大型導流洞進出口圍堰水下拆除爆破施工工法

葉 明 聶文俊

(中國水利水電第六工程局有限公司 丹東 118002)

1 前言

大型導流洞進出口圍堰周圍環境復雜，水下部分一般采用預留巖埂、漿砌石、混凝土等一種或幾種型式的組合，基礎進行灌漿等防滲處理，導流洞施工完成后，圍堰需要進行水下爆破拆除。

本工法在龍灘、小灣等多個工程成功應用，之后又在溪洛渡水電站左、右岸導流洞進出口圍堰拆除中進行技術創新，取得了良好的效果。

2 工法特點

a.本工法針對不同的圍堰采取上部垂直孔、下部水平孔相結合的布孔方式，個性化設計，有效降低了水平孔施工難度，加快了施工進度。

b.本工法采用高單耗、低單響的設計思路。高精度雷管在導流洞圍堰拆除中顯示出優越性，對保證爆堆和最低缺口的形成起到了重要作用，同時高精度雷管腳線的高強度、耐摩擦對于有高速水流的復雜爆破，有很強的實用性。

c.本工法采用炸藥單耗按需分配的精細爆破控制技術。

3 工法適用范圍

本工法適用于大中型水電站導流洞進出口圍堰水下拆除爆破施工。

4 工藝原理

根據圍堰的不同結構和不同的拆除時段采取個性化精細爆破設計。首先完成水平面以上的拆除，水下部分拆除，根據圍堰特點，采用水平孔的布孔方式或上部垂直孔、下部水平孔的布孔方式，一次性爆破拆除。采用高單耗、低單響的設計思路，根據圍堰與保護物距離的遠近，將爆區分成不同區域并采取不同的爆破參數(鉆孔布置、炸藥單耗、單段藥量、裝藥結構等)，對炸藥單耗進行按需合理分配，對網絡進行精心設計，通過高精度塑料導爆管雷管接力起爆技術，嚴格控制單段藥量，精細控制爆破。

5 工藝流程和操作要點

5.1 工藝流程

5.1.1 圍堰拆除工藝流程

圍堰拆除工藝流程為:爆破參數設計→水平孔排架搭設→測量放樣→樣架搭設與檢查→造孔施工→驗孔→裝藥→聯網起爆。

5.1.2 工藝流程施工中需注意的事項

a.在爆破設計階段，需由測量人員根據布孔圖及原始地形圖進行詳細的切剖面，計算每個孔的詳細孔深。

b.嚴格控制孔位偏差。施工過程中，施工人員及時檢查、修正鉆孔角度，并做好自檢記錄表格，質檢人員及時抽檢。

c.巖石差時孔內需及時插入PVC管。

5.2 施工操作要點

5.2.1 爆破參數設計

根據堰體結構形狀、巖石特性以及爆破需要達到的效果，確定爆破設計參數。

5.2.1.1 水平主爆孔爆破參數

炮孔直徑為110～135mm。孔距和排距根據其單位耗藥量大小來確定，自上而下逐漸加密，底部的間排距為1.25m×1.25m左右，頂部的間排距為1.5m×1.5m左右，水平孔鉆孔向下傾斜5°。主爆孔的堵塞長度為:當間排距為1.5m時，取1～1.2m;當間排距為1.25m時，取 0.8～1.0m;當間排距為 1.0m時，取0.8m。堵塞物為袋裝沙和黃泥。

炸藥單耗按照爆破后是否沖渣過流及水位條件等因素綜合確定。當要求爆渣不大于40cm的占60%以上，以順利實現沖渣過流時，最低單耗宜在1.5～2.0kg/m3之間，底部和堰體前部約束比較大的部位，單耗值大于2.0kg/m3。炸藥宜選用特種防水高爆藥卷，連續裝藥。

5.2.1.2 垂直孔爆破參數

垂直孔鉆孔直徑為110～120mm。如果是漿砌片石則不超深。漿砌片石孔距a與排距b取a×b=2.0m×2.5m，混凝土面板間距取2m。炸藥宜選用特種防水高爆藥卷，連續裝藥，單耗為0.7～1kg/m3，孔口堵塞長度為0.8～1.2m，采用粘土或袋裝沙堵塞。

