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        逐孔孔內(nèi)多段延期爆破拆除混凝土縱向圍堰

        2014-03-22 02:26:16張漢才易理輝單志國(guó)任才清
        采礦技術(shù) 2014年5期
        關(guān)鍵詞:飛石閘墩網(wǎng)路

        王 升,張漢才,易理輝 ,單志國(guó),任才清

        (1.湖南長(zhǎng)工工程建設(shè)有限公司, 湖南 長(zhǎng)沙 410003; 2.湖南金能爆破工程有限公司,湖南 長(zhǎng)沙 410012; 3.國(guó)防科技大學(xué) 指揮軍官基礎(chǔ)教育學(xué)院, 湖南 長(zhǎng)沙 410003)

        1 工程概況

        湘祁水電站樞紐工程位于湘江干流,電站1#機(jī)組已投產(chǎn)發(fā)電,2#~4#機(jī)組正在安裝,二期弧門在運(yùn)行調(diào)試,其他配套建設(shè)進(jìn)入收尾階段,需拆除一二期縱向圍堰。設(shè)計(jì)單位要求縱向砼圍堰上游段拆除至68.00 m高程,縱向砼圍堰下游段拆除至63.50 m高程,總拆除方量約6000 m3。要求確保電站正常發(fā)電,確保大壩結(jié)構(gòu)安全,確保周圍建筑物安全及人員安全。爆破后爆渣粒徑滿足水下清碴要求,保證行洪及壩基安全。

        1.1 工程結(jié)構(gòu)

        縱向砼圍堰上游段為鋼筋混凝土圍堰,長(zhǎng)111.25 m,呈南北走向,與東西向電站溢洪壩在8#閘墩處垂直相接,按施工分倉(cāng)線共分為7段。圍堰堰頂高程77.00 m,目前水位74.50 m。施工時(shí)已考慮后期爆破拆除需要,上游縱向圍堰與永久建筑物相接處設(shè)兩層共4 cm厚中壓閉孔泡沫板將臨時(shí)圍堰與永久建筑物隔離。

        縱向砼圍堰下游段為素混凝土結(jié)構(gòu),長(zhǎng)92.90 m,呈南北走向與東西向電站大壩在8#閘墩永久導(dǎo)墻處垂直相接,按施工分倉(cāng)線共分為6段。堰頂高程76.25 ~72.00 m,目前水位為68.0 m。圍堰平面布置如圖1。

        1.2 工程特點(diǎn)

        爆破區(qū)域距離發(fā)電廠房115 m,廠房中控室、升壓站精密儀器開關(guān)對(duì)爆破振動(dòng)要求高。上游縱向圍堰與8#閘墩緊密相接,縱向砼圍堰下游段與8#閘墩隔導(dǎo)墻距離13.53 m。圍堰結(jié)構(gòu)復(fù)雜,形狀不規(guī)則,圍堰大部份在水下,最小抵抗線難以確定,水下鉆孔施工困難,安全要求高,工期緊張。

        圖1 縱向圍堰平面布置

        2 爆破方案選擇

        根據(jù)周圍環(huán)境,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工程要求,采用中深孔水下減弱拋擲爆破方式分段進(jìn)行控制爆破拆除,水下清碴方式清理爆渣。上游圍堰與溢洪壩閘墩相接處,下游圍堰與保留導(dǎo)墻相接處鉆減震空孔。為降低爆破振動(dòng),確保廠房及大壩安全,采用孔內(nèi)分段裝藥結(jié)構(gòu),逐孔孔內(nèi)多段延期微差起爆技術(shù),有效控制單段起爆藥量。采取覆蓋、遮擋、開啟弧門等措施,防止爆破飛石,水擊波,涌浪對(duì)被保護(hù)目標(biāo)造成破壞。

        3 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

        3.1 爆破參數(shù)

        炮孔孔徑為110 mm,主要爆破技術(shù)參數(shù)見表1。

        表1 爆破技術(shù)參數(shù)

        3.2 裝藥結(jié)構(gòu)

        各孔采用分段不耦合裝藥結(jié)構(gòu)。下游圍堰中間孔3段裝藥,邊孔2段裝藥;上游圍堰中間孔4段裝藥,邊孔3段裝藥,各段裝藥分別安裝起爆雷管。各段間用巖屑填塞。裝藥結(jié)構(gòu)見圖2~圖3所示。

        4 起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)

        4.1 設(shè)計(jì)原則

        起爆網(wǎng)路的單段藥量應(yīng)滿足爆破振動(dòng)的安全要求;在單段藥量嚴(yán)格控制的情況下,同一排相鄰段、前后排的相鄰孔不能出現(xiàn)重段和串段現(xiàn)象;整個(gè)傳爆信號(hào)絕大部分進(jìn)孔以后第一段才能起爆。

