岩坎拆除施工例子：装药结构与爆破效果的优化

6.2.3.1　山西禹门口提水工程一级站进口岩坎拆除爆破

（1）工程概况。山西省河津县黄河禹门口提水工程一级站为岸边式取水建筑物。混凝土围堰顶高程384.00m，岩坎高程378.00～380.00m。围堰顶宽3～3.5m，圆弧段为1.5m。岩坎拆除底高程上游段为370.16m，下游段为369.90m。此高程拆除范围：顺水流方向长度46m，垂直水流方向最大宽度14.5m。拆除工程量为：混凝土围堰350.5m3，岩坎陆上方量945.0m3，岩坎水下方量1640m3。确定围堰及岩坎的拆除分三次实施，方案为：揭顶—削薄—岩坎一次爆除，其施工顺序见图6-1。

图6-1　混凝土围堰及岩坎拆除施工顺序图（尺寸　单位：cm；高程　单位：m）

（2）岩坎爆破拆除设计。

1）钻孔参数及单耗计算。为了弥补基岩地形资料不准，防止孔底抵抗线过大，采用小排距密孔的布孔方式。根据岩坎地形和开挖断面轮廓布孔，各段孔底、孔口的抵抗线，排距、孔距均不相同。

抵抗线：孔底为2.5～2.0m（上、下游段）、孔口为1.0～0.8m；

排距：孔底为1.2～0.8m、孔口为1.0～0.5m；

孔距：孔底为2.2～1.5m（上、下游段）、孔口为0.4～0.3m；

台阶高度：上游为（高程380.80～370.60）10.2m、下游为（高程380.50～369.60）10.9m；

超深、孔深：取超深为1m，当炮孔斜度为30°时最大孔深为13.0m。

单位体积耗药量：上、下游段外侧炮孔按加强抛掷爆破选取炸药单耗，以利于打开自由面，保证爆破后开挖到位。内侧炮孔按松动爆破确定炸药单耗，以求岩体破碎，又不产生过大的后冲击破坏。岩坎爆破综合炸药单耗按式（6-13）计算：

式中　q——水下爆破炸药单耗，kg/m3；

　　　H水——水深，取H水=10m；

　　　H泥——泥沙厚度，取H泥=6m；

　　　H台阶——台阶高度，H台阶=10.5m。

计算得到本次岩坎爆破炸药单耗为1.4kg/m3。

各炮孔按岩坎外、中、内位置取不同炸药单耗：其平均数值为开口段取1.90kg/m3，下游段取1.44kg/m3，直线段取1.29kg/m3，上游段取1.43kg/m3。

2）最大单段药量。以岩坎距叠梁门最近距离的断面作为计算断面，按类似工程的质点振动速度公式计算，振速为15cm/s时的允许单段药量为67.3～23kg。结合装药结构确定最大单段药量为24.1kg，总装药量为2306.8kg，平均炸药单耗为1.40kg/m3。

3）装药结构。为了提高炮孔起爆的可靠性，孔内设置2根导爆索，全孔药包均绑在导爆索上。由4发非电毫秒雷管引爆，其中2发雷管绑在孔口以下1.5m处的导爆索上，另2发雷管绑在6m以下的药包处。

4）爆破网路。开口段共8个孔，孔内分别选用1～8段非电毫秒雷管引爆。每孔设4个同段的雷管分为两组，每组塑料导爆管在孔外并联，由2发1段毫秒雷管引爆。

下游段、直线段和上游段分两组采用复式交叉并串联网路。地面网路由塑料导爆管MS3非电毫秒雷管组成。

下游段孔内雷管选用MS5段、MS6段，直线段和上游段选用MS8段、MS9段、MS10段。下游段网路由MS6段非电毫秒雷管引爆，直线段和上游段网路由MS4段毫秒电雷管引爆。

（3）爆破效果。禹门口岩坎于1991年6月3日11时45分爆破，虽因黄河水位上涨，基坑由放空状态变为充水状态，起爆网路干线铺设由陆上变为水下，但仍取得了较好的爆破效果，破碎的岩块大部分通过竹排下排抛出水面，岩坎上的尼龙网完好无损。进水闸、主厂房及“两桥一线”未受到飞石的威胁，叠梁门也未受到任何破坏影响，仍正常挡水。除个别点外，基础部位质点振动速度控制在允许范围内，岩石破碎块度基本满足出渣要求。

