兩河口混合式抽水蓄能電站進(jìn)出水口圍堰爆破拆除

王繼敏 張貴科 范智強(qiáng) 李鵬 趙根

摘要：針對(duì)兩河口混合式抽水蓄能電站上水庫(kù)進(jìn)出水口巖坎拆除爆破方量巨大、庫(kù)水位變幅大、施工工期緊張、地質(zhì)條件復(fù)雜等特點(diǎn)和難點(diǎn)，展開了電站進(jìn)出水口圍堰拆除爆破方案研究。通過(guò)對(duì)圍堰拆除爆破邊界條件、時(shí)間節(jié)點(diǎn)及分區(qū)分塊拆除方式進(jìn)行綜合分析，提出了3種爆破方案，即分區(qū)分塊逐層爆破方案、雙防滲帷幕爆破方案及兩個(gè)水位消落期爆破方案，對(duì)3種方案進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)，并從施工工期安排、施工難度、安全控制等方面對(duì)各方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較，最終推薦采用雙防滲帷幕爆破方案。研究成果已被兩河口混合式抽水蓄能電站可研報(bào)告所采納，亦可為類似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：圍堰拆除； 爆破方案； 進(jìn)出水口； 兩河口混合式抽水蓄能電站

中圖法分類號(hào)： TV542

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.S1.033

0引 言

為適應(yīng)新型電力系統(tǒng)建設(shè)和大規(guī)模高比例新能源發(fā)展需要，助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，“十四五”以來(lái)，國(guó)家大力推動(dòng)抽水蓄能電站建設(shè)?；旌鲜匠樗钅茈娬纠贸Ｒ?guī)水電站中已建水庫(kù)擴(kuò)建可逆式機(jī)組，具有工程投資少、建設(shè)工期短等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)發(fā)展迅速。但建設(shè)混合式抽水蓄能電站不可避免地面臨上下水庫(kù)進(jìn)出水口圍堰開挖爆破技術(shù)難題。

兩河口混合式抽水蓄能電站是目前全球最大的混合式抽水蓄能電站，也是中國(guó)海拔最高的大型抽水蓄能電站。其上水庫(kù)進(jìn)出水口圍堰拆除爆破是整個(gè)工程的施工重難點(diǎn)之一，具體表現(xiàn)在：拆除方量超過(guò)100萬(wàn)m3，爆破方量和拆除規(guī)模均居國(guó)內(nèi)乃至世界前列；庫(kù)水位變幅最大達(dá)到80 m，超過(guò)國(guó)內(nèi)外其他同類圍堰，工況條件極其復(fù)雜，工期非常緊張；圍堰巖坎部分地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，風(fēng)化卸荷嚴(yán)重，大多為Ⅳ～Ⅴ類圍巖，施工難度高；圍堰周圍保護(hù)物眾多，環(huán)境極為復(fù)雜，是近年來(lái)難度最大的深水圍堰拆除爆破。

目前，國(guó)內(nèi)外已有許多學(xué)者針對(duì)大型圍堰拆除方案進(jìn)行了研究［1-3］，取得了大量有益的研究成果。但是對(duì)于特大拆除規(guī)模、超大水位變化條件下的巖坎圍堰拆除爆破，尚未見到相關(guān)報(bào)道。本文針對(duì)兩河口混合式抽水蓄能電站上水庫(kù)進(jìn)出水口圍堰拆除特點(diǎn)，重點(diǎn)對(duì)圍堰爆破拆除方案進(jìn)行了研究，經(jīng)過(guò)綜合比較，提出了適用于該工程的圍堰分區(qū)分塊開挖方式。

1工程概況

兩河口混合式抽水蓄能電站位于四川省甘孜州雅江縣境內(nèi)的雅礱江干流上，是一座利用雅礱江中游兩河口水電站為上水庫(kù)，牙根一級(jí)為下水庫(kù)，擴(kuò)建可逆機(jī)組形成的混合式抽水蓄能電站。兩河口水庫(kù)正常蓄水位2 865.00 m，牙根一級(jí)正常蓄水位2 605.00 m，蓄能發(fā)電有效庫(kù)容1 260萬(wàn)m3，具備日調(diào)節(jié)能力。電站安裝4臺(tái)單機(jī)容量為30萬(wàn)kW的可逆式機(jī)組，采用“2洞4機(jī)”引水型式布置格局。電站樞紐建筑物由左岸地下廠房及相應(yīng)的引水、尾水系統(tǒng)等組成。引水發(fā)電系統(tǒng)由上水庫(kù)進(jìn)出水口、引水隧洞、上游調(diào)壓室、壓力管道、主副廠房主變室、開關(guān)站尾水洞、下水庫(kù)進(jìn)/出水口等組成。

