常勝

(中國葛洲壩集團(tuán)股份有限公司，武漢，430000)

金沙江向家壩水電站機(jī)組發(fā)電后，在右岸增加三臺機(jī)組，為此在基坑下游澆筑橫向混凝土圍堰，橫向圍堰需進(jìn)水前進(jìn)行拆除。由于圍堰拆除對周邊重要結(jié)構(gòu)物造成較大影響，爆破控制要求非常高，施工難度大。借鑒國內(nèi)類似施工技術(shù)，結(jié)合圍堰結(jié)構(gòu)特點和周邊實際情況，通過分區(qū)分期拆除、優(yōu)化爆破設(shè)計參數(shù)的技術(shù)方案，成功解決了圍堰爆破拆除中的技術(shù)難題。

1 工程概況

向家壩水電站右岸壩后電站下游橫向圍堰，采用碾壓混凝土圍堰型式，混凝土標(biāo)號為C15，堰頂寬7.0m，下游側(cè)迎水面鉛直，上游側(cè)上部鉛直，下部為綜合坡度1∶0.75的臺階狀邊坡，圍堰中部設(shè)置有帷幕灌漿廊道，最大堰高32.6m。圍堰上游為電站尾水段結(jié)構(gòu)物，其左端與消力池右導(dǎo)墻相接，右端與地下電站排沙洞泄槽左邊墻相接，周邊結(jié)構(gòu)物均有帷幕灌漿，附近有地電尾水洞出口閘門及控制樓、電廠出線塔等重要結(jié)構(gòu)物。圍堰需在首臺機(jī)組發(fā)電前完成拆除，拆除工程量大，拆除難度大，爆破控制要求高。

2 爆破拆除方案

2.1 總體方案

根據(jù)圍堰結(jié)構(gòu)特點，結(jié)合總體拆除工期要求，避免對周邊結(jié)構(gòu)物造成損壞，采取控制爆破拆除施工方案，按照分區(qū)分期實施，充分利用經(jīng)濟(jì)斷面，實現(xiàn)部分干地開挖，減少水下開挖的總體目標(biāo)。

2.2 分區(qū)規(guī)劃

圍堰分為6個區(qū)拆除，Ⅰ區(qū)為圍堰背水側(cè)坡面臺階分區(qū)；Ⅱ區(qū)為圍堰堰頂高程282.2m以上分區(qū)；Ⅲ區(qū)為下基坑道路圍堰加寬段高程272m以上分區(qū)；Ⅳ區(qū)為下基坑道路圍堰加寬段高程272m以下分區(qū)；Ⅴ區(qū)為剩余堰體高程272m以上分區(qū)；Ⅵ區(qū)為剩余堰體高程272m～260m分區(qū)。

2.3 經(jīng)濟(jì)斷面確定

根據(jù)施工總體進(jìn)度規(guī)劃，圍堰擬安排在2016年4月底進(jìn)行充水，2016年4月下旬以前進(jìn)行經(jīng)濟(jì)斷面以外部分干地拆除施工，4月下旬至5月底進(jìn)行經(jīng)濟(jì)斷面(Ⅵ區(qū))分段爆破拆除，其預(yù)留經(jīng)濟(jì)斷面擋水標(biāo)準(zhǔn)，可按本年12月-次年5月30日50年一遇(2%頻率)最大洪水設(shè)計，設(shè)計流量Q=3930m3/s，相應(yīng)下游水位高程約269.83m，考慮安全超高，確定經(jīng)濟(jì)斷面頂部高程272m。

圖1 爆破分區(qū)示意

SY850C長臂反鏟履帶外側(cè)邊距離為4.25m，履帶中心距離為3.75m,考慮到擬采取長臂反鏟開挖安全要求高，經(jīng)濟(jì)斷面頂寬擬留設(shè)6.05m。為保持在開挖過程中安全穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)斷面底寬設(shè)置為4.05m。