        圖2 下游縱向圍堰ⅢⅣⅤ段裝藥結(jié)構(gòu)

        4.2 起爆方案

        為減低爆破振動(dòng)、改善爆破效果,采用逐孔、孔內(nèi)分段延期起爆的方式。起爆順序:上下游圍堰按施工分倉(cāng)段爆破。單段圍堰按先外排孔后中間孔,孔內(nèi)從上至下順序起爆。

        4.3 雷管的選擇

        本工程選用普通毫秒段非電導(dǎo)爆管雷管。為達(dá)到排間不重段,同一排相鄰的孔間不重段的目的,根據(jù)裝藥結(jié)構(gòu),孔內(nèi)起爆雷管選用MS-9、10、11、12段,孔外傳爆接力雷管自東向西從第2孔選用MS-3、4、5段,依次向后連接各孔裝藥,形成起爆網(wǎng)路。

        4.4 網(wǎng)路保護(hù)

        為防止爆破飛石及雷管破片損傷起爆網(wǎng)路,孔外接力傳爆接雷管先用膠布包纏,用一定長(zhǎng)度的廢舊膠管包裹保護(hù),用廢舊紙箱板、草簾、竹架板覆蓋防護(hù)。

        5 爆破安全設(shè)計(jì)

        5.1 爆破飛石和水中沖擊波

        (1) 一般水深大于6 m時(shí),水下爆破飛石很難飛出水面,為保證爆破效果,炸藥單耗適當(dāng)取大些;對(duì)于水深小于6 m的部分,炸藥單耗可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況適當(dāng)減小。上游圍堰水深6.5 m。下游圍堰水深5.50 m。采用逐孔逐排分段微差控制爆破,大大減小了一次起爆藥量,且圍堰位于湘江中間,水下爆破飛石可以忽略。

        (2) 控制爆破飛石防護(hù)措施。加強(qiáng)孔口封堵,保證一定的孔口填塞長(zhǎng)度,并嚴(yán)格控制填塞質(zhì)量。采用竹跳板、鋼絲網(wǎng)、安全網(wǎng)、彩條布等材料對(duì)出露水面的區(qū)域進(jìn)行覆蓋遮擋。對(duì)近岸建筑、暫時(shí)無法轉(zhuǎn)移的設(shè)備、設(shè)施等,可在迎飛石方向采用鋼板、竹跳板等作立體遮護(hù)。緊鄰爆區(qū)的閘墩采用柔性墊層(廢舊輪胎等)和剛性墊層組合防護(hù)。每個(gè)防護(hù)層固定并緊貼在保護(hù)體上面。

        (3) 爆破水中沖擊波防護(hù)。目前國(guó)內(nèi)外進(jìn)行水下工程爆破時(shí)。對(duì)于沖擊波通常采用庫(kù)爾公式計(jì)算沖擊波壓力峰值,并以此來判斷船舶、建筑物和人員、魚類的受傷程度。但水下爆破無論采用哪種爆破方式,由于爆破方式和邊界條件的不同,庫(kù)爾公式的假設(shè)條件、能量平衡關(guān)系已不存在,而且沖擊波的形成,經(jīng)過多次折射和反射,具有極為復(fù)雜的關(guān)系,要從理論計(jì)算是很困難的。水下鉆孔爆破大多采用群藥包,其爆炸能量除用來破碎混凝土形成地震波和掀起很高的水花外,由于破碎巖石并不形成氣泡,沖擊波則是通過巖石和爆炸沖擊波沖出炮孔傳至水中,離爆源某點(diǎn)的沖擊波壓力是群藥包共同作用的結(jié)果。對(duì)于水中鉆孔爆破產(chǎn)生的沖擊波按爆破安全規(guī)程對(duì)人員船舶安全允許距離確定為500 m。根據(jù)縱向圍堰與大壩垂直相接的特點(diǎn),爆破沖擊波的作用方向與大壩平行,爆破時(shí)經(jīng)業(yè)主同意大壩泄孔閘弧門可以臨時(shí)開啟,可有效減小水中沖擊波對(duì)弧門的破壞影響。

        圖3 上游縱向圍堰裝藥結(jié)構(gòu)

        5.2 爆破振動(dòng)

        根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《爆破安全規(guī)程》中各類建筑物和構(gòu)筑物所允許的安全震動(dòng)速度的規(guī)定,參照類似工程,本工程需保護(hù)建構(gòu)筑物的安全震動(dòng)速度確定如下:溢流壩:5 cm/s;水電站升壓站:0.5 cm/s;中控室:0.5 cm/s;發(fā)電設(shè)備廠房:0.5 cm/s;船閘: 5 cm/s;上下游左右護(hù)岸:5 cm/s;圍堰壩端:12 cm/s;民房:2 cm/s。