目前該項(xiàng)目處于可研階段，上水庫(kù)進(jìn)出水口推薦選址瓦支溝料場(chǎng)，進(jìn)出水口形式推薦高巖坎+側(cè)式。進(jìn)出水口區(qū)域巖體主要由風(fēng)化卸荷巖體構(gòu)成，裂隙發(fā)育，呈碎裂—塊裂結(jié)構(gòu)，巖體中—強(qiáng)透水，巖體分類以Ⅳ～Ⅴ類為主。下部微新無(wú)卸荷巖體，呈層狀—鑲嵌結(jié)構(gòu)，巖體分類以Ⅲ類為主，弱透水。上部巖體結(jié)構(gòu)面相互切割，易組合構(gòu)成影響局部穩(wěn)定的塊體，存在局部穩(wěn)定問(wèn)題。

上水庫(kù)進(jìn)出水口擋水建筑物采取預(yù)留巖坎+混凝土子堰的形式，進(jìn)出水口底板高程2 772.50 m，考慮安全加高等因素的影響，混凝土子堰頂部高程取為2 867.00 m，建基面高程取為2 847.00 m，混凝土子堰高20 m，預(yù)留巖坎最大高度達(dá)74.5 m。估算爆破開挖總工程量為106.4萬(wàn)m3，其中混凝土圍堰開挖方量約3.9萬(wàn)m3，預(yù)留巖坎頂開挖方量約102.5萬(wàn)m3。

2邊界條件和時(shí)間節(jié)點(diǎn)分析

兩河口混合式抽水蓄能電站的開發(fā)，不新建上下水庫(kù)，且不改變兩河口水庫(kù)和牙根一級(jí)水庫(kù)的正常蓄水位，不改變上下水庫(kù)的綜合利用要求。兩河口水庫(kù)（上水庫(kù)）正常蓄水位2 865.00 m，死水位2 785.00 m，調(diào)節(jié)庫(kù)容65.2億m3，水位變幅達(dá)80 m。兩河口水電站目前正處于初期運(yùn)行期，計(jì)劃2023年汛末首次蓄至正常蓄水位2 865.00 m。結(jié)合兩河口水庫(kù)可研階段運(yùn)行方式和雅礱江流域已投產(chǎn)的年調(diào)節(jié)水庫(kù)電站工程實(shí)際調(diào)度運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，兩河口年調(diào)節(jié)水庫(kù)的計(jì)劃運(yùn)行方式為：6～10月按照等流量方式從死水位蓄至正常蓄水位 2 865.00 m，同時(shí)考慮7月底前為長(zhǎng)江中下游預(yù)留防洪庫(kù)容，對(duì)應(yīng)的水位不超過(guò)2 845.90 m，11月、5月為不蓄不供期，12月至次年4月按照等出力方式消落至死水位2 785.00 m。

結(jié)合兩河口水電站建設(shè)前歷年庫(kù)水位情況及兩河口年調(diào)節(jié)水庫(kù)的運(yùn)行方式，推算施工期各時(shí)段水位變化情況如下：

