(武警水電第一總隊(duì) 糯扎渡工程項(xiàng)目部，云南 普洱 665625)

1 工程概況

某水電站工程屬大(1)型 Ⅰ 等工程，主要水工建筑物為一級(jí)建筑物，是一座以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉、養(yǎng)殖和旅游等綜合利用效益的巨型水利水電工程。電站裝機(jī)容量5 850 MW，采用左岸地下式發(fā)電廠房，共安裝9臺(tái)650 MW水輪發(fā)電機(jī)組。大壩為直心墻堆石壩，最大壩高261.5 m，壩頂軸線長(zhǎng)627.87 m，水庫(kù)庫(kù)容237.03億m3，校核洪水下泄流量為37 532 m3/s，設(shè)計(jì)洪水(P=0.1%)下泄流量為27 418 m3/s，最大泄洪功率達(dá)66 940 MW，居國(guó)內(nèi)同類壩型之首。樞紐泄洪建筑物由左岸開敞式溢洪道、左岸泄洪隧洞、右岸泄洪隧洞組成。

右岸泄洪隧洞長(zhǎng)1 077 m，由進(jìn)口有壓洞段、檢修閘門井段、工作閘門井段、無壓洞段及挑流鼻坎段組成。進(jìn)口底板高程為695.00 m，有壓洞段為圓型斷面，襯砌后直徑12.0 m，長(zhǎng)543.449 m；無壓洞段長(zhǎng)385.983 m，標(biāo)準(zhǔn)段為城門洞型，襯砌后斷面尺寸為12.0 m×16.5 m(寬×高)。最大泄量3 313 m3/s，工作閘門最高運(yùn)行水頭達(dá)120 m，閘孔布置為2孔，孔口尺寸5.0 m×8.5 m，閘孔處最大流速39 m/s，出口采用挑流消能。

右岸泄洪洞從2012年4月18日開始過流泄洪，運(yùn)行總時(shí)間近7個(gè)月，約4 000 h，期間閘門經(jīng)過局部開啟和全開全閉多次運(yùn)行操作。由于庫(kù)區(qū)水位高，泄洪流量大，水流沖擊力強(qiáng)，在2015年4月檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)，檢修閘門井后漸變段左孔頂拱混凝土沖毀受損，混凝土保護(hù)層崩落且滲水，對(duì)電站樞紐工程正常運(yùn)行造成了影響，需進(jìn)行爆破拆除。

拆除區(qū)域斷面見圖1。

圖1 拆除區(qū)域斷面

2 拆除方案制定

2.1 施工難點(diǎn)

拆除的受損混凝土距離檢修閘門僅7.45 m，水電站已經(jīng)下閘蓄水發(fā)電，檢修閘門承受到約80 m的工作水頭壓力。通過分析拆除目標(biāo)體，拆除面臨如下難題：

