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。
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。
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)。
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)。
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。
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。
2.5.1 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)。
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。
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。