（1） 上年度11月，庫(kù)水位維持在正常蓄水位 2 865.00 m。

（2） 上年度12月至次年1月，庫(kù)水位從正常蓄水位2 865.00 m消落至2 842.00 m。

（3） 2月庫(kù)水位從2 842.00 m消落至2 830.00 m。

（4） 3月庫(kù)水位從2 830.00 m消落至2 813.00 m。

（5） 4月庫(kù)水位從2 813.00 m消落至2 797.00 m。

（6） 5月初至中旬，庫(kù)水位從2 797.00 m消落至死水位2 785.00 m。

（7） 5月中旬至6月中旬，庫(kù)水位維持在死水位 2 785.00 m。

（8） 6～10月，庫(kù)水位從死水位2 785.00 m蓄水至正常蓄水位2 865.00 m。

根據(jù)以上水位情況分析及施工進(jìn)度安排，混凝土圍堰和預(yù)留巖坎拆除可利用的施工時(shí)段安排在1～6月。

3巖坎圍堰拆除爆破方案比選

巖坎圍堰拆除爆破根據(jù)爆破是否分層（分區(qū)或分次）可以分為分層（分區(qū)或分次）爆破、一次爆破方案，根據(jù)裝藥形式不同可以分為鉆孔爆破、集中藥室爆破方案，根據(jù)圍堰內(nèi)側(cè)充水與否可以分為堰內(nèi)不充水、堰內(nèi)充水爆破方案，根據(jù)爆后清渣方式可以分為爆后機(jī)械清渣、集渣坑集渣、水流沖渣等爆破方案。上述只是從某一個(gè)角度來(lái)進(jìn)行分類，涉及到具體的工程，則是爆破方案的綜合運(yùn)用［4］。

圍堰爆破拆除方案設(shè)計(jì)原則主要包括：① 在1～2個(gè)水位消落期完成拆除，盡可能在1個(gè)水位消落期完成；② 盡量減少水下爆破的工程量，使項(xiàng)目工期和項(xiàng)目成本可控；③ 盡量使各階段爆破開挖工程量均勻合理；④ 盡量控制爆破振動(dòng)等有害效應(yīng)影響，確保周圍保護(hù)物的安全［5］。

兩河口混合式抽水蓄能電站上水庫(kù)進(jìn)出水口圍堰拆除高度達(dá)90 m以上，拆除工程量超100萬(wàn)m3，最大水位變幅達(dá)80 m，由于拆除規(guī)模巨大，不適合采用一次性爆破拆除的方案。為適應(yīng)爆區(qū)周邊復(fù)雜環(huán)境，控制爆破有害效應(yīng)影響范圍，減小清渣工作強(qiáng)度，該工程也不適用洞室集中藥包拋擲爆破方案進(jìn)行拆除。巖坎圍堰區(qū)域地質(zhì)條件整體較差，臨水側(cè)多為Ⅵ～Ⅴ類圍巖，巖坎內(nèi)側(cè)瘦身過(guò)多可能會(huì)造成巖坎垮塌事故，破壞防滲帷幕影響堰內(nèi)施工。因此該項(xiàng)目較為適用按高程分區(qū)分塊多次爆破拆除。結(jié)合工程開挖方量巨大、工期緊張、水位變幅大等特點(diǎn)，對(duì)圍堰分區(qū)分塊方式進(jìn)行了分析，初步確定了3種方案：分區(qū)分塊逐層爆破方案、雙防滲帷幕爆破方案、兩個(gè)水位消落期爆破方案。

3.1分區(qū)分塊逐層爆破方案（方案A）

此方案是按照圍堰設(shè)計(jì)體型先水上、后水下分層分區(qū)逐塊爆除，每一層從閘門前到庫(kù)區(qū)方向，劃分為若干個(gè)鉆爆區(qū)，逐區(qū)進(jìn)行爆破施工，如圖1所示。

總體上分3個(gè)階段：第1階段是混凝土圍堰爆破（I區(qū)），干地鉆孔、爆破、出渣，采用松動(dòng)爆破一次性開挖完成，對(duì)于局部大塊采用大型破碎錘進(jìn)行破碎，爆渣采用4 m3液壓反鏟挖裝，30 t自卸汽車運(yùn)輸。第2階段是Ⅱ區(qū)巖坎爆破，隨水位變化開挖，干地鉆孔、爆破、出渣，采用Roc-D7液壓鉆機(jī)鉆孔，4 m3液壓反鏟挖裝，30 t自卸汽車運(yùn)輸。第3階段是Ⅲ區(qū)巖坎爆破，分為4個(gè)區(qū)域：Ⅲ-1、Ⅲ-2區(qū)為防滲帷幕內(nèi)側(cè)削薄，干地鉆孔、爆破、出渣；Ⅲ-3區(qū)為防滲帷幕外側(cè)削薄，干地鉆孔、涉水爆破、干地及水下出渣，水下爆渣可以通過(guò)長(zhǎng)臂反鏟挖掘機(jī)挖到干地后出渣；Ⅲ-4區(qū)為最后一次性爆破，干地鉆孔、水下爆破、干地及水下出渣。