(1)拆除體已經(jīng)下墜，本身處于失穩(wěn)狀態(tài)；

(2)拆除體上下有兩層鋼筋，會(huì)嚴(yán)重影響鉆孔施工；

(3)拆除體兩層鋼筋之間的砂漿混凝土，經(jīng)過下墜的剪切變形，后期又經(jīng)過灌漿加固，但加固情況難以準(zhǔn)確估量，存在很大的不確定因素；

(4)拆除爆破需要保證閘門的安全；

(5)拆除爆破不能對(duì)周邊的混凝土永久結(jié)構(gòu)造成損壞；

(6)作為應(yīng)急搶險(xiǎn)工程，要求工期盡可能短；

(7)該部位工作面狹小，施工機(jī)械難以有效進(jìn)入。

2.2 施工方案確定

綜合現(xiàn)場(chǎng)施工難點(diǎn)，經(jīng)過分析研究，決定采用人工機(jī)械拆除與鉆孔爆破拆除相結(jié)合的綜合拆除方案。為避免爆破過程中鋼筋對(duì)被爆體產(chǎn)生較大約束，正式爆破前需對(duì)已經(jīng)破損混凝土部位出露的鋼筋予以切割清除；破損部位出露的鋼筋混凝土人工采用風(fēng)鎬、切割機(jī)等設(shè)備挖除?，F(xiàn)場(chǎng)在檢修閘門井后漸變段受損混凝土上、下游已經(jīng)人工挖出寬50 cm、深50～100 cm的深槽，中間部位的鋼筋混凝土已經(jīng)處于懸空的臨界狀態(tài)。當(dāng)完成中間的表面鋼筋混凝土拆除后，可能在中間形成類似“穹頂”或平頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)形態(tài)。針對(duì)可能出現(xiàn)的這兩種形態(tài)下剩余部分的混凝土拆除，擬定了兩種方案。①方案一中以上、下游已經(jīng)形成的深槽為臨空面，水平分割條塊，后退式逐步拆除；②方案二中以形成的“穹頂”為臨空面，采用環(huán)形分塊，中心部位為臨空面，向四周爆破的逐步拆除方案。經(jīng)過分析論證，確定采用方案一水平分割條塊，后退式逐步拆除，可以邊爆破邊支護(hù)，對(duì)于頂拱的安全更為有利，且對(duì)條塊的進(jìn)一步細(xì)分更有優(yōu)勢(shì)。

爆破方案選擇以上、下游已經(jīng)形成的混凝土深槽為臨空面，從下游向上游爆破。按一般松動(dòng)爆破設(shè)計(jì)，每次爆破的分塊小于2.0 m，爆破次數(shù)根據(jù)實(shí)際情況確定。爆破鉆孔以向上的直孔或小角度斜孔為主，2號(hào)乳化炸藥裝藥，采用袋裝砂封堵炮孔，采用非電毫秒微差順序起爆網(wǎng)路，嚴(yán)格控制爆破單段藥量，電雷管起爆。

3 爆破拆除順序

后漸變段頂拱受損混凝土頂部基巖灌漿完成后，開始安排拆除頂拱受損混凝土，先采用人工配合機(jī)械拆除。從上下游同時(shí)拆除中間變形脫落部分，然后按照頂板爆破設(shè)計(jì)鉆設(shè)爆破孔，爆破鉆設(shè)完成并驗(yàn)收合格后，分次爆破拆除剩余待拆除混凝土。

檢修閘室后漸變段頂板施工順序?yàn)椋鹤鳂I(yè)排架修復(fù)→排架緩沖保護(hù)→變形脫落體人工拆除→檢查驗(yàn)收→爆破鉆孔→底板、邊墻保護(hù)→第一炮裝藥聯(lián)網(wǎng)→排架緩沖保護(hù)→爆破出渣→緩沖保護(hù)拆除與排架平臺(tái)調(diào)整→爆破鉆孔→第二炮裝藥聯(lián)網(wǎng)→排架緩沖保護(hù)→第二炮爆破出渣→緩沖保護(hù)拆除與排架平臺(tái)調(diào)整→下一循環(huán)。

4 爆破設(shè)計(jì)

4.1 參數(shù)設(shè)計(jì)

(1)孔徑：50 mm。

(2)孔深：1.1 m左右(當(dāng)下層鋼筋混凝土被剝離后，只剩下素混凝土加上層鋼筋混凝土，實(shí)際法向厚度將會(huì)小于1.2 m，實(shí)際鉆孔需要進(jìn)入上層鋼筋混凝土，炮孔底部與巖面接觸部位預(yù)留一定厚度，初步確定預(yù)留10 cm，因此鉆孔的理論深度為1.1 m。實(shí)際施工中，預(yù)拆除的厚度難以精確確定，還有兩邊的斜孔具有一定的斜率，因此根據(jù)具體的位置，局部的鉆孔深度會(huì)大于1.1 m)。