2.4 施工程序

根據(jù)圍堰拆除施工特點，盡量減少水下開挖工程量，將堰體拆除分為6個拆除區(qū)，其中排沙洞泄槽左側(cè)加寬混凝土拆除，下基坑道路拆除，圍堰、道路占壓部位混凝土施工、泵站拆除施工穿插于圍堰拆除過程中進(jìn)行，總體施工程序為：

利用下基坑道路完成排沙洞泄槽左側(cè)加寬混凝土拆除，圍堰背水側(cè)Ⅰ區(qū)干地開挖→圍堰頂部Ⅱ區(qū)拆除→經(jīng)濟(jì)斷面以外Ⅲ區(qū)拆除→Ⅳ區(qū)爆破拆除→圍堰坡腳占壓區(qū)混凝土澆筑→下基坑道路尾水渠底板段、道路高程271m以上及擋墻右側(cè)拆除→道路占壓區(qū)底板及護(hù)坡混凝土澆筑，并填筑基坑右側(cè)轉(zhuǎn)料平臺→Ⅴ區(qū)爆破、清理及部分干地開挖→Ⅵ區(qū)鉆孔、裝藥和聯(lián)網(wǎng)→啟動壩后電站各部位永久泵站，下游基坑內(nèi)排水泵撤退→尾水渠基坑充水→Ⅵ區(qū)水下開挖→下基坑道路蓋帽混凝土。

2.5 爆破設(shè)計

2.5.1 鉆孔

主要采用100B型鉆機(jī)和手風(fēng)鉆聯(lián)合造孔。手風(fēng)鉆孔采用YT-28手風(fēng)鉆機(jī)穿孔，孔徑為42mm，其他的主爆孔、預(yù)裂孔、緩沖孔采用QZJ-100B快速鉆機(jī)穿孔，孔徑為76mm。需要特別指出的是，圍堰基礎(chǔ)是尾水渠護(hù)底混凝土永久結(jié)構(gòu)，鉆孔不允許進(jìn)入永久結(jié)構(gòu)物。

2.5.2 堵塞

根據(jù)各區(qū)域?qū)嶋H炮孔深度、炮孔直徑、裝藥結(jié)構(gòu)確定合適的堵塞長度，保證爆破破碎效果，減少爆破振動。各區(qū)的堵塞長度在0.5m～1.7m。

2.5.3 裝藥

(1)主爆孔裝藥結(jié)構(gòu)

手風(fēng)鉆孔采用φ32mm藥卷裝藥，根據(jù)孔深及爆破區(qū)域的不同，分為連續(xù)裝藥和間隔裝藥兩種。間隔裝藥距離取0.2m～0.3m，雙股導(dǎo)爆索連接，在裝藥段底部安裝2發(fā)MS10普通非電毫秒導(dǎo)爆管雷管。

快速鉆孔采用φ50mm藥卷間隔裝藥，間隔裝藥距離取0.1m～0.3m，雙股導(dǎo)爆索連接，淺孔(5m以下)在裝藥段底部安裝2發(fā)MS10普通非電毫秒導(dǎo)爆管雷管，深孔在底部和中部各安裝1發(fā)MS10普通非電毫秒導(dǎo)爆管雷管。

(2)緩沖孔裝藥結(jié)構(gòu)

緩沖孔采用φ32mm藥卷裝藥，根據(jù)孔深及爆破區(qū)域的不同，分為連續(xù)裝藥和間隔裝藥兩種。間隔裝藥距離取0.1m～0.6m，雙股導(dǎo)爆索連接，淺孔(5m以下)在裝藥段底部安裝2發(fā)MS17普通非電毫秒導(dǎo)爆管雷管，深孔在底部和中部各安裝1發(fā)MS17普通非電毫秒導(dǎo)爆管雷管。

(3)預(yù)裂孔裝藥結(jié)構(gòu)