施工機(jī)械生產(chǎn)能力根據(jù)廠家推薦值并參照定額確定，Roc-D7型鉆機(jī)生產(chǎn)率為140 m/（臺(tái)·班），考慮地質(zhì)條件及時(shí)間利用系數(shù)，鉆孔功效可達(dá)200 m/d左右。出渣按一日三班、每天工作20 h考慮，4 m3液壓反鏟挖裝生產(chǎn)力為0.32萬(wàn)m3/d，30 t自卸汽車運(yùn)輸生產(chǎn)力為0.4萬(wàn)m3/d。

（1） 第1階段：混凝土圍堰宜在1月中下旬庫(kù)水位降到2 847.00 m以下后進(jìn)行拆除，該區(qū)域拆除工程量約3.9萬(wàn)m3（高程范圍2 867.00～2 847.00 m）。

對(duì)于混凝土圍堰爆破拆除，采用松動(dòng)爆破一次性開挖完成。為便于鉆孔和裝藥，混凝土圍堰澆筑的時(shí)候要做成臺(tái)階狀，在2 859.00 m高程以下混凝土澆筑時(shí)預(yù)埋6排水平Φ90 mm PVC管（壁厚5.5 mm，內(nèi)徑79 mm），便于后期裝藥，PVC管兩端需設(shè)堵頭，混凝土內(nèi)部一端預(yù)留1 m間距，混凝土堰頂采用潛孔鉆鉆兩排Φ76 mm炮孔，孔深7.5 m。炸藥采用Φ60 mm乳化炸藥，單耗取0.5 kg/m3，炮孔采用梅花形布置，間排距為2.0 m×2.0 m。兩側(cè)永久邊坡采用預(yù)裂爆破，QZJ-100B型支架式鉆機(jī)造孔，孔徑Φ76 mm，鉆孔深度根據(jù)梯段高度和坡比計(jì)算確定。炮孔布置示意見圖2。

根據(jù)以上設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)鉆取主炮孔約200個(gè)，鉆取預(yù)裂孔約40個(gè)，預(yù)埋水平孔約600個(gè)，炸藥用量約20 t?？紤]到工作面狹窄，鉆機(jī)不好布置，水平孔裝藥也比較費(fèi)時(shí)，鉆孔工期控制在7 d內(nèi)，裝藥聯(lián)網(wǎng)及爆破工期為6 d，出渣工期5 d，總工期控制在18 d內(nèi)。

（2） 第2階段：依據(jù)水位變化情況，2～4月拆除Ⅱ區(qū)（高程范圍2 847.00～2 800.00 m），拆除工程量約65.0萬(wàn)m3。拆除進(jìn)度與水位下降速率匹配，并確保預(yù)留巖坎始終高于水位線1.5～2.0 m，保證干地鉆孔、干地爆破、干地出渣。

Ⅱ區(qū)爆破采用自上而下梯段爆破，由于水位消落速率逐步增大，前期消落速度慢，加上鉆孔過(guò)深后鉆進(jìn)效率低，因此不宜采用20 m以上的分層高度。依據(jù)水位變化，將Ⅱ區(qū)分為3層，分層高度15～17 m。每層開挖，靠上游側(cè)修建臨時(shí)施工便道到開挖底面，出渣通過(guò)反鏟裝運(yùn)。靠堰內(nèi)側(cè)，將爆破石渣推至圍堰基坑，在進(jìn)水口底板平臺(tái)出渣從施工支洞運(yùn)走。

Ⅱ-1區(qū)從2 847.00 m高程開挖到2 832.00 m高程，臺(tái)階高度15 m，拆除工程量為15.1萬(wàn)m3，從堰內(nèi)向堰外劃分為2個(gè)區(qū)塊分次爆破，在水位下降過(guò)程中先爆破防滲帷幕以內(nèi)的區(qū)塊，2月底水位降到2 830.00 m后實(shí)施靠堰外側(cè)區(qū)塊爆破。采用履帶式潛孔鉆鉆垂直孔或傾斜孔，孔徑以90 mm為主（對(duì)于部分出現(xiàn)塌孔的鉆孔，采用跟管鉆機(jī)造孔，PVC-U管護(hù)孔，PVC-U管內(nèi)徑為90 mm），藥卷直徑為70 mm。兩側(cè)永久邊坡采用預(yù)裂爆破，預(yù)裂孔主要采用支架式潛孔鉆造孔，孔徑90 mm，鉆孔深度根據(jù)梯段高度和坡比計(jì)算確定。工程區(qū)巖石以變質(zhì)泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)板巖為主，均為Ⅴ類巖體，單耗取0.5 kg/m3，推算間排距為3.0 m×2.8 m。根據(jù)以上設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)鉆取主炮孔約1 000個(gè)，鉆取預(yù)裂孔約140個(gè)，炸藥用量約77 t，鉆孔工期控制在9 d內(nèi)，裝藥、聯(lián)網(wǎng)及爆破工期為4 d，出渣工期15 d，總工期控制在28 d內(nèi)。

