劉彥慶，陳 聰

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰，611830)

1 工程概況

南歐江四級水電站位于老撾人民民主共和國豐沙里省境內(nèi)，上、下游縱向圍堰是用于導(dǎo)流的臨時水工建筑物。上游縱向圍堰堰頂高程380.5m，下游縱向圍堰堰頂高程372.0m，堰頂均設(shè)有C15防浪墻，防浪墻寬0.8m，高1.2m。上游縱向圍堰與7#壩段閘墩相連，下游縱向圍堰與7#壩段中隔墻相連，接頭處均采用瀝青木板填縫，連接段為15m寬C15常態(tài)混凝土?？v向圍堰除連接段為C15常態(tài)混凝土外，其余部分堰體兩側(cè)1m范圍為C9010膠凝砂礫石變態(tài)混凝土，堰體內(nèi)部為C907.5膠凝砂礫石混凝土。

按照設(shè)計(jì)要求，上游縱向圍堰拆除至370.2m高程，包括兩個臺階，臺階高度分別為6.4m、3.6m，拆除高度10.3m；下游縱向圍堰拆除至356.0m高程，包括4個臺階，臺階高度分別為4.6m、3.6m、3.6m、3.6m，拆除高度16m。

上游縱向圍堰典型斷面 下游縱向圍堰典型斷面

2 圍堰拆除總體方案

圍堰拆除采用松動爆破。由于需要拆除的縱向圍堰與永久建筑物閘墩、閘門及其附屬設(shè)施、閘門槽、壩頂門機(jī)的距離很近，所以必須采取措施減少爆破震動、飛石對永久建筑物的影響。

在上、下游縱向圍堰與閘墩和中隔墻相連的2m范圍使用破碎錘預(yù)先破除(見圖2)，降低爆破拆除對永久建筑物的震動影響[1]。

圖2 拆除分區(qū)示意(標(biāo)注單位：mm)

上游縱向圍堰分兩層鉆爆，采取從上游往下游的方向推進(jìn)；下游縱向圍堰分四層鉆爆，采取從下游往上游的方向推進(jìn)。這樣能有效控制爆破飛石方向，同時能在過程中驗(yàn)證爆破參數(shù)和爆破震動影響。爆破梯段為縱向圍堰每層分層高度，采用履帶式潛孔鉆鉆孔。由于連接段混凝土強(qiáng)度較高，故在連接段拆除時，將爆破梯段調(diào)整為3m。

3 松動爆破計(jì)算

本工程使用松動爆破，爆破作用指數(shù)n<0.75[2]，即爆破使混凝土破碎、松動，但不會被拋出。爆破使用乳化炸藥，起爆網(wǎng)絡(luò)使用毫秒延期非電雷管連接，使用電雷管引爆。本次爆破拆除擬使用臺階法鉆爆，使用履帶式潛孔鉆垂直鉆孔，孔徑為76mm。各部位爆破參數(shù)設(shè)計(jì)如下。

3.1 上游縱向圍堰爆破拆除參數(shù)

(1)上縱0+15.00～0+82.00，380.5m～374.1m層

該段爆破拆除參數(shù)如下：鉆孔直徑76mm，鉆孔深度H=7m(含超深)，炮孔間距a=2m，炮孔排距b=1.5m，最小抵抗線w=1.5m，單耗q=0.3kg/m3，炸藥密度ρ=1.05g/cm3，藥卷直徑50mm。

單孔藥量：Q=qawH=0.3×2×1.5×7=6.3kg

裝藥長度：h=Q/(ρV)=6300÷(3.14×2.5×2.5×1.05)=306cm

裝藥采用不耦合連續(xù)裝藥，即孔底砂墊層1.5m，連續(xù)裝藥3.0m，堵塞2m。

(2)上縱0+015.00～0+095.00，374.1m～370.2m層

該段爆破拆除參數(shù)如下：鉆孔直徑76mm，鉆孔深度H=3.8m，炮孔間距a=2m，炮孔排距b=2m，最小抵抗線w=2m，單耗q=0.3kg/m3，炸藥密度ρ=1.05g/cm3，藥卷直徑50mm。