預(yù)裂孔采用φ32mm藥卷裝藥，根據(jù)孔深及裝藥量，底部加強(qiáng)裝藥，到孔口逐漸遞減裝藥，裝藥間距逐漸增大。底部加強(qiáng)裝藥段采取連續(xù)裝藥，裝藥量為0.4kg～2kg，中間正常裝藥段間隔0.2m～0.5m裝藥，上部減弱裝藥段間隔0.5m～0.6m裝藥，堵塞1.0m。

(4)爆破振動安全控制

根據(jù)向家壩水電站施工技術(shù)要求，特殊部位及建筑物爆破振動質(zhì)點允許振速控制標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 特殊部位及建筑物爆破振動質(zhì)點允許振速控制標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)爆破振動速度計算公式，導(dǎo)出允許單段藥量的計算公式為：

采用向家壩二期縱向混凝土圍堰拆除爆破成果，K為70.95，α為1.3。根據(jù)測量地下廠房距離爆破源142m，帷幕灌漿區(qū)95m，周邊混凝土結(jié)構(gòu)物和大型設(shè)備最近距離130m。

表2 下游橫向圍堰拆除爆破振動安全校核

根據(jù)各保護(hù)部位爆破振動控制標(biāo)準(zhǔn)，圍堰拆除爆破最大單響藥量應(yīng)小于30.96kg，根據(jù)裝藥量和爆破網(wǎng)路設(shè)計，圍堰爆破設(shè)計最大單響藥量為28kg，滿足爆破振動控制標(biāo)準(zhǔn)的要求。爆破實施前在重點保護(hù)部位布置爆破質(zhì)點振動監(jiān)測設(shè)備，通過爆破過程數(shù)據(jù)采集，分析結(jié)果表明所有爆破質(zhì)點振動速度均在控制標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

(5)爆破安全防護(hù)

對爆破飛石，主要通過控制爆破規(guī)模(分區(qū)拆除)、調(diào)整爆破臨空面方向、加強(qiáng)炮孔堵塞和炮區(qū)表面覆蓋進(jìn)行控制。堰體爆破區(qū)采取主動防護(hù)，其余部位建筑物、設(shè)施和設(shè)備采取被動防護(hù)。主動防護(hù)方式，采取“1層砂袋+1層鋼絲網(wǎng)”或雙層保溫被上壓沙袋遮蓋防護(hù)，或懸掛雙層保溫被防護(hù)；被動防護(hù)方式，主要采取掛保溫被、擋渣欄，以及竹跳板擋護(hù)等方式保護(hù)。

2.6 開挖方法

Ⅰ～Ⅳ區(qū)爆破渣料利用現(xiàn)有下基坑道路出渣，采用大功率反鏟挖裝，20t自卸汽車運輸。Ⅴ區(qū)爆破上層開挖后，下基坑道路將中斷，利用排沙槽頂部門機(jī)進(jìn)行基坑內(nèi)轉(zhuǎn)運出渣。Ⅵ區(qū)經(jīng)濟(jì)斷面，擬分段爆破，分段長度為10m，采用SY850C長臂反鏟，自右向左采取端退法進(jìn)行施工，將石渣裝入汽渡船上的自卸車中，航行到右岸邊坡臨時碼頭?？?，自卸車將渣料運輸至渣場；或裝500t甲板駁，航行到右岸邊坡臨時碼頭停靠，采取SY850C長臂反鏟挖裝自卸車。

3 效果評價

本文通過向家壩水電站圍堰爆破拆除案例，針對圍堰結(jié)構(gòu)特點，通過合理分區(qū)分期開挖、優(yōu)化經(jīng)濟(jì)斷面，將部分水下爆破、開挖變?yōu)殛懮媳啤㈤_挖，不僅大大降低了施工成本，同時保證了爆破質(zhì)量和安全。該混凝土圍堰爆破拆除施工技術(shù)為類似工程提供有價值的借鑒意義。