(3)堵塞長(zhǎng)度：爆破孔0.3 m，光爆孔0.2 m。

(4)單孔藥量：爆破孔0.3～0.45 kg。

(5)單耗：0.5～1.0 kg/m3。

(6)最大單段藥量：小于1 kg。

(7)單孔負(fù)擔(dān)體積：V=0.45 kg÷0.8g/m3=0.562 5 m3。

(8)單孔負(fù)擔(dān)面積：S=0.562 5 m3÷1.2 m=0.468 75 m2。

根據(jù)單孔負(fù)擔(dān)面積推算間排距為：a×b=0.7 m×0.6 m，此時(shí)單孔負(fù)擔(dān)面積為0.42 m2，考慮到爆破區(qū)域大致為8 m×5 m的矩形體，為了布孔方便，分區(qū)合理，間排距按照a×b=0.75 m×0.6 m的矩形布置，此時(shí)單孔負(fù)擔(dān)面積為0.45 m2，小于0.468 75 m2，單耗滿足要求。

排距為0.6 m，則每次爆破的排數(shù)為1～3排，控制分區(qū)寬度小于2.0 m?？拙酁?.75 m，則每排孔數(shù)約為9個(gè)，其中光爆孔2個(gè)，爆破7個(gè)。周邊采用光面爆破，間距0.3 m，孔深1.1 m左右，線裝藥密度小于150 g/m。

炮孔平面布置見圖2。

圖2 炮孔平面布置(單位:m)

4.2 裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

每孔裝0.3～0.45 kgΦ32 mm乳化炸藥，根據(jù)炮孔深度不同，小于1.0 m的炮孔裝1節(jié)，大于1.0 m炮孔裝1.5節(jié)，連續(xù)裝藥，裝在孔底，堵塞長(zhǎng)度大于30 cm，每孔兩發(fā)雷管，插入底部1節(jié)炸藥中心位置，做防水處理并用防水膠布綁扎密實(shí)。

爆破孔裝藥結(jié)構(gòu)示意見圖3。

圖3 爆破孔裝藥結(jié)構(gòu)示意

每孔1/2節(jié)Φ32 mm乳化炸藥，根據(jù)炮孔深度不同，分段間隔裝藥，雙根導(dǎo)爆索綁扎裝藥，線裝藥密度150 g/m，每孔兩發(fā)雷管，做防水處理并用防水膠布與導(dǎo)爆索緊密綁扎結(jié)實(shí)。堵塞長(zhǎng)度大于20 cm。

鑒于該工程的爆破孔均為向上的垂直孔或斜孔，所有的裝藥結(jié)構(gòu)都在其他場(chǎng)地加工完成，均采用竹片綁扎好。待鉆孔結(jié)束后，對(duì)炮孔進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后，將綁扎好的裝藥結(jié)構(gòu)插入炮孔，袋裝砂堵塞，而后實(shí)施爆破。

光爆孔裝藥結(jié)構(gòu)示意見圖4。

圖4 光爆孔裝藥結(jié)構(gòu)示意

4.3 起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

根據(jù)專家咨詢會(huì)的意見，爆破振動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn)由以前的5 cm/s調(diào)整為1.5 cm/s，基于此控制標(biāo)準(zhǔn)，單響藥量必須控制在1 kg以內(nèi)，爆破常規(guī)的“一把抓”難以滿足安全要求，因此采用孔內(nèi)高段，孔外接力的非電起爆網(wǎng)路，嚴(yán)格做到單孔單響。按照目前的裝藥結(jié)構(gòu)，單孔藥量為0.3～0.45 kg，按照單孔單響設(shè)計(jì)，最大單段藥量可以控制在0.5 kg以內(nèi)，以滿足爆破安全要求，且還有相當(dāng)?shù)母挥喽取?/p>