6.2.3.2　沙溪口水电站混凝土围堰拆除爆破

（1）工程概况。沙溪口水电站的上游二期围堰（1～13号堰段）为重力式混凝土挡墙加戗石断面形式，位于坝左0+206.5～0+349.0、坝上0+000～0+125范围内，全长229.5m，其水工建筑物平面布置见图6-2。堰顶高程86.20m，最大堰高42.4m，堰顶宽度2.2～5.0m，堰背坡度为1∶0.5～1∶0.6。二期上游围堰13号堰段拆至高程81.50m；12～4号堰段拆除高程自81.50m呈阶梯形递减至高程72.00m，并延伸至4号堰段；3号堰段拆至高程71.00m；2号堰段拆至高程70.00m；1号堰段靠15号溢流坝段的10m范围拆至高程68.50m，其余部位拆至高程69.00m。

工程混凝土拆除量为1.98万m3，戗石挖方量5.1万m3，拆除施工工期为5个月。

（2）拆除方案。选定方案为在高程77.00m处将混凝土堰体总体上分为上、下两层进行拆除，1号堰块由于与15号溢流坝闸墩衔接，需另作特殊处理。1号堰段拆除方案：1号堰段在坝上0+0～0+4.0范围，采用手风钻密孔孔间逐层拆除（每层拆除高度小于3m）；0+4.0～0+18.8爆破分为Ⅰ～Ⅲ3个小区（见图6-3），第Ⅰ区拆除方法与0+0～0+4.0内的拆除方法相同，第Ⅱ区、第Ⅲ区分别与其他堰段的上、下层拆除爆破同步进行。

图6-2　沙溪口水电站主要水工建筑物平面布置示意图

为了确保整个围堰下层拆除爆破的施工安全及爆破效果，在上层进行爆破拆除的同时，在高程77.00m进行水平预裂。

（3）爆破参数。

1）钻孔直径。手风钻逐层剥离区钻孔直径为40mm，深孔爆破区钻孔直径为76mm。

2）孔网参数。手风钻逐层剥离区孔距为0.5m，排距为0.5m，1号、13号堰段钻孔直径为76mm，爆破区内孔距、排距为0.8～1.0m；2～12号堰段爆破区内孔距为1.8～2.0m，排距为1.0～1.5m；水平预裂爆破孔孔距为1.0m。上层垂直爆破孔孔底至水平预裂面的距离为0.5～0.8m。

3）炸药单耗。考虑到混凝土围堰体内存在着大量插筋、镀锌水管等构件，故采用较大的炸药单耗值。围堰拆除爆破的平均单耗定为0.8～0.9kg/m3，水平预裂爆破的线装药密度为300g/m。

4）堵塞长度。堰顶垂直爆破孔的孔口堵塞长度取（1.0～1.2）W（最小抵抗线长度），堰背坡上垂直炮孔（孔径76mm）堵塞长度不小于2.0m；水平爆破孔及水平预裂炮孔堵塞长度为1.0m。

5）装药结构。除水平预裂孔采用间隔、不耦合装药结构外，其余炮孔均为连续装药结构。

图6-3　1号堰体（0+4.0～0+18.8）爆破分为Ⅰ～Ⅲ3个小区示意图（单位：m）

（4）起爆网路。为了达到上述控制爆破要求，采用了塑料导爆管接力式起爆网路，上、下层两次拆除爆破的起爆段数分别为227段和345段。沙溪口水电站上游二期围堰拆除爆破起爆网路见图6-4。该起爆网路中，所有炮孔内均装二发MS10段非电毫秒雷管作为起爆元件；孔外同排采用MS2段非电毫秒雷管作为传爆元件，按25ms时差顺序起爆；相邻排间采用MS3和MS5非电雷管延时，起爆间隔时差为50～110ms；整个网路系统中，每隔3～4个传爆结点，采用一次排间传爆搭接措施，确保网路具有较高的设计可靠度，并按设计要求起爆。

图6-4　沙溪口水电站上游二期围堰拆除爆破起爆网路示意图

为了有效地利用堰前河床深槽的积渣能力，减少出渣工作量，加快施工进度，采用临水面先行爆破，然后依次顺序爆破的起爆顺序。除最后一排炮孔外，其余各排炮孔的作用方向均指向库区，有利于提高爆渣下河率。

（5）爆破效果。两次爆破约50%以上的爆渣按设计抛入河床深槽中，大大减少了推渣工作量，爆破块度及爆堆形状较理想，便于推土机正常工作，达到设计要求。两次爆破均达到设计拆除高程。