Ⅱ-2區(qū)從2 832.00 m高程開挖至2 815.00 m高程，臺(tái)階高度17 m，拆除工程量為24.0萬(wàn)m3，從堰內(nèi)向堰外劃分為3個(gè)區(qū)塊分次爆破。爆破參數(shù)與Ⅱ-1區(qū)類似。根據(jù)以上設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)取鉆主炮孔數(shù)約1 400個(gè)，鉆取預(yù)裂孔約190個(gè)，炸藥用量約120 t，鉆孔工期控制在15 d內(nèi)，裝藥、聯(lián)網(wǎng)及爆破工期為6 d，出渣工期24 d，總工期控制在45 d內(nèi)。

Ⅱ-3區(qū)從2 815.00 m高程開挖至2 800.00 m高程，臺(tái)階高度15 m，拆除工程量為25.9萬(wàn)m3，從堰內(nèi)向堰外劃分為3個(gè)區(qū)塊分次爆破。Ⅳ類和Ⅴ類巖體，單耗取0.5 kg/m3，推算間排距為3.0 m×2.8 m；Ⅲ類巖體單耗取0.6 kg/m3，推算間排距為2.8 m×2.5 m。根據(jù)以上設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)鉆取主炮孔數(shù)約1 700個(gè)，鉆取預(yù)裂孔約250個(gè)，炸藥用量約145 t，鉆孔工期控制在16 d，裝藥、聯(lián)網(wǎng)及爆破工期為6 d，出渣工期26 d，總工期控制在48 d內(nèi)。

（3） 第3階段：5～7月拆除Ⅲ區(qū)（高程范圍2 800.00～2 772.00 m），拆除工程量約37.5萬(wàn)m3，分為4個(gè)區(qū)域爆破。

Ⅲ-1區(qū)為防滲帷幕內(nèi)側(cè)削薄上層，高程范圍2 800.00～2 786.00 m，工程量約8.3萬(wàn)m3，從堰內(nèi)向堰外劃分為2個(gè)區(qū)塊分次爆破。鉆爆參數(shù)同Ⅱ區(qū)Ⅲ類巖體爆破，預(yù)計(jì)鉆取主炮孔數(shù)約750個(gè)，鉆取預(yù)裂孔約110個(gè)，炸藥用量約50 t，鉆孔工期控制在6 d，裝藥、聯(lián)網(wǎng)及爆破工期為3 d，出渣工期8 d，總工期控制在17 d內(nèi)。

Ⅲ-2區(qū)為防滲帷幕內(nèi)側(cè)削薄下層，高程范圍2 786.00～2 772.00 m，工程量約6.8萬(wàn)m3，從堰內(nèi)向堰外劃分為2個(gè)區(qū)塊分次爆破。鉆爆參數(shù)同Ⅱ區(qū)Ⅲ類巖體爆破，預(yù)計(jì)鉆取主炮孔數(shù)約660個(gè)，鉆取預(yù)裂孔約110個(gè)，炸藥用量約42 t，鉆孔工期控制在5 d內(nèi)，裝藥、聯(lián)網(wǎng)及爆破工期為3 d，出渣工期7 d，總工期控制在15 d內(nèi)。

Ⅲ-3區(qū)為防滲帷幕外側(cè)削薄，該區(qū)域工程量約17.9萬(wàn)m3。該區(qū)域地質(zhì)條件以Ⅴ類巖體為主，含少量Ⅳ類巖體，考慮到開挖時(shí)水深僅2 m（水位位于死水位的情況），單耗取0.7 kg/m3，推算間排距為3.0 m×2 m。預(yù)計(jì)鉆取主炮孔數(shù)約1 900個(gè)，鉆取預(yù)裂孔約200個(gè)，炸藥用量約130 t，鉆孔工期控制在17 d內(nèi)，裝藥、聯(lián)網(wǎng)及爆破工期為6 d，出渣工期20 d，總工期控制在43 d內(nèi)。

