深水条件下围堰的爆破拆除

景通 胡学中

摘要：赞比亚卡里巴北岸水电站扩机工程发电进水口围堰分三期进行拆除，本文主要简述二期围堰爆破拆除的设计和施工，介绍围堰在深水条件下拆除施工技术的应用，从爆破方案选择、设计、施工组织、安全措施等几方面进行了阐述。同时体现了使用数码雷管及其起爆系统在深水条件下使用的优越性。

关键词：深水条件 围堰爆破拆除

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

1 工程概况

1.1 概述

卡里巴北岸水电站扩机工程进水口围堰体形参数：横断面为倒梯形：底宽42.3m、上口宽约60.3m，左岸边坡坡比1:0.5～1:0.75～1:1.2逐渐过渡、右岸边坡坡比1:0.5，纵向桩号为CHO-55～CHO-120,开挖长度约65m、高差约20m，其中围堰顶部的覆盖层厚度约3m，CHO-86.75为高喷防渗芯墙轴线。拆除时堰体顶水位高程约EL.485m、进水口开挖的底板高为EL.468.5m。拆除爆破方量约5万m3。

根据卡里巴扩机工程总进度要求，整个围堰拆除爆破时间为2011年11月1日～2013年3月31日。

1.2 水文条件

二期围堰拆除预计在2012年4月下旬进行，拆除时水库水位接近正常蓄水位EL.485m高程, 基本与基岩顶板高程持平，高于进水口底板高程（468.5m）约17m。

1.3 工程地质条件

引水明渠的地层岩性主要为寒武系黑云母片麻岩、长石石英岩及第四系全新统松散堆积物。本区覆盖层厚度3m左右，为含块、碎石沙土层，其中碎块石含量约5~10％，块径一般为5～10cm，最大的块径超过1m，成份以黑云母片麻岩为主，少量石英岩；所夹沙土以中粗沙为主，含量35～40％ ，稍密，较湿。覆盖层整体结构松散，应属中等～强透水层。下伏基岩为黑云母片麻岩，基岩顶板高程485m左右，岩体弱风化深度15～20m。

2 爆破方案的选择

进水口围堰拆除主要采用爆破的方式进行，周边区域采用光面爆破或预裂爆破的方式进行。进水口围堰分三期进行拆除,一期围堰拆除完成后，必须等进水口所有的混凝土施工及其金属结构安装作业全部完成并调试完成后，才能对二期围堰进行拆除。

二期围堰，纵向桩号为CH0-070～CH0-087，长度约17m，该区域采用100B潜孔钻进行钻孔，围堰下游面钻水平预裂孔与爆破孔，沿防渗墙轴线钻垂直孔，最后装药一次性起爆。

起爆前，为了保护进水口迎水面混凝土及拦污栅等金属结构件，必须对围堰内侧充水，当充水水位高程与围堰外侧水位相同（即围堰内侧水位高程为EL.485，水深约17m）后，才能对围堰进行爆破。爆破碴体先使用长臂反铲进行清挖运至弃碴场，剩余部分使用水上抓斗船清挖，由运渣船装运至邻近的库区湾叉内。二期围堰拆除及清碴工作完成后，开始对三期围堰进行拆除。

3 爆破设计

3.1 最大单响药量的确定

根据施工需要，卡里巴进水口二期围堰拆除需要一次性爆破成功，爆破过程必须保证原有发电进口及新进水口建筑物的安全及电厂的正常运行，所以必须对爆破波的振速进行控制，即以实测质点振速小于或等于允许质点振速来判断。根据萨道夫公式

V=K(Q1/3/D)α

反算可得出最大单响药量。

根据进口引渠爆破多次的实际检测及振动测试，K值取150，α值取1.5。

爆破振动防护目标与爆区之间的距离D见表1。

表1

综合分析围堰爆破拆除时周围建筑物、构筑物及机电设备等需要保护物的受力特征及距离爆区的相对位置等因素，卡里巴水电站提出允许质点振动速度Vm控制标准见表2。

现分别将D、Vm代入萨道夫公式反算得出最大单响药量，通过计算结果对比，取Qm=23.8kg。

表2

3.2 二期围堰的爆破参数

3.2.1 底板及边坡边界的水平预裂爆破参数

钻孔直径Φ76mm、孔深h≈3～14.5m、孔距a=0.6m、装药直径约3φ18mm，堵塞长度L=1.5m，线装药密度q≈540～720g/m，最大单孔药量Q≈4～11kg，最大单响药量22kg。在临近的大坝的右岸边坡及底部10m范围，预裂孔距减小为40cm，以起到减小单响药量及加强隔振的作用。