5.2.1.3 預裂孔爆破參數

水平與裂孔向下傾斜5°鉆孔，間距為1.0m，線裝藥密度為450g/m，孔口堵塞長度為0.5m，采用導爆索將φ32藥卷綁扎成串狀的裝藥結構。

5.2.2 起爆網路設計

5.2.2.1 設計原則

a.起爆網路的單響藥量應滿足震動的安全要求。根據周圍建筑物允許震速，由爆破震動速度公式反算允許單段藥量，單響藥量一般控制在300kg以內。

b.在單響藥量嚴格控制的情況下，同一排的相鄰段、前后排的相鄰孔盡量不出現重段和串段現象。

c.整個網路傳爆雷管全部傳爆或者絕大多數傳爆后，第一響的炮孔才能起爆。

d.若同排炮孔發生重段爆破，單響藥量產生的震動速度值不超過30cm/s的校核標準。

e.合理選擇最先起爆點及爆渣拋擲方向。

5.2.2.2 爆破器材選擇

圍堰拆除宜采用由高精度塑料導爆管雷管組成的非電接力式起爆網路。為確保接力起爆網路的安全、可靠，原則上孔內起爆應選用高段別雷管，孔外傳爆選用低段別雷管，同時孔內高段別雷管的延時誤差應小于排間雷管的延時。

5.2.3 鉆孔施工

5.2.3.1 測量放線

腳手架平臺搭設驗收合格后，由專業測量人員采用全站儀按照設計圖紙要求逐孔放樣，用紅油漆在巖石邊坡上將各孔孔位做好標記，同時標識孔的方向，并且由施工人員將提前做好的孔口標記牌掛在相對應孔位旁邊的排架鋼管上面。

5.2.3.2 鉆機定位

嚴格按照設計要求的孔位、孔向和測量放樣情況進行鉆機的就位和調正，所有水平孔向下傾斜的角度均為5°，開孔之前采用定型三角樣架和水平尺控制傾斜角度，將三角樣架斜邊緊貼鉆機，長直角邊上放置水平尺量測水平面，從而調整鉆孔角度， 鉆孔角度檢查時采用坡度規。

5.2.3.3 造孔施工

水平孔主要采用100B型風動鉆機和YG—80型錨索鉆機造孔，垂直孔采用CM351鉆機造孔。

鉆孔過程中，嚴格進行精度控制，及時逐孔、逐項進行檢查，并分別在鉆進到1.0m、3.0m、10.0m和孔底后，對鉆機鉆孔角度進行檢查、校核。如果孔位、孔向、孔深均超過標準值，采用水泥砂漿封堵、待強后，重新鉆孔。驗收合格后，向孔內插入PVC管，孔口用提前預制好的木楔子和棉紗堵塞保護。

5.2.4 裝藥

5.2.4.1 驗孔與清孔

先按設計對孔位進行編號、掛牌，對照設計孔深進行再次驗孔。如存在炮孔堵塞，用高壓風水沖洗孔，必要時進行重新掃孔處理，確保炸藥裝到孔底。

5.2.4.2 裝藥

先裝水平爆破孔，再裝垂直孔，最后裝預裂孔。

水平孔和預裂孔自上而下逐排裝藥，垂直孔自下游向上游逐排裝藥，預裂孔自上而下逐孔裝藥。

5.2.4.3 堵塞

選擇袋裝沙和黃泥作為堵塞材料，涌水孔用袋裝沙堵塞。在堵塞前加工好沙袋，沙袋采用紗布制作直徑80mm、長20cm，每個裝入70%沙子，系好袋口。黃泥隨裝隨加工，人工搓成長10cm、直徑80mm的土卷。

5.2.5 網路聯接

按設計依次為先左右、后自下至上聯接，預裂孔單獨聯接后再統一上網，巖埂區域聯接后再聯接漿砌石，最后是面板混凝土，直至起爆點。接力雷管采用膠管包裹保護。

6 材料與設備

圍堰拆除施工根據斷面大小、工程量及工期合理安排勞動力資源。

7 質量控制

a.測量放樣時機、放樣內容要滿足現場鉆孔作業的要求，放樣完成后，測量人員必須向現場技術人員進行交底。

b.嚴格按照設計要求的孔位、孔向和測量放樣情況進行鉆機的就位和調正，確保鉆機固定牢固、穩定，在鉆進過程中不得出現輕微晃動、偏移等影響鉆孔位置和角度的現象。

c.在鉆孔的過程中，必須及時逐孔、逐項進行檢查，并分別在鉆進到1.0m、3.0m、10.0m和孔底后，對鉆機鉆孔角度進行檢查、校核。

d.鉆孔完畢后，施工隊伍先自檢，然后由質檢部門和監理工程師進行終孔驗收，主要檢查孔深、孔向和孔間排距3項指標。

e.爆前對實際起爆網路進行模擬試驗，聯網人員必須經過培訓及技術交底，并嚴格按設計要求進行聯接和網路保護。網路聯接過程中，應設專人跟班檢查，防止錯接或漏接，網路聯接完成后應由多人組成的檢查組進行全面檢查，確保無誤后方可起爆。