單孔藥量：Q=qawH=0.3×2×2×3.8=4.56kg

裝藥長度：h=Q/(ρV)=4560÷20.61=220cm

裝藥采用不耦合連續(xù)裝藥，即孔底砂墊層0.6m，連續(xù)裝藥2.2m，堵塞1m。

(3)上縱0+000.00～0+015.00，380.5m～374.1m連接段

該段距離永久建筑物7#壩段及閘門較近，考慮在上縱0+0.00～0+2.00處使用破碎錘破除一個爆破臺階高度，降低爆破應(yīng)力波對7#壩段的損傷。

爆破參數(shù)為：鉆孔直徑76mm，鉆孔深度H=7m，炮孔間距a=2m，炮孔排距b=1.5m，最小抵抗線w=1.5m，單耗q=0.35kg/m3，炸藥密度ρ=1.05g/cm3，藥卷直徑50mm。

單孔藥量：Q=qawH=0.35×2×1.5×7=7.35kg

裝藥長度：h=Q/(ρV)=7350÷20.61=360cm

裝藥采用不耦合連續(xù)裝藥，即孔底砂墊層1.4m，連續(xù)裝藥3.6m，堵塞2m。

(4)上縱0+000.00～0+015.00，374.1m～370.2m連接段

爆破方法同上層，具體參數(shù)如下：鉆孔直徑76mm，鉆孔深度H=3.8m，炮孔間距a=2m，炮孔排距b=2m，最小抵抗線w=2m，單耗q=0.35kg/m3，炸藥密度ρ=1.05g/cm3，藥卷直徑50mm。

單孔藥量：Q=qawH=0.35×2×2×3.8=5.32kg

裝藥長度：h=Q/(ρV)=5320÷20.61=260cm

裝藥采用不耦合連續(xù)裝藥，即孔底砂墊層0.2m，連續(xù)裝藥2.6m，堵塞1m。

3.2 下游縱向圍堰爆破拆除參數(shù)

(1)下縱0+015.00～0+065.00，372.0m～367.4m層

該段爆破拆除參數(shù)為：鉆孔直徑76mm，鉆孔深度H=5m(含超深)，炮孔間距a=2m，炮孔排距b=1.5m，最小抵抗線w=1.5m，單耗q=0.3kg/m3，裝藥密度ρ=1.05g/cm3，藥卷直徑50mm。

單孔藥量：Q=qawH=0.3×2×1.5×5=4.5kg

裝藥長度：h=Q/(ρV)=4500÷20.61=220cm

裝藥采用不耦合連續(xù)裝藥，即孔底砂墊層1.2m，連續(xù)裝藥2.2m，堵塞1.6m。

(2)下縱0+015.00～0+074.00，367.4m～363.8m層

該段爆破拆除參數(shù)為：鉆孔直徑76mm，鉆孔深度H=4m(含超深)，炮孔間距a=2m，炮孔排距b=2m，最小抵抗線w=2m，單耗q=0.3kg/m3，炸藥密度ρ=1.05g/cm3，藥卷直徑50mm。

單孔藥量：Q=qawH=0.3×2×2×4=4.8kg

裝藥長度：h=Q/(ρV)=4800÷20.61=230cm

裝藥采用不耦合連續(xù)裝藥，即孔底砂墊層1.1m，連續(xù)裝藥2.3m，堵塞1.6m。

(3)下縱0+015.00～0+081.00，363.8m～360.2m層

該段爆破拆除參數(shù)為：鉆孔直徑76mm，鉆孔深度H=4m(含超深)，炮孔間距a=2.5m，炮孔排距b=2m，最小抵抗線w=2m，單耗q=0.3kg/m3，炸藥密度ρ=1.05g/cm3，藥卷直徑50mm。