Ⅲ-4區(qū)為最后一次性爆破，該區(qū)域工程量約4.5萬(wàn)m3。該區(qū)域地質(zhì)條件以Ⅲ類巖體為主，單耗取0.8 kg/m3，推算間排距為2.6 m×2.0 m。預(yù)計(jì)鉆取主炮孔數(shù)約300個(gè)，鉆取預(yù)裂孔約26個(gè)，炸藥用量約36 t，鉆孔工期控制在4 d內(nèi)，裝藥、聯(lián)網(wǎng)及爆破工期為3 d，出渣工期6 d，總工期控制在13 d內(nèi)。

依據(jù)以上分區(qū)分塊拆除設(shè)計(jì)及施工工期估算，提出具體分區(qū)分塊拆除規(guī)劃如圖3所示。由圖3可知：1月下旬混凝土圍堰開挖完成，5月下旬巖坎Ⅱ區(qū)開挖完成，7月中旬巖坎Ⅲ區(qū)開挖完成。為了滿足工期要求，需加大Ⅲ區(qū)開挖鉆孔設(shè)備、清渣設(shè)備和施工人員投入，或通過(guò)調(diào)節(jié)庫(kù)水位，維持死水位到7月中旬。

3.2雙防滲帷幕爆破方案（方案B）

方案A工期較為緊張的是Ⅲ區(qū)，需通過(guò)調(diào)度維持死水位到7月中旬才能完成開挖，但是因兩河口水庫(kù)通常7月就有洪水到來(lái)，故難以實(shí)現(xiàn)。因此提出在圍堰拆除上一年度水位消落期布設(shè)兩道防滲帷幕的方案，另外一道防滲帷幕從堰外2 828.00 m高程打孔布設(shè)，這樣可以在保證Ⅲ-3區(qū)穩(wěn)定的條件下，大幅減少Ⅲ區(qū)水下爆破和水下清渣的方量，如圖4所示，總體上分3個(gè)階段。

第1階段是混凝土圍堰爆破（Ⅰ區(qū)），同方案A；第2階段是Ⅱ區(qū)巖坎爆破，隨水位變化開挖，和方案A基本相同，對(duì)于Ⅱ-3內(nèi)部削薄的區(qū)塊，范圍可以擴(kuò)大到第2層防滲帷幕的位置，內(nèi)部削薄區(qū)塊可不用等待水位下降到該層底高程以下后即可實(shí)施爆破，從而大幅提升開挖效率；第3階段是Ⅲ區(qū)巖坎爆破，和方案A一樣也是分4個(gè)區(qū)域爆破，但是將最終一次性爆破的Ⅲ-4區(qū)前移到第2道防滲帷幕的位置。

按照此方案，Ⅲ-1區(qū)為防滲帷幕內(nèi)側(cè)削薄上層，高程范圍2 800.00～2 783.00 m，工程量約15.3萬(wàn)m3，從堰內(nèi)向堰外劃分為2個(gè)區(qū)塊分次爆破。單耗取0.6 kg/m3，推算間排距為2.8 m×2.5 m。預(yù)計(jì)鉆取主炮孔數(shù)約 1 400 個(gè)，鉆取預(yù)裂孔約190個(gè)，炸藥用量約92 t，鉆孔工期控制在10 d內(nèi)，裝藥、聯(lián)網(wǎng)及爆破工期為5 d，出渣工期15 d，總工期控制在30 d內(nèi)。

Ⅲ-2區(qū)為防滲帷幕內(nèi)側(cè)削薄下層，高程范圍 2 786.00～2 772.00 m，工程量約7.5萬(wàn)m3，從堰內(nèi)向堰外劃分為2個(gè)區(qū)塊分次爆破。單耗取0.6 kg/m3，推算間排距為2.8 m×2.5 m。預(yù)計(jì)鉆取主炮孔數(shù)約970個(gè)，鉆取預(yù)裂孔約150個(gè)，炸藥用量約46 t，鉆孔工期控制在6 d內(nèi)，裝藥、聯(lián)網(wǎng)及爆破工期為3 d，出渣工期8 d，總工期控制在17 d內(nèi)。