3.2.2 围堰以内水平孔爆破参数

钻孔直径Φ76mm、孔深h≈3～14.5m、孔距a=1.5m、排距b=1.5m、装药直径φ65mm，线装药密度q=3.85kg/m，堵塞长度L=1.5m。最大单孔药量Q≈46.3kg，为了确保围堰周围建筑物、构筑物的安全及机电设备的正常运行，每个孔内分为两个岩石时差，所以最大单响药量23.15kg。

3.2.3 防渗墙垂直钻孔爆破参数

钻孔直径Φ76mm、孔深h≈3～12m、孔距a=1.5m、装药直径3φ32mm，线装药密度q=2.25kg/m，堵塞长度L=1.5m。最大单孔药量Q≈23.6kg，最大单响药量23.6kg。

3.3 装药结构

主爆孔与预裂孔装药均按连续不偶合装药,为了使孔内炸药能更好的传爆，每个孔内均使用10g/m的导爆索。深孔装药时为了减小单响药量，药包中部使用无纺布袋（内装细沙）隔开，于是孔内形成孔口段和孔底段，每段装主、副起爆体各一个，每段用两发数码雷管起爆；浅眼爆破用一发数码雷管起爆。

3.4 联网起爆方式

为了预防产生盲炮，保证起爆网路安全起爆，达到减震目的，同时消除孔内起爆雷管自身延时毫秒数的误差，防止爆破振动叠加,二期围堰采用非洲AEL炸药公司生产的数码雷管及其起爆系统。联网应控制在最大单响药量范围内，同时起爆的孔数应在应由最大单响药量决定,所以围堰后内水平孔采用一孔两响，底板及边坡边界的水平预裂孔采用两孔一响，防渗墙垂直钻孔采用单孔单响的方式。装药完成后将所有雷管脚线全部拉至围堰顶部按照装药时的编号统一进行编码并联网，最后起爆。

4 施工工艺及爆破控制措施

4.1施工工艺流程

施工准备→工作平台搭设→施工测量→钻孔定位、编号→钻机就位→钻孔→炮孔检查→爆破器材准备→装药→炮孔堵塞→雷管编码并联网、同时向围堰内侧充水→布设安全岗哨→检查充水水位高程达到设计要求→起爆信号→起爆→爆破情况检查→解除警戒

4.2 爆破减震措施

为了确保被保护对象的安全，进一步减小爆破振动，采用以下减震措施：

1）采用数码雷管及其数码雷管起爆系统，并严格控制单段起爆药量不超过最大单响药量，以减小爆破振动。

2）通过爆破试验，选取合理的微差起爆的间隔时间，保证爆破后的岩石能得到充分松动，消除围岩夹制作用。

3）装药过程中严格按照爆破设计进行，雷管编号一定要仔细，防止编错或重复编码，造成单响药量而增大爆破振动。

3）为降低爆破振动对边坡的影响，在主爆孔爆破前对围堰周边首先进行预裂。

4）采用爆破地震效应较小的爆破方式和方向。在深孔爆破中，最小抵抗线方向爆破地震效应最小，而与最小抵抗线相反方向，地震的强度最大，侧向地震强度居中。沿炮孔边线方向比垂直该连线方向的质点振度要小。

二期围堰爆破典型爆破震动波形图

5 结语

卡里巴北岸水电站阔机工程进水口二期围堰拆除爆破借鉴了同类工程的爆破参数和经验，并邀请国内爆破专家做了详细的爆破设计，使围堰爆破在安全、快速的情况下进行。同时，引进了非洲炸药公司AEL公司的高安全性、精准起爆的数码雷管起爆系统，实现和完成了复杂延时爆破网路的设计，并且设计参数实现了计算机化，避免了人为输入导致的出错可能性，为本次围堰成功爆破提供了有力的保证。

参考资料

[1]赞比亚卡里巴北岸水电站扩机工程进水口围堰拆除爆破设计方案.2011.

[2]郭进平等编．新编爆破工程实用技术大全．北京：光明日报出版社，2002

[3]GB6722—86爆破安全规程．北京：人民交通出版社，1986

[4]刘殿中等编．工程爆破实用手册．北京：冶金工业出版社，2003

[5]赞比亚卡里巴北岸水电站扩机工程详细设计报告（工程地质）. 2008.

作者简介：

景通（1981～ ），男，本科，中国水利水电第十一局有限公司工程师，从事水利水电工程施工技术与管理工作。

胡学中（1972～ ），男，本科，中国水利水电第十一局有限公司工程师，从事水利水电工程施工技术与管理工作。