6.2.3.3　构皮滩水电站碾压混凝土围堰拆除爆破

（1）概况。构皮滩水电站位于贵州余庆县构皮滩镇上游1.5km的乌江上，水电站装机容量3000MW，是乌江干流和贵州最大的水电站。构皮滩水电站下游碾压混凝土围堰由1～11号堰块组成，长204.3m，其围堰纵剖面见图6-5。其中①号、②号、③号堰块为C20混凝土，其余堰块外部2.0m为C30混凝土，内部为C15碾压混凝土。围堰拆除高程440.00～464.60m，围堰顶宽为8.0m，上游坡面上部8.0m为直立面，下部为1∶0.7的坡面，下游坡面为直立面，其下游围堰纵剖面见图6-5。拆除高度分别为22.1m、24.6m，拆除总方量4.75万m3。

（2）爆破参数。

1）钻孔直径D。堰顶（宽8.0m）采用CM351钻机钻孔，后部三角体用YQ100B型三脚架钻机钻倾斜孔和光爆孔，钻孔直径D=90～100mm，最后两排炮孔较浅，用手风钻钻孔，钻孔直径D=38～42mm。

2）最小抵抗线长度W。由于围堰下游面为垂直面，按前部抛掷后部松动爆破设计，取最小抵抗线长度W=2.5m。

图6-5　构皮滩水电站下游围堰纵剖面图（单位：m）

3）孔距a。根据钻孔深度、最小抵抗线等因素进行设计调整，第一排、第二排孔孔距取2.5m，第三排孔孔距取2.0m；第四～六排孔孔距取3.0m，第七排孔孔距取2.5m，为改善爆破效果，第五～第七排间隔一个孔再加一个辅助装药孔；其余第八～十排孔采用手风钻钻浅孔，孔距取1.5m。

4）排距b。根据各排孔作用及爆破效果的要求，炮孔排距为1.5～3.0m。

5）孔深L。孔深根据拆除高度、超钻值等加以确定。

6）炸药单耗。碾压混凝土强度和硬度相当于中硬岩石，炸药单耗在0.5kg/m3左右。考虑到围堰拆除特殊性和前抛后松的要求，故采用“定位调整炸药单耗”的设计思想，对不同炮孔选择了不同的单耗。第一排取0.6kg/m3；第二排爆孔装药量要大于第一排才能尽量多地抛出，故单耗取0.7kg/m3；第三排堰顶部宽8.0m不允许后抛，故上部取平均单耗0.35kg/m3，下部取0.6～0.8kg/m3；第四排取0.8kg/m3；第五、第六排取0.7kg/m3；第七排取0.6kg/m3；第八～十排为减少后翻爆渣量，取单耗为0.3kg/m3。

7）光面爆破参数。钻孔直径90mm，钻孔间距0.8～1.0m，深孔部位取大值，浅孔部位取小值；线装药密度取500g/m，采用直径32mm的2号岩石乳化炸药，孔口堵塞长度取1.0m，孔口1.0m处减弱装药。

8）预裂爆破参数。在围堰两端，即①～○1号堰段与岩石衔接处布置倾斜预裂孔，⑩号、⑨号堰段布置垂直预裂孔，布孔参数与光面爆破参数基本一致，平均线装药密度取350g/m，装药结构为：底部1.0m为加强装药，孔口1.0m为减弱装药，其围堰拆除爆破装药结构横剖面见图6-6。

（3）爆破网路及爆破效果。①～⑨号堰块爆破时，共布置909个炮孔，主爆孔552个，手风钻孔202个，光爆孔155个。实际装药量16804.8kg，最大单段药量为90kg。采用孔间、排间接力起爆网路，孔内采用MS13段导爆管雷管，孔间采用MS3段导爆管雷管，排间采用MS5段导爆管雷管，共分342段，孔外接力传爆延期时间为2850ms。爆破后爆渣绝大部分抛向下游侧，爆破块度均匀，完全符合设计要求。

6.2.3.4　岩滩水电站下游碾压混凝土围堰拆除爆破

（1）概况。岩滩水电站上、下游围堰均为重力式，以18号坝段作为纵向围堰，其中下游围堰堰顶高程178.20m，堰顶宽7.4m，堰体下游迎水面垂直，背水面呈1∶（0.50～0.66）的阶梯状，其横断面见图6-7。拆除的最终平面高程不尽相同，下游围堰拆除段长314.8m，最大拆除高度为33.2m，总方量约96300m3，采用分层爆破拆除方案。(www.xing528.com)

