬5 m；右側(cè)中段開始有錐臺，后端上寬6.1 m，底寬7.4 m+0.5 m。沿堰寬前段布垂直孔每排2孔（第1～7排），對應(yīng)錐臺中段布3孔(第8～12排)，后段布4孔(第13～17排)，排距1.4 m，排數(shù)17排。消力池鉆孔布置縱斷面見圖1，上層橫斷面見圖2、下層橫斷面見圖3。

圖1 消力池圍堰縱向剖面分層和布孔/cm

第一次爆破參數(shù)見表1、表2。

第二次爆破參數(shù)見表3、表4。

圖2 上層后排布孔

圖3 下層后排布孔

表1 尾水圍堰上層爆破參數(shù)

表2 消力池圍堰上層爆破參數(shù)

表3 尾水圍堰下層爆破參數(shù)

表4 消力池圍堰下層爆破參數(shù)

2.2.3 爆破施工技術(shù)措施

上層頂面采用小孔鉆垂直孔或斜孔，消力池圍堰右側(cè)錐體部分布輔助斜孔，為使爆后的臺面平整，在圍堰左側(cè)分層界線鉆一排光爆孔，單耗0.8 kg/m3。采用連續(xù)裝藥，孔口堵塞。分段延時(shí)逐排爆破。結(jié)構(gòu)體有配筋，爆后仍有大量的爆碴堆積在臺面上，采用人工清出前端一段平臺，再用 5 t小挖機(jī)進(jìn)入臺面清碴。

下層采用潛孔鉆鉆孔，對消力池圍堰右側(cè)的錐臺部分進(jìn)行綜合布孔和裝藥設(shè)計(jì),逐排做出斷面圖。下層裝藥考慮水中壓力單耗增加 50%，取 1.2 kg/m3。按孔負(fù)擔(dān)的爆破體積分配裝藥，采用連續(xù)不偶合裝藥或間隔裝藥?？變?nèi)裝藥為底部加強(qiáng)、口部減量，即將裝藥長度三等分上段減量20%加強(qiáng)到底部。分段延時(shí)逐排起爆。為保護(hù)保留的端墻，每層后排留排距的70%作保護(hù)層。精心設(shè)計(jì)，精心施工。

2.3 起爆網(wǎng)路

采用導(dǎo)爆管雷管起爆網(wǎng)路。尾水圍堰、消力池圍堰拆除爆破，共分兩次進(jìn)行，第一次同時(shí)進(jìn)行上層爆破，第二次同時(shí)進(jìn)行下層爆破。因?yàn)槊總€(gè)圍堰(爆區(qū))每一次（一層）爆破起爆的雷管段數(shù)都較多，排數(shù)多達(dá) 17～40排，完全采用雷管段別延時(shí)難以滿足起爆要求。故每個(gè)爆區(qū)分別采用導(dǎo)爆管雷管孔內(nèi)、孔外延時(shí)起爆網(wǎng)路，孔內(nèi)裝高段別的MS10雷管，孔外裝低段別的毫秒雷管?？淄鈱τ讦?0 mm炮孔接低段別的MS2雷管，排間延時(shí)均為25毫秒，上層水平光爆孔較垂直孔延時(shí)一排起爆；對于Φ90 mm炮孔接低段別的MS3雷管，排間延時(shí)均為50毫秒。爆區(qū)間采用MS5進(jìn)行延時(shí)。孔間、排間和爆區(qū)間的傳爆元件均使用兩發(fā)導(dǎo)爆管雷管并聯(lián)，并對雷管進(jìn)行包裹保護(hù)，起爆干線用兩條導(dǎo)爆管敷設(shè)至起爆站。

2.4 爆破安全措施

本次拆除爆破，采用排間毫秒延時(shí)起爆法，最大一段藥量為尾水圍堰下層同排3個(gè)炮孔起爆的藥量39 kg，爆點(diǎn)距中控室最近距離為115 m，根據(jù)爆區(qū)地質(zhì)情況，基礎(chǔ)爆破K值取116.4，地震波衰減系數(shù)α取1.74。計(jì)算得本次拆除爆破時(shí)中控室的質(zhì)點(diǎn)振速為 0.25 cm/s，小于安全允許值，爆破是安全的。

（1）爆破時(shí)，分別在電廠中控室、壩頂最近點(diǎn)設(shè)置測振儀進(jìn)行監(jiān)測。

（2）對爆體精細(xì)測量和布孔，確保實(shí)際最小抵抗線不小于設(shè)計(jì)值，加強(qiáng)填塞質(zhì)量，當(dāng)填塞的長度小于抵抗線時(shí)孔口加砂袋覆蓋。

（3）對與拆除物相連的端墻采取預(yù)留保護(hù)，上層爆破后排炮孔至端墻的垂直距離為0.5 m，下層后排炮孔至端墻的垂直距離為1.00 m。

（4）嚴(yán)格落實(shí)安全警戒措施，做好人員、車輛、船舶的疏散工作，岸上警戒距離200 m，河面警戒距離500 m，并由公安部門和海事部門安排人員警戒，防止因爆破造成人員傷害和財(cái)產(chǎn)損失。

3 爆破效果與體會

3.1 爆破效果

爆破時(shí)對發(fā)電廠房、大壩等重要部位進(jìn)行了爆破振動監(jiān)測，測得發(fā)電廠中控室爆破最大質(zhì)點(diǎn)振動速度為 0.23 cm/s，大壩頂面最大振動速度為0.3 cm/s，符合國家安全標(biāo)準(zhǔn)。兩次爆破均未對周邊保護(hù)物造成任何損害，保留的端墻完好無損并沿著施工縫光滑平整。有效控制爆破飛石，爆破破碎塊度較均勻，無明顯大塊。經(jīng)河床打撈清理構(gòu)筑物拆除高程達(dá)到設(shè)計(jì)要求，平整至下游托口水電站最低蓄水位246.5 m以下，爆破取得圓滿成功。

3.2 完工體會

（1）本工程構(gòu)筑物爆破拆除經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，精心施工，整體分兩次爆破，滿足了環(huán)境、施工條件和建設(shè)單位的要求，工程爆破拆除高效、按期完成。

（2）對特殊結(jié)構(gòu)拆除物的爆破采取針對性的設(shè)計(jì)，采用淺孔和深孔爆破相結(jié)合的方法是合理有效的，取得了理想的效果。

水平孔光面爆破效果明顯，為下一層梯臺施工提供了平整的作業(yè)面。