孔內(nèi)雷管：雙發(fā)MS13段；排間雷管：雙發(fā)MS5段；段間雷管：MS3段；采用雙發(fā)電雷管起爆。分多次爆破，第1次和第2次爆破為試驗(yàn)爆破，采用小藥量、低單耗、低單響進(jìn)行試驗(yàn)， 初定只起爆一排；后續(xù)爆破利用上次爆破的臨空面依次起爆，每次爆破控制在2排。

起爆網(wǎng)絡(luò)布置見圖5。

圖5 起爆網(wǎng)絡(luò)布置

當(dāng)前設(shè)計(jì)采用非電微差毫秒順序起爆網(wǎng)路，單孔單響設(shè)計(jì)，既有孔內(nèi)雷管，也有孔外雷管，操作難度較大。采用這種設(shè)計(jì)的原因是缺乏爆破經(jīng)驗(yàn)。為了確保周圍的閘門等保護(hù)物安全，只能采用最保守的爆破設(shè)計(jì)。在實(shí)際施工中，擬初期采用審慎試驗(yàn)爆破，試驗(yàn)爆破的單響藥量控制在1 kg以內(nèi)，進(jìn)行嚴(yán)格的爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)，根據(jù)試驗(yàn)和監(jiān)測(cè)結(jié)果，再對(duì)起爆網(wǎng)路進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

如果可以控制到3～5孔一響，則整個(gè)網(wǎng)路采用MS1、MS3、MS5、MS7、MS9、MS11.....，不設(shè)孔外雷管，孔內(nèi)完成分段起爆，“一把抓”網(wǎng)路，在確保周圍保護(hù)物安全的情況下，可以大大簡(jiǎn)化爆破施工。

5 作業(yè)平臺(tái)設(shè)計(jì)

利用灌漿平臺(tái)施工，固結(jié)灌漿及排水孔施工完成后，需修整施工作業(yè)平臺(tái)，對(duì)腳手架平臺(tái)進(jìn)行加固調(diào)整。先修復(fù)已移動(dòng)或破損的木方，并采用鐵絲綁扎牢固，確保平臺(tái)滿鋪整齊。腳手架采用Φ48 mm普通鋼管加固，按照0.75 m×0.75 m間排距調(diào)整，排架步距1.2 m，腳手架兩側(cè)與邊墻混凝土頂緊，腳手架立桿利用模板頂托支撐木方頂緊已破損混凝土，木方支撐由縱向調(diào)整為橫向，以便逐段拆除混凝土。

6 錨桿施工方案

錨桿主要為長(zhǎng)4.5 mΦ28 mm砂漿錨桿。錨桿孔采用YT-28氣腿式手風(fēng)鉆造孔，孔徑Φ50 mm，人工插錨桿，采用先注漿后插錨桿的施工方法，砂漿泵注漿。錨桿孔孔位偏差不大于10 cm，孔深偏差不大于5 cm；孔軸線應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，注漿時(shí),注漿管應(yīng)插至距孔底30～50 cm,隨砂漿的注入緩慢勻速拔出；桿體插入后,若孔口無砂漿溢出,應(yīng)及時(shí)補(bǔ)注。桿體插入孔內(nèi)長(zhǎng)度不應(yīng)小于設(shè)計(jì)規(guī)定的95%。錨桿安裝后,不得隨意敲擊。

7 安全防護(hù)技術(shù)

7.1 排架緩沖防護(hù)

為避免拆除物料將排架砸壞，施工排架頂部采用緩沖平臺(tái)。將排架頂部距頂板1.7 m的平臺(tái)鋪設(shè)雙層枕木，形成接渣平臺(tái)，平臺(tái)上方鋪設(shè)單層廢舊輪胎，輪胎頂部滿鋪二層竹跳板。輪胎選用直徑1.2 m的自卸車輪胎，用8 t自卸車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，輪胎應(yīng)相互抵緊，上下層交錯(cuò)放置。頂部采用雙層竹跳板，間排距1.5 m，采用Φ48 mm鋼管串聯(lián)為整體。