图6-6　构皮滩水电站围堰拆除爆破装药结构横剖面示意图（单位：m）

图6-7　岩滩水电站下游围堰横断面示意图（单位：m）

（2）爆破参数。

1）Ⅰ～Ⅴ层的炮孔孔网参数不同（见表6-4），Ⅰ～Ⅳ层的炮孔布置横剖面见图6-8。

表6-4　孔网参数表

2）平台各分层爆破的二端部布置预裂孔，孔距0.7m。在预裂孔前布置一排缓冲孔，孔距1.3m，以保护预裂面的质量。

3）炸药单耗。设计炸药单耗为0.45～0.6kg/m3，根据爆破效果适当调整。预裂爆破线装药密度200～220g/m。

4）堵塞长度。炮孔堵塞长度按（0.8～1.0）W选取。斜孔一般在炮孔1.0m抵抗线的位置开始堵塞，预裂孔堵塞长度1.0m。

5）装药结构。垂直孔一般为连续耦合装药，斜孔根据实际抵抗线，采用变药径、不耦合、间隔装药等多种装药结构形式；预裂爆破为药串和导爆索绑在竹片上的不耦合装药。

6）起爆网路。采用导爆索—导爆管混合起爆网路，排间采用MS3段接力传爆，其爆破网路见图6-9。

图6-8　炮孔布置横剖面图（单位：m）

图6-9　第Ⅱ层（高程162.00～170.00m）爆破网路图

（3）爆破效果。第Ⅰ层为试验爆破层；第Ⅱ层爆破约50%以上的爆渣堆弃于堰体两侧，渣堆形状较理想；第Ⅲ层爆破块度优于第Ⅱ层，需改炮的大块体均小于5%。第Ⅱ层总方量20000m3，用炸药量9676.6kg，平均单耗为0.48kg/m3，共分84段起爆，总延时3760ms。第Ⅲ层总方量13500m3，用炸药量7100kg，平均炸药单耗为0.53kg/m3，共分61段起爆，总延时2725ms。

6.2.3.5　高滩水电站混凝土围堰拆除爆破

（1）概况。高滩水电站枢纽工程位于湖南省沅陵县境内，水电站二期工程上游围堰采用混凝土过水围堰，围堰长120m，每20m设一浇筑伸缩缝。围堰高9.5m，堰顶宽2m，底宽9.6m，迎水面坡比1∶0.1，背水面坡比1∶0.6。右与升船机支墩相连，左与浆砌石纵向围堰相接，围堰轴线离溢流坝闸墩最近距离为32m。

（2）爆破参数。

1）水平预裂爆破。沿高程107.50m处钻水平预裂孔，孔径80mm，堰体纵向孔深6.2m（预留厚40cm，以免钻穿漏水），孔距80cm，线装药密度为240kg/m。导爆索竹片捆绑间隔装药，使用直径28mm乳化炸药，不耦合系数为2.86，每孔装药量为15kg，黏土堵塞80cm。

2）堰体台阶爆破。堰体台阶爆破采用潜孔钻造孔，孔径为100mm，最小抵抗线W=1.6m，孔距a、排距b与最小抵抗线W取相同值。炮孔方向与堰体迎水面坡比相同，孔深按距水平预裂面40cm控制，即第一排孔深8.0m，第二排孔深4.5m，第三排孔深2.2m。

第一、第二排孔炸药单耗0.42kg/m3、第三排孔炸药单耗0.3kg/m3，第一排每孔装药量8.7kg，第二排每孔装药量4.8kg，第三排每孔装药量1.7kg，使用直径78mm的乳化炸药，采用导爆索间隔装药，其间充填细沙分段。堰体钻孔布置见图6-10。

图6-10　堰体钻孔布置图（单位：cm）

3）起爆药量控制。根据相关资料证明，水平预裂减震效果可达到50%～75%。为安全起见，工程按减震效果以50%计算，最大单段起爆药量Q为47.5kg，则台阶爆破允许质点振速计算值为u=3.0cm/s。

4）起爆网路。预裂爆破8孔为一段，段与段之间内MS2段非电毫秒雷管连接，时差为25ms，支线上连接MS3段非电毫秒雷管。

台阶爆破按伸缩缝每21m分为一组，干线每段之间用MS3段非电毫秒雷管连接，支线由MS5段非电毫秒雷管连接。

（3）爆破效果。高滩水电站混凝土围堰一次爆破拆除，爆破效果良好，升船机支墩及溢流闸坝墩等建筑物完好无损，水平预裂缝以下的堰体完整保留，全部符合设计要求。

6.2.3.6　功果桥水电站导流洞进口混凝土围堰拆除爆破

（1）概况。功果桥水电站位于云南省澜沧江上，水电站导流洞进口围堰由枯水期C15现浇混凝土主围堰土石子围堰组成，主围堰外侧与子围堰间回填土石，其结构典型剖面见图6-11。主围堰高14m，混凝土拆除方量为1626m3，分二期拆除。

