電廠圍堰拆除精細爆破

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 周圍環境

待拆除的圍堰位于貴州省天柱縣清水江白市水力發電廠大壩的下游。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筑物，位于河道的中部，距消力池約30 m。

1.2 構筑物結構

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，底部標高244 m。 消力池圍堰為異形棱臺，主體是一個正斜面梯臺，其右側中后端連結一個三棱直角錐體，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（含左側底座寬0.5 m）；高度為9.4 m。結構體有低密度配筋。

1.3 工程特點和要求

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

（2）爆破拆除施工過程中電廠要保持正常發電工作狀態，起爆時間只有安排在臨時調停的時間段進行。爆破的次數安排要盡量少，每次爆破的時間要短。

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

（4）施工時間是雨季，清水江的水位較高，發電廠 3臺機組正常發電工作，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。當機組停機蓄水時水位下降至246.3 m左右，水位變化較大。不利于爆破施工作業。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。

2 爆破設計與施工

2.1 爆破拆除方案選擇

鑒于本工程工程量不太大，但拆除物結構特殊，施工環境較復雜，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。拆除爆破總體方案如下：

（1）采用小孔徑和大孔徑相結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行（以高出發電機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趕不上工期的難點，及潛孔鉆難于上圍堰頂面作業的問題。下層采用潛孔鉆作業，能加快進度，爆破到位。由于分層位于電廠機組工作的常水位以上，爆破施工不影響電廠的正常生產。

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

（3）對消力池圍堰異型結構作鉆爆輔助設計。使爆破充分、徹底、安全。

（4）整個工程分兩次進行爆破。減少警戒次數，減輕對周圍環境的影響。

（5）爆破面方向選擇在主要保護物的反方向。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電廠房。

2.2 爆破參數設計

2.2.1 尾水圍堰爆破參數

（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，兩側間距等分；在左側分層界線（炸高4.4 m底線）布1水平孔。排距0.8 m，排數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個垂直孔，孔距1.6 m；1個傾斜孔，斜孔按負擔的面積間距等分。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24排，水平孔布置在左側距垂直炮孔底部 0.9 m處，孔深3.5～4.8 m。對錐體部位從倒數第1～5排各布置1個輔助孔，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

第一次爆破參數見表1、表2。

第二次爆破參數見表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

表2 消力池圍堰上層爆破參數

表3 尾水圍堰下層爆破參數

表4 消力池圍堰下層爆破參數

2.2.3 爆破施工技術措施

上層頂面采用小孔鉆垂直孔或斜孔，消力池圍堰右側錐體部分布輔助斜孔，為使爆后的臺面平整，在圍堰左側分層界線鉆一排光爆孔，單耗0.8 kg/m3。采用連續裝藥，孔口堵塞。分段延時逐排爆破。結構體有配筋，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小挖機進入臺面清碴。

下層采用潛孔鉆鉆孔，對消力池圍堰右側的錐臺部分進行綜合布孔和裝藥設計,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。按孔負擔的爆破體積分配裝藥，采用連續不偶合裝藥或間隔裝藥。孔內裝藥為底部加強、口部減量，即將裝藥長度三等分上段減量20%加強到底部。分段延時逐排起爆。為保護保留的端墻，每層后排留排距的70%作保護層。精心設計，精心施工。

2.3 起爆網路

采用導爆管雷管起爆網路。尾水圍堰、消力池圍堰拆除爆破，共分兩次進行，第一次同時進行上層爆破，第二次同時進行下層爆破。因為每個圍堰(爆區)每一次（一層）爆破起爆的雷管段數都較多，排數多達 17～40排，完全采用雷管段別延時難以滿足起爆要求。故每個爆區分別采用導爆管雷管孔內、孔外延時起爆網路，孔內裝高段別的MS10雷管，孔外裝低段別的毫秒雷管。孔外對于Φ40 mm炮孔接低段別的MS2雷管，排間延時均為25毫秒，上層水平光爆孔較垂直孔延時一排起爆；對于Φ90 mm炮孔接低段別的MS3雷管，排間延時均為50毫秒。爆區間采用MS5進行延時。孔間、排間和爆區間的傳爆元件均使用兩發導爆管雷管并聯，并對雷管進行包裹保護，起爆干線用兩條導爆管敷設至起爆站。

2.4 爆破安全措施

本次拆除爆破，采用排間毫秒延時起爆法，最大一段藥量為尾水圍堰下層同排3個炮孔起爆的藥量39 kg，爆點距中控室最近距離為115 m，根據爆區地質情況，基礎爆破K值取116.4，地震波衰減系數α取1.74。計算得本次拆除爆破時中控室的質點振速為 0.25 cm/s，小于安全允許值，爆破是安全的。

（1）爆破時，分別在電廠中控室、壩頂最近點設置測振儀進行監測。

（2）對爆體精細測量和布孔，確保實際最小抵抗線不小于設計值，加強填塞質量，當填塞的長度小于抵抗線時孔口加砂袋覆蓋。

（3）對與拆除物相連的端墻采取預留保護，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）嚴格落實安全警戒措施，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產損失。

3 爆破效果與體會

3.1 爆破效果

爆破時對發電廠房、大壩等重要部位進行了爆破振動監測，測得發電廠中控室爆破最大質點振動速度為 0.23 cm/s，大壩頂面最大振動速度為0.3 cm/s，符合國家安全標準。兩次爆破均未對周邊保護物造成任何損害，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。經河床打撈清理構筑物拆除高程達到設計要求，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）本工程構筑物爆破拆除經過精心設計，精心施工，整體分兩次爆破，滿足了環境、施工條件和建設單位的要求，工程爆破拆除高效、按期完成。

（2）對特殊結構拆除物的爆破采取針對性的設計，采用淺孔和深孔爆破相結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面。