單孔藥量：Q=qawH=0.3×2.5×2×4=6kg

裝藥長度：h=Q/(ρV)=6000÷20.61=2.9cm

裝藥采用不耦合連續(xù)裝藥，即孔底砂墊層0.5m，連續(xù)裝藥2.9m，堵塞1.6m。

(4)下縱0+015.00～0+086.00，360.2m～356.0m層

該段爆破拆除參數(shù)為：鉆孔直徑76mm，鉆孔深度H=4.5m(含超深)，炮孔間距a=3m，炮孔排距b=2.5m，最小抵抗線w=2.5m，單耗q=0.3kg/m3，炸藥密度ρ=1.05g/cm3，藥卷直徑50mm。

單孔藥量：Q=qawH=0.3×3×2.5×4.5=10.1kg

裝藥長度：h=Q/(ρV)=10100÷20.61=3.8cm

裝藥采用不耦合連續(xù)裝藥，即孔底砂墊層0.2m，連續(xù)裝藥3.8m，堵塞0.5m。

(5)下縱0+0.00～0+15.00，375.0m～367.4m連接段

爆破方法同上游連接段，具體參數(shù)為：鉆孔直徑76mm，鉆孔深度H=6.5m，炮孔間距a=2m，炮孔排距b=1.5m，最小抵抗線w=1.5m，單耗q=0.35kg/m3，炸藥密度ρ=1.05g/cm3，藥卷直徑50mm。

單孔藥量：Q=qawH=0.35×2×1.5×6.5=6.8kg

裝藥長度：h=Q/(ρV)=6800÷20.61=330cm

裝藥采用不耦合連續(xù)裝藥，即孔底砂墊層1.2m，連續(xù)裝藥330m，堵塞2m。

(6)下縱0+000.00～0+015.00，367.4m～363.8m連接段

爆破方法同上層連接段，具體參數(shù)為：鉆孔直徑76mm，鉆孔深度H=4m，炮孔間距a=2m，炮孔排距b=2m，最小抵抗線w=2m，單耗q=0.35kg/m3，炸藥密度ρ=1.05g/cm3，藥卷直徑50mm。

單孔藥量：Q=qawH=0.35×2×2×4=5.6kg

裝藥長度：h=Q/(ρV)=5600÷20.61=2.7cm

裝藥采用不耦合連續(xù)裝藥，即孔底砂墊層0.3m，連續(xù)裝藥2.7m，堵塞1m。

(7)下縱0+0.00～0+15.00，363.8～360.2連接段

爆破方法同上層連接段，具體參數(shù)為：鉆孔直徑76mm，鉆孔深度H=4m，炮孔間距a=2.5m，炮孔排距b=2m，最小抵抗線w=2m，單耗q=0.35kg/m3，炸藥密度ρ=1.05g/cm3，藥卷直徑50mm。

單孔藥量：Q=qawH=0.35×2.5×2×4=7kg

裝藥長度：h=Q/(ρV)=7000÷20.61=340cm

裝藥采用不耦合連續(xù)裝藥，即孔底砂墊層0.2m，連續(xù)裝藥3.4m，堵塞0.4m。

(8)下縱0+000.00～0+015.00，360.2m～356.0m連接段

爆破方法同上層連接段，具體參數(shù)為：鉆孔直徑76mm，鉆孔深度H=4.5m，炮孔間距a=3m，炮孔排距b=2m，最小抵抗線w=2m，單耗q=0.35kg/m3，炸藥密度ρ=1.05g/cm3，藥卷直徑50mm。