Ⅲ-3區(qū)為防滲帷幕外側(cè)削薄，工程量約10.7萬(wàn)m3，該區(qū)域主要為Ⅴ類巖體，考慮到開挖時(shí)水深僅2 m，單耗取0.7 kg/m3，推算間排距為3.0 m×2.0 m。預(yù)計(jì)鉆取主炮孔數(shù)約1 200個(gè)，鉆取預(yù)裂孔約120個(gè)，炸藥用量約75 t，鉆孔工期控制在10 d內(nèi)，裝藥、聯(lián)網(wǎng)及爆破工期為4 d，出渣工期14 d，總工期控制在28 d內(nèi)。

Ⅲ-4區(qū)為最后一次性爆破，工程量約4.0萬(wàn)m3。該區(qū)域地質(zhì)條件以Ⅳ和Ⅴ類巖體為主，考慮到開挖時(shí)水深僅2 m，單耗取0.7 kg/m3，推算間排距為3.0 m×2.0 m。鉆取主炮孔數(shù)約250個(gè)，鉆取預(yù)裂孔約26個(gè)，炸藥用量約29 t，鉆孔工期控制在3 d內(nèi)，裝藥、聯(lián)網(wǎng)及爆破工期為3 d，出渣工期6 d，總工期控制在12 d內(nèi)。

依據(jù)以上分區(qū)分塊拆除設(shè)計(jì)及施工工期估算，提出具體分區(qū)分塊拆除規(guī)劃如圖5所示。由圖5可知：1月下旬混凝土圍堰開挖完成，5月上旬巖坎Ⅱ區(qū)開挖完成，6月中旬巖坎Ⅲ區(qū)開挖完成。故方案B在投入足量施工資源的條件下，可以滿足工期要求。

3.3兩個(gè)水位消落期爆破方案（方案C）

由于此圍堰開挖方量巨大，方案A和方案B都需要加大施工資源的投入（特別是方案A中對(duì)于涉水爆破的區(qū)塊，即使投入足夠資源，也難以滿足工期要求），或者延長(zhǎng)死水位維持時(shí)間等方式，以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)水位消落期內(nèi)完成圍堰的開挖。在不影響兩河口混合抽水蓄能電站施工關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)工期的情況下，也可以考慮兩個(gè)水位消落期完成開挖。同理，方案B也布置兩道防滲帷幕，根據(jù)方案B的工期安排特點(diǎn)，Ⅱ-1～Ⅱ-3區(qū)均為隨水位消落完成開挖，工期較為緊張的是Ⅲ區(qū)開挖，故方案C將2 800.00 m高程以下開挖分為兩個(gè)部分：堰內(nèi)削薄部分作為第1個(gè)消落期開挖區(qū)域；堰外部分作為第2個(gè)消落期開挖區(qū)域。第1個(gè)消落期開挖完成前需要完成堰內(nèi)混凝土澆筑及金屬結(jié)構(gòu)安裝，閘門具備下閘擋水條件，如圖6所示。

3.3.1第1個(gè)水位消落期開挖

第1個(gè)水位消落期開挖總體上分為3個(gè)階段：第1階段是混凝土圍堰爆破（I區(qū)），干地鉆孔、爆破、出渣；第2階段是Ⅱ區(qū)巖坎爆破，隨水位變化開挖，干地鉆孔、爆破、出渣；第3階段是Ⅲ區(qū)巖坎爆破，分為兩個(gè)區(qū)域，均為干地鉆孔、爆破、出渣。

第1階段同方案A。第2階段開挖2 847.00～2 800.00 m高程范圍巖坎，分為3個(gè)區(qū)（Ⅱ-1～Ⅱ-3）區(qū)，和方案B的Ⅱ-1～Ⅱ-3區(qū)開挖基本相同。第3階段開挖2 800.00～2 772.00 m高程范圍巖坎，分為兩個(gè)區(qū)（Ⅲ-1～Ⅲ-2區(qū)），為圍堰內(nèi)側(cè)削薄區(qū)域，均為干地鉆孔、干地爆破、干地出渣，其分期分塊方式及爆破參數(shù)與方案B基本相同。