7.2 閘門防護(hù)

檢修閘門防護(hù)過程中，先在閘門下游側(cè)搭設(shè)防護(hù)排架，防護(hù)排架底寬3 m，排架按照間排距0.75 m、步距1.2 m搭設(shè)，排架兩側(cè)采用插筋(長(zhǎng)50 cm、固定深度30 cm)與邊墻固定。排架迎爆破面方向進(jìn)行防護(hù)，防護(hù)面先掛設(shè)一層廢舊輪胎，輪胎外側(cè)滿鋪3層竹跳板和1層厚5 cm木板。輪胎選用直徑1.2 m的自卸車輪胎，用8 t自卸車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。輪胎鋪填間距2.4 m，排距1.2 m，交錯(cuò)布置。輪胎緊貼混凝土面采用Φ16 mm鋼筋從上至下懸掛，并與排架焊接固定。輪胎外滿鋪3層竹跳板，竹跳板型號(hào)為2 400 mm×300 mm，用8 t自卸車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。竹跳板在輪胎面上滿鋪3層，Φ16 mm鋼筋加固牢靠。內(nèi)外兩層竹跳板豎向鋪設(shè)，鋼筋排距1.2 m；中間層竹跳板橫向鋪設(shè)，鋼筋間距1.2 m。利用Φ16 mm鋼筋焊接拉筋予以加固，采用10號(hào)鐵絲將鋼筋與竹跳板固定。木板橫向鋪設(shè)，采用Φ16 mm鋼筋從上至下懸掛，并用10號(hào)鐵絲將鋼筋、木板、排架固定在一起。排架兩側(cè)采用斜向拉筋與邊墻插筋(長(zhǎng)50 cm、固定深度30 cm)斜拉，以避免爆破沖擊波沖倒排架。

7.3 底板防護(hù)

爆破體下方底板采用復(fù)合式保護(hù)，保護(hù)型式與有壓段標(biāo)準(zhǔn)段相同，保護(hù)完成后形成寬3.5 m的路面，以形成道路出渣。保護(hù)體下部預(yù)埋4根Φ200 mm鋼管形成暗溝，保護(hù)分3層，底板基礎(chǔ)采用單層竹跳板滿鋪，竹跳板采用Φ12 mm鋼筋串聯(lián)為整體；中間層采用粒徑小于30 cm的石渣找平，鋪料厚度50 cm；頂層采用20 cm厚水泥穩(wěn)定層保護(hù)形成路面。

7.4 邊墻防護(hù)

右泄有壓段右邊墻爆破時(shí)，需對(duì)洞內(nèi)邊墻結(jié)構(gòu)混凝土進(jìn)行防護(hù)。邊墻結(jié)構(gòu)混凝土采用雙層竹跳板防護(hù)，防護(hù)范圍為洞口上游各10 m，主要防護(hù)布置在爆破面的正下方，防護(hù)層先采用膨脹螺栓按照間距1 m橫向固定鋼筋，鋼筋直徑為Φ16 mm，然后分層自下而上綁扎竹跳板，竹跳板外側(cè)采用Φ16 mm鋼筋與底部固定。施工主要工程量為：鋼筋1.5 t，竹跳板1 000 m2，膨脹螺栓100個(gè)。

8 結(jié) 語

2015年10月27日，右岸泄洪洞檢修閘門井后漸變段頂板受損混凝土修復(fù)順利完成。此次爆破拆除在滲水大、空間小等惡劣條件下實(shí)施，且需確保閘門安全及周邊結(jié)構(gòu)混凝土無損傷。爆破效果表明，該爆破技術(shù)實(shí)施安全、有效，為右岸泄洪洞搶險(xiǎn)工程后續(xù)施工項(xiàng)目贏得了更多寶貴的時(shí)間，確保了電站樞紐工程安全運(yùn)行。