單孔藥量：Q=qawH=0.35×3×2×4.5=8.1kg

裝藥長度：h=Q/(ρV)=8100÷20.61=3.9cm

裝藥采用不耦合連續(xù)裝藥，即孔底砂墊層0.2m，連續(xù)裝藥3.9m，堵塞0.4m。

4 爆破震動驗(yàn)算

縱向圍堰爆破拆除震動影響的主要對象為7#壩段閘墩、中隔墻等混凝土，以及壩頂門機(jī)、閘門和攔污柵等。按照工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，爆破震動控制標(biāo)準(zhǔn)可考慮采用：混凝土齡期3d以內(nèi)2cm/s，齡期3d～7d、5cm/s，齡期7d～28d、8cm/s，最大不允許超過10cm/s[3]，機(jī)電設(shè)備運(yùn)行時0.5cm/s～0.9cm/s，機(jī)電設(shè)備未運(yùn)行時2cm/s～3cm/s，門槽及攔污柵架5cm/s。由于縱向圍堰拆除爆破中心離閘門及攔污柵較遠(yuǎn)，經(jīng)過計(jì)算，僅考慮對7#壩段閘墩及中隔墻混凝土的爆破震動影響即可。

爆破振動速度按下式計(jì)算[4]：

V=K(Q1/3/R)a

式中：V——質(zhì)點(diǎn)振動速度，cm/s；

R——爆源中心至建筑物的距離，m；

K、a——場地系數(shù)，取值可查表得。

則最大單響藥量(Q)按下式計(jì)算：

Q=R3(V/K)3/a

本工程場地系數(shù)取值為：K=100，a=1.5，質(zhì)點(diǎn)振動速度按10cm/s計(jì)算。

4.1 連接段上允許的最大單響

(1)上下游連接段靠近結(jié)構(gòu)物的第一排炮孔最大單響計(jì)算：

R=3.5m，V=10cm/s，K=100，a=1.5，可計(jì)算出：Q1=429g。

破碎錘切槽后預(yù)計(jì)減震95%，可得最大單響藥量：Q2=Q1/(1-95%)=8.58kg，即靠結(jié)構(gòu)物的第一排炮孔采用單孔單段爆破，使用毫秒延時雷管可達(dá)到單響要求。

(2)靠近結(jié)構(gòu)物的第二排炮孔最大單響計(jì)算：

R=5m，V=10cm/s，K=100，a=1.5，可計(jì)算出：Q1=1250g。

破碎錘切槽后預(yù)計(jì)減震95%，可得最大單響藥量：Q2=Q1/(1-95%)=25kg，即靠近結(jié)構(gòu)物的第二排炮孔可同排同段起爆(下游360.2m～356.0m，靠近結(jié)構(gòu)物的第二排孔可兩孔同段延時起爆)，連接段上其他的炮孔均可同排同段，相鄰排延時起爆。

4.2 其他部位允許的最大單響

(1)上縱0+015.00往上游第一排孔最大單響計(jì)算：

R=16.5m，V=10cm/s，K=100，a=1.5，可計(jì)算出：Q=44.9kg，根據(jù)單孔藥量可得，可6孔一段毫秒延遲雷管連接網(wǎng)絡(luò)，電雷管起爆。

(2)上縱0+015.00往上游第四排孔最大單響計(jì)算：

R=21m，V=10cm/s，K=100，a=1.5，可計(jì)算出：Q=92kg，根據(jù)單孔藥量可得，可10孔～14孔一段毫秒延遲雷管連接網(wǎng)絡(luò)，電雷管起爆。再往上游的爆破震動影響就越來越小，同段延時連接孔數(shù)可依次增加。

(3)下縱0+015.00往下游第一排孔最大單響計(jì)算：

R=17m，V=10cm/s，K=100，a=1.5，可計(jì)算出：Q=49.13kg，根據(jù)單孔藥量可得，可10孔一段毫秒延遲雷管連接網(wǎng)絡(luò)；363.8m～360.2m階段可8孔一段毫秒延遲雷管連接網(wǎng)絡(luò)；360.2m～356.0m段可4孔一段毫秒延遲雷管連接網(wǎng)絡(luò)。再往下游可8孔～14孔一段毫秒延遲雷管連接網(wǎng)絡(luò)，依次往下游可適當(dāng)增加。

5 效果評價(jià)

南歐江四級水電站縱向混凝土圍堰采用松動爆破拆除有效地降低了爆破震動對永久建筑物的影響，拆除速度快，效果非常好，可為同類施工提供借鑒。