蒼溪航電工程導(dǎo)沙坎上部混凝土拆除爆破技術(shù)

張靖平

(葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，四川成都 610091)

1 工程概況

蒼溪航電樞紐位于四川省境內(nèi)的嘉陵江中上游河段，其上、下游分別與亭子口、沙溪兩梯級(jí)電站相銜接;電站樞紐位于四川省蒼溪縣城上游約3 km，212國(guó)道從壩區(qū)左岸通過(guò)，右岸有地方道路經(jīng)過(guò)。

蒼溪航電樞紐為河床式電站，總裝機(jī)容量為66 MW，共安裝3臺(tái)單機(jī)容量22 MW 的貫流燈泡式機(jī)組。工程等級(jí)為Ⅲ等，主要建筑物為3級(jí)，次要建筑物為4級(jí)，臨時(shí)建筑物為5級(jí)。樞紐建筑物從左到右分別為土石壩段、接頭壩段、河床式廠(chǎng)房壩段、一孔沖沙閘、兩孔泄洪閘、水力自控翻板壩段和船閘。壩頂高程390.8 m，壩頂總長(zhǎng)度為515.7 m。

導(dǎo)沙坎在施工期作為左岸工程廠(chǎng)房施工的枯期上游圍堰，在2011年汛后，導(dǎo)沙坎368～373.5 m 高程的混凝土加高部分需進(jìn)行拆除，以滿(mǎn)足廠(chǎng)房進(jìn)水發(fā)電的要求。拆除部分的混凝土高度為5.5 m，寬度為3 m，軸向長(zhǎng)度約162 m，混凝土拆除工程量約2770 m3(圖1)。

高程368～368.6 m 為寬220 cm、M15砂漿砌筑的混凝土預(yù)制塊。預(yù)制塊尺寸為厚20 cm、長(zhǎng)50 cm、寬度為50 cm 和25 cm 兩種規(guī)格。其他部分均為C15素混凝土。

拆除體呈折線(xiàn)形布置，按結(jié)構(gòu)分縫共分為9塊導(dǎo)沙坎段，按從下游至上游編號(hào)順序，第1段(即下游端結(jié)構(gòu)段)與泄洪沖沙閘和廠(chǎng)房進(jìn)水口閘墩相連，第8、9段(即上游端結(jié)構(gòu)段)與進(jìn)水渠混凝土斜面護(hù)坡相連(圖2)。

圖1 導(dǎo)沙坎拆除部位平面布置圖

圖2 導(dǎo)沙坎拆除結(jié)構(gòu)斷面圖

2 爆破拆除的技術(shù)特點(diǎn)和難點(diǎn)

(1)進(jìn)行導(dǎo)沙坎拆除時(shí)，廠(chǎng)房?jī)?nèi)正在進(jìn)行水輪發(fā)電機(jī)組的安裝，進(jìn)水口檢修閘門(mén)已經(jīng)下閘。需要控制拆除爆破對(duì)附近建筑物及設(shè)備的振動(dòng)影響。

(2)下游端與泄洪沖沙閘緊鄰的一段混凝土體拆除時(shí)應(yīng)盡量避免拆除塊落到泄洪沖沙閘孔處。

(3)因附近有當(dāng)?shù)孛穹亢蛷S(chǎng)房鋼網(wǎng)架彩鋼瓦屋面，還有布置于下游側(cè)的施工塔機(jī)和廠(chǎng)房?jī)?nèi)的機(jī)電設(shè)備，爆破時(shí)需很好地控制爆破飛石。

(4)導(dǎo)沙坎加高部分的最大拆除高度為5.5 m?？紤]到出渣的方便，需確定合理的爆破參數(shù)以控制爆破后混凝土塊體的粒徑。

3 爆破拆除總體方案

根據(jù)導(dǎo)沙坎與相鄰建筑物結(jié)構(gòu)布置情況，并考慮相鄰建筑物的安全，最終采用爆破拆除和人工拆除相結(jié)合的方法。對(duì)于第1段和第2段(緊鄰泄洪沖沙閘)，爆破拆除方向朝向進(jìn)水渠內(nèi)，爆渣采用人工和機(jī)械運(yùn)出;第3段至第9段爆破拆除方向朝向?qū)晨采嫌?，通過(guò)修建的上游施工道路采用機(jī)械設(shè)備將爆渣運(yùn)至棄渣場(chǎng)。爆破拆除實(shí)施時(shí)，分段作業(yè)。除緊鄰邊坡的混凝土體孔深、孔距隨邊坡坡比變化外，脫離邊坡的混凝土體垂直鉆孔深度按4.4 m 控制。

在上部混凝土體爆破完畢，對(duì)于未爆動(dòng)的混凝土體及砌筑的預(yù)制塊采用小炮作業(yè)或人工用風(fēng)鎬撬挖。

4 具體實(shí)施情況

4.1 爆破設(shè)計(jì)

(1)最小抵抗線(xiàn)取W=1 m。

(2)孔距a=1.3 m，第一排排距b=0.9 m，第二排排距b=1 m(圖3)。

圖3 炮孔平面布置圖

(3)炮眼直徑d=90 mm，炮眼深度L=4.4 m(圖4)。

圖4 炮孔剖面圖

(4)單位用藥量。

取q=350～400 g/m3(在爆破試驗(yàn)段取q=350 g/m3，生產(chǎn)性試驗(yàn)后，部分調(diào)整到450～550 g/m3)。