8 安全防護措施

a.為減少沖渣對進口閘門的影響，在每個導流洞洞內進口段垂直導流洞方向各設置2道擋渣坎。

b.采用堰內充水條件下爆破防護方式，充水為擋渣坎至閘門之間洞段，水位高度為3m。

c.對被保護建筑物進行飛石防護。一是覆蓋防護，就是在爆破體上用沙袋或其他材料進行覆蓋;二是保護性防護，即在被保護建筑或構筑物進行防護。

d.爆破警戒半徑為800m，爆破前安全部應通知監理、業主單位協調對爆破警戒范圍內的高排架作業及其他施工活動暫停作業。爆破施工過程做好下安全措施:

?按照有關規定，對易燃易爆物品、火工產品的運輸、加工、保管、使用等環節執行施工局專項規章制度。炸藥、雷管和油料的運輸，按照公安部門對易燃易爆物資運輸的有關規定執行，并接受當地公安部門的審查和檢查;

?從炸藥運入現場開始，應劃定裝運警戒區，實行封閉管理，并掛牌說明裝藥區、非裝藥施工人員不得進入。建立嚴格的火工材料領退制度及炸藥發放制度。警戒區內應禁止煙火;搬運爆破器材應輕拿輕放，不應沖撞起爆藥包;

?有足夠的照明設施保證作業安全;

?爆破警戒范圍按設計確定，在危險區邊界應設有明顯標志，并派出崗哨;

?爆后應超過5min方準許檢查人員進入爆破作業地點;如不能確認有無盲炮，應經15min后才能進入爆區檢查。發現盲炮及其他險情，應及時上報或處理;處理前應在現場設立危險標志，并采取相應的安全措施，無關人員不應接近。

9 環保措施

根據工程施工的特點和工程的施工環境，嚴格遵守招標文件中提出的有關環境保護的要求，嚴格遵守《中華人民共和國環境保護法》、《中華人民共和國水污染防治法》、《中華人民共和國大氣污染防治法》、《中華人民共和國噪聲污染防治法》、《中華人民共和國水土保持法》等一系列有關環境保護和水土保持法律、法規和規章，做好施工區和生活營地的環境保護工作，堅持“以防為主、防治結合、綜合治理、化害為利”的原則。

a.鉆孔設備選用效率高、噪聲底的設備，鉆孔作業時，大型鉆孔設備必須配備除塵裝置。

b.所有施工棄渣嚴格按招標文件指定的場地和堆存方式有序棄存。

c.在工程施工期間，對噪聲、揚塵、振動、廢水和廢棄物進行全面控制，最大限度地減少施工活動給周圍環境造成的不利影響。生活污水、施工廢水處理后達到污水綜合排放標準。

10 效益分析

成功的爆破拆除，將大大減少爆破后的工作量，縮短工期，創造出巨大的社會效益與經濟效益，并推動我國圍堰精細爆破理論與技術的發展。

11 應用實例

11.1 溪洛渡水電站左岸導流洞進口圍堰

溪洛渡水電站左岸3條導流洞進口圍堰總長為450m，重力壩式結構，下部為巖埂，上部為漿砌石。在弱風化完整巖體上澆筑1.5m厚C20毛石混凝土粘合層，漿砌石迎水面澆筑60cm厚C20混凝土防滲面板。進口圍堰總拆除高度為39m，總拆除16.5萬m3。進口圍堰在汛期關門放炮，實行分批爆破，在爆破順序上，先爆進口圍堰，再爆破出口圍堰，條件具備一個爆破一個，直至最后一次爆破。左岸1～3號導流洞進口圍堰爆破后均實現了瞬間過流。

11.2 溪洛渡水電站左岸導流洞出口圍堰

溪洛渡水電站左岸導流洞出口圍堰總長400m。結構與進口相似，總拆除高度為41m，總拆除25.4萬m3。布孔方案全部由上部垂直孔(漿砌石)、下部水平孔(巖埂)構成。出口圍堰在汛后均提閘開門爆破。實行分批爆破，在爆破順序上，先爆進口圍堰，再爆破出口圍堰，條件具備一個爆破一個，直至最后一次爆破，順利實現了過流。

11.3 錦屏二級水電站導流隧洞進出口圍堰

錦屏二級水電站導流隧洞進出口圍堰為重力壩式結構，圍堰上部采用漿砌石結構，下部預留巖埂。圍堰基礎澆筑C20毛石混凝土結合層，混凝土上面為漿砌石堰體。進口圍堰長62m，圍堰總長66m。漿砌石堰體迎水面澆筑60cm厚C20混凝土防滲面板。圍堰下部巖埂采用帷幕灌漿達到基巖防滲要求。進口圍堰總拆除高度為17.5m，總拆除6200m3。出口圍堰總拆除高度為18m，總拆除6000m3。

進出口圍堰均采用垂直孔分三層的爆破拆除方案。第一、二層拆除到水面以上2m高度，為水上一般土巖爆破作業;最后一層為水下一次性爆破拆除作業。

進出口圍堰于2008年11月14日中午同時起爆，在低水頭不利沖渣的條件下，成功實現直接沖渣、過流。