        爆破振動(dòng)速度校核通常都采用薩道夫斯基經(jīng)驗(yàn)公式,對(duì)于建構(gòu)物拆除爆破,由于采用多個(gè)小藥量多藥包且采用微差起爆技術(shù),藥包又布置在不同部位及高度,根據(jù)大量的實(shí)踐研究,在拆除爆破振動(dòng)安全校核時(shí)需在經(jīng)驗(yàn)公式基礎(chǔ)上乘以修正系數(shù)能更準(zhǔn)確地反映爆破振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)速度。按最不利的廠房中控室校核爆破振動(dòng)速度,廠房中控室距最近爆破點(diǎn)115 m,單段起爆藥量18 kg,k=150 ,k′=0.25??梢詽M足爆破振動(dòng)安全要求。

        本工程嚴(yán)格控制爆破最大單段起爆藥量,采用逐孔孔內(nèi)分段起爆,最大單孔藥量18 kg。嚴(yán)格按設(shè)計(jì)的孔外接力傳爆雷管連接起爆破網(wǎng)絡(luò)使起爆網(wǎng)路處于可控狀態(tài)。上游下縱向圍堰與閘墩、導(dǎo)墻相接處,隔0.5 m設(shè)置110 mm減震空孔。

        圖4 起爆網(wǎng)路

        6 爆破效果分析

        自2012年4月7日開始下游爆破,爆破后爆堆較高。未完全沉入水中,出現(xiàn)部分大塊。經(jīng)分析認(rèn)為一是由于下游水位較低,而爆破拆除高度較大,二是排距稍大造成影響。隨后及時(shí)調(diào)整孔網(wǎng)參數(shù)減小排距到1.0 m,爆渣粒徑明顯減少,爆堆高度降低。上游圍堰根據(jù)調(diào)整后的參數(shù)施工,爆破后爆堆全部沉入水中。經(jīng)最后水下清渣,清渣工程量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于應(yīng)有工程量,大部分爆渣已隨水流沖入下游河床,經(jīng)驗(yàn)收符合建設(shè)單位要求。

        除上游斜坡段爆破時(shí)出現(xiàn)向上的部分飛石外,其他各段基本未看到爆破飛石,各處遮擋防護(hù)未受到破壞影響,爆破飛石在可控范圍之內(nèi)。在保證機(jī)組發(fā)電基本要求前提下,與建設(shè)單位協(xié)商在爆破時(shí)開啟閘墩弧門,按爆破規(guī)程及設(shè)計(jì)要求設(shè)置安全警戒范圍,爆破水中沖擊波未造成破壞。

        施工前由業(yè)主安排第三方進(jìn)行爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)。施工中進(jìn)行了多次監(jiān)測(cè)(見表2),第三方監(jiān)測(cè)報(bào)告結(jié)論認(rèn)為:

        (1) 湘祁水電站爆破振動(dòng)速度監(jiān)測(cè),每次監(jiān)測(cè)與每個(gè)測(cè)點(diǎn)的爆破震動(dòng)速度都是符合國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)的。

        (2) 湘祁水電站混凝土圍堰爆破拆除,采取先水上后水下,由遠(yuǎn)至近(相對(duì)重要構(gòu)筑物)分區(qū)(以伸縮縫為界)施工,在爆破振動(dòng)速度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,逐步調(diào)整爆破參數(shù)與裝藥結(jié)構(gòu),優(yōu)化網(wǎng)路設(shè)計(jì)。既取得了好的爆破破碎效果,同時(shí)又控制了爆破震動(dòng)符合國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)。

        表2 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果

        7 結(jié) 論

        圍堰拆除爆破布孔時(shí)孔網(wǎng)參數(shù)不可過大,孔、排距控制在1.0~1.5 m為宜。在今后的爆破工程實(shí)踐中,在條件允許的情況下還是應(yīng)當(dāng)采用高精度數(shù)碼雷管,更加精確地控制微差時(shí)間,從而真正實(shí)現(xiàn)逐孔多段延期起爆,保證爆破振動(dòng)安全。在保證爆破效果的前提下,采用不耦合裝藥,設(shè)置大孔徑減震空孔等多種綜合措施,可以較好地降低爆破振動(dòng)危害。

        參考文獻(xiàn):

        [1]吳新霞,沙保衛(wèi).白蓮河抽水蓄能電站取水口圍堰拆除爆破控制標(biāo)準(zhǔn)研究[J].爆破,2010,27(1):99-102.

        [2]汪旭光.爆破設(shè)計(jì)與施工[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2011:681-689..

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