依據(jù)以上分區(qū)分塊拆除設(shè)計(jì)及施工工期估算，提出具體分區(qū)分塊拆除規(guī)劃如圖7所示。由圖7可知：1月下旬混凝土圍堰開挖完成，5月上旬巖坎Ⅱ區(qū)開挖完成，6月上旬巖坎Ⅲ區(qū)開挖完成。故方案C可在6月水位上漲到2 800.00 m高程以前完成全部開挖工程量。

3.3.2第2個(gè)水位消落期開挖

完成第1個(gè)水位消落期的開挖后，關(guān)閉閘門擋水，待來(lái)年水位下降到2 800.00 m以下后，對(duì)基坑進(jìn)行排水，同步開始余下圍堰鉆孔爆破。第2個(gè)水位消落期開挖分為兩個(gè)區(qū)塊爆破，Ⅳ-1區(qū)為防滲帷幕外側(cè)削薄，Ⅳ-2區(qū)為最后一次性爆破，主要為干地鉆孔、涉水爆破、干地及水下出渣（水下爆渣可以通過(guò)長(zhǎng)臂反鏟挖掘機(jī)挖到干地后出渣）。

Ⅳ區(qū)（高程范圍2 800.00～2 783.00 m）拆除工程量約14.7萬(wàn)m3。其爆破條件及爆破參數(shù)同方案B的Ⅲ-3區(qū)、Ⅲ-4區(qū)。依據(jù)以上分區(qū)分塊拆除設(shè)計(jì)及施工工期估算，提出具體分區(qū)分塊拆除規(guī)劃如圖8所示。由圖8可知：第2個(gè)水位消落期5月下旬Ⅳ-1區(qū)完成開挖，6月上旬Ⅳ-2區(qū)完成開挖，故方案C也可以滿足工期要求。

3.4方案比選

對(duì)各方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較分析，結(jié)果見表1。

方案A的主要優(yōu)點(diǎn)是圍堰本身的安全可控，但最大的缺點(diǎn)是水下爆破及清渣方量大、工期太長(zhǎng)，難以滿足6月完成圍堰拆除的要求。方案B因水下爆破及清渣方量大幅減少，施工難度減小，工期更容易保障。方案C的優(yōu)點(diǎn)是施工資源投入較少，第2個(gè)水位消落期拆除爆破的圍堰離攔污柵等進(jìn)水口結(jié)構(gòu)較遠(yuǎn)，爆破產(chǎn)生的各種有害效應(yīng)更小，也更容易控制，缺點(diǎn)是總體工期較長(zhǎng)，保留的圍堰會(huì)在淹水條件下運(yùn)行近1 a的時(shí)間，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。綜合權(quán)衡利弊，推薦采用方案B（雙防滲帷幕分區(qū)分塊爆破方案）。

4結(jié) 語(yǔ)

兩河口混合抽水蓄能電站若采用巖坎圍堰拆除爆破方案，其拆除方量巨大、庫(kù)水位變幅大、施工工期緊張、地質(zhì)條件復(fù)雜、周邊保護(hù)物眾多，是近年來(lái)難度最大的圍堰拆除爆破。圍繞圍堰爆破拆除關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，開展了電站上水庫(kù)進(jìn)出水口圍堰拆除爆破方案研究，通過(guò)對(duì)圍堰拆除爆破邊界條件、時(shí)間節(jié)點(diǎn)及分區(qū)分塊拆除方式進(jìn)行綜合分析，提出了3種爆破方案，分別是分區(qū)分塊逐層爆破方案、雙防滲帷幕爆破方案、兩個(gè)水位消落期爆破方案。對(duì)各種方案進(jìn)行了初步爆破設(shè)計(jì)和施工組織設(shè)計(jì)，并對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析比較，最終推薦采用雙防滲帷幕的爆破方案。研究成果被兩河口混合式抽水蓄能電站可研報(bào)告所采納。后續(xù)在施工圖階段還應(yīng)結(jié)合施工進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)爆破方案、爆破參數(shù)、防護(hù)方案、施工工藝等進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)在施工過(guò)程中，還應(yīng)進(jìn)行全過(guò)程的爆破安全監(jiān)測(cè)，一方面通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，優(yōu)化調(diào)整爆破方案和爆破參數(shù)；另一方面為保護(hù)物的安全評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

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（編輯：胡旭東）