(5)炮孔布置及分層裝藥。

炮孔布置原則:力求炮眼排列規(guī)則與整齊，將藥包均勻地分布于爆破體中，以保證爆破后破碎的塊度均勻。爆破體寬3 m，在導(dǎo)沙坎軸線(xiàn)方向布置兩排垂直孔，前后排炮眼呈三角(梅花)形排列。

爆破孔采用分層裝藥，空氣間隔。將炸藥按間隔距離綁在竹片上(用導(dǎo)爆索引爆)，然后送入孔內(nèi)。

(6)裝藥與堵塞。

控制爆破飛石和爆渣的倒向，裝藥按照爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，一般單孔裝藥量為2.8 kg/孔，底部加強(qiáng)裝藥600 g。

藥包安放好后立即進(jìn)行堵塞，堵塞材料選用帶有一定濕度(含水量15%～20%)的粘土或砂子與粘土混合物。使用炮泥時(shí)，炮眼孔口部分的堵塞用木棍分層堵塞搗實(shí)。堵塞長(zhǎng)度為90 cm。為控制大塊率，在堵長(zhǎng)的中間裝100 g 藥量。

(7)連網(wǎng)。

采用導(dǎo)爆管網(wǎng)路。為確保導(dǎo)爆管網(wǎng)路安全起爆，采用雙發(fā)導(dǎo)爆管聯(lián)接。連網(wǎng)情況見(jiàn)圖5。

(8)起爆。

為滿(mǎn)足爆破震動(dòng)安全的需要，采用毫秒微差起爆技術(shù)，逐孔分段起爆。

圖5 起爆網(wǎng)路圖

4.2 爆破振動(dòng)分析

因爆破而引起的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度可按薩道夫斯基公式計(jì)算:

式中 v 為介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度，cm/s;Q 為同段起爆的最大藥量，kg;R 為爆心距，即測(cè)點(diǎn)至爆源的距離，m;α為地震波衰減系數(shù)，與地質(zhì)條件有關(guān)，近區(qū)為1.5～2，遠(yuǎn)區(qū)為1～1.5;K 為介質(zhì)性質(zhì)系數(shù)，與介質(zhì)性質(zhì)、爆破方法等因素有關(guān)。一般K=50～350，巖土介質(zhì)松軟時(shí)取大值。

表1 爆區(qū)不同巖石性質(zhì)的K、α值表

本次拆除爆破爆源距3#機(jī)進(jìn)水口和泄洪沖沙閘閘墩較近，特別是已經(jīng)安裝好的進(jìn)水口檢修閘門(mén)，故將3#機(jī)進(jìn)水口閘門(mén)作為主要保護(hù)建筑物(距爆心距離約25 m)。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，該部位的安全質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度按v≤5 cm/s 控制。

按k=(50+150)/2=100(cm/s)

α=(1.3+1.5)/2=1.4

v=5(cm/s)

Q=4 kg

代入得:R=13.5 m

根據(jù)計(jì)算，在距3#機(jī)進(jìn)水口和泄洪沖沙閘閘墩13.5 m 的地方，單響藥量4 kg 的爆破作業(yè)不會(huì)對(duì)3#機(jī)進(jìn)水口閘門(mén)造成影響，可以滿(mǎn)足爆破地震安全速度的要求。

4.3 拆除控制爆破飛石距離計(jì)算

飛石距離按下式計(jì)算。

式中 V 為飛石初速，m/s;W 為最小抵抗線(xiàn)，m;S為飛石最遠(yuǎn)距離，m;g 為重力加速度，m/s2。

臨近閘門(mén)的單孔藥量按1.1 kg、最小抵抗線(xiàn)按1 m 考慮，經(jīng)計(jì)算，飛石距離為45 m。

4.4 實(shí)施結(jié)果

實(shí)施中按上述方法進(jìn)行操作，達(dá)到了預(yù)期拆除目的，飛石及地震波均未對(duì)被保護(hù)物構(gòu)成傷害，爆破效果較為理想。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)蒼溪航電工程導(dǎo)沙坎上部拆除爆破技術(shù)的成功實(shí)施，保證了工程施工進(jìn)度和施工形象，獲得了有益的經(jīng)驗(yàn)。

(1)在堵塞段中間加裝小藥量，可有效減少大塊率。

(2)對(duì)需保護(hù)的保留體頂面保護(hù)層厚不宜小于1 m，底部加強(qiáng)裝藥不宜大于550 g。

(3)施工快速，質(zhì)量可靠。

(4)對(duì)航電工程上的攔沙坎拆除或小斷面混凝土體拆除，本項(xiàng)目所用的孔網(wǎng)參數(shù)及施工工藝具有一定的代表性，對(duì)于今后類(lèi)似工程具有一定的借鑒意義。

［1］郭進(jìn)平，聶興信.新編爆破工程實(shí)用技術(shù)大全［M］.上海:光明日?qǐng)?bào)出版社，2002年.

［2］陳華騰，鈕強(qiáng)，譚勝禹，張慶書(shū).爆破計(jì)算手冊(cè)［M］.沈陽(yáng):遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1991年.