（2）主围堰拆除爆破设计。

1）钻孔布置。混凝土围堰分两期拆除，选用QZJ-100B轻型潜孔钻钻孔，采用垂直布孔，钻孔孔径为76mm。一期垂直孔采用一字形布置，二期垂直孔采用梅花形布置。共布置垂直孔358个，钻孔总延米1643.4m，其围堰爆破拆除布孔剖面见图6-12。

图6-11　导流洞进口围堰结构典型剖面图（单位：cm）

图6-12　导流洞进口混凝土围堰爆破拆除布孔剖面图（单位：cm）

注：1.孔深小于0.8m的端部孔作为空孔，不装药；2.为便于二期拆除爆破布孔，一期爆破孔不考虑超深；3.二期拆除爆破孔第一排孔超深1.0m，其他主爆孔超深0.5m。

2）炸药单耗。围堰正常拆除时炸药单耗为0.4～0.6kg/m3。要求爆渣最大块度控制在30cm以下，这时所需单耗为0.9～1.2kg/m3。考虑压渣及水压的约束影响，根据类似工程经验，单耗选择1.5～1.8kg/m3，总装药量2882kg。

3）装药结构。采用乳化炸药连续装药结构，一期爆破孔采用直径32mm药卷，线装药量为1.0kg/m；二期主爆破孔采用直径60mm药卷，线装药量为3.0kg/m，因孔内无水，采用普通包装的乳化炸药。

4）堵塞。为防止爆破飞石过多，保证爆破效果，爆破孔的堵塞长度为1.1～1.2m，堵塞物为袋装砂。

5）起爆网路。爆破网路设计为从中间起爆的孔间、孔内、排间延时网路结构，孔间延时30ms、一期孔内延时650ms，二期孔内延时880ms，孔内选用延时较长的MS15非电雷管，双雷管布置。排间传爆雷管选用MS5非电雷管，双雷管布置，排间延时50ms。

（3）爆破效果。功果桥水电站导流洞进口混凝土围堰爆破拆除参数选择合理，防护方案可靠，围堰顺利爆破拆除。

6.2.3.7　洪家渡水电站2号导流洞进水口岩埂拆除爆破

（1）概况。洪家渡水电站位于贵州省黔西县与织金县交界的乌江北源六冲河上，是乌江梯级的龙头水电站，枢纽坝型为钢筋混凝土面板堆石坝，坝高179.5m，总装机容量540MW。为了确保导流洞如期分流，进口围堰岩埂的爆破拆除是关键。由于混凝土挡墙、混凝土基座等结构物与围堰岩埂连为一体，须一并拆除，围堰平面见图6-13。其中待拆除岩埂的长度约22m，拆除总方量2.1万m3。

（2）爆破参数。

1）孔网参数。采用YQ-100型简易潜孔钻钻孔，钻孔直径90mm；局部边角部位采用手风钻钻孔，钻孔直径50mm。采用垂直孔及小角度斜孔相结合的炮孔布置，使每排炮孔的底部抵抗线小于2.4m。下游侧炮孔孔间距1.2m，上游侧炮孔孔间距1.5m，炮孔超深2.0m。计划在岩埂靠下游侧首先起爆，减小孔排距，增大单耗有利于开口线的形成。炮孔孔底位置见图6-14。

图6-13　围堰平面示意图（单位：m）

图6-14　炮孔孔底位置示意图

2）炸药单耗。岩埂拆除爆破时不充水，石灰岩围岩硬度中等偏上，岩埂前有大量松渣堆积，取炸药单耗为1.0kg/m3。

3）装药结构。主炮孔装φ70mm的乳化炸药，延米装药量为4.5kg/m，装药长度根据实际孔深确定。每个炮孔底部和上部各装两发MS15非电雷管，孔内用导爆索加强传爆。单孔药量超过30kg时，进行孔内分段。靠闸门一排主爆孔的堵塞长度3.0m，以减小飞石对闸门的危害，靠松渣一排主爆孔的堵塞长度2.0m，手风钻钻孔堵塞长度1.0m。典型断面装药结构见图6-15。

图6-15　典型断面装药结构示意图（单位：m）

4）起爆网路。爆破开口线位置选在岩埂中线偏下游侧部位，在该部位首先形成缺口，使两边的岩埂再向缺口抛掷。起爆网路排间选内MS5（110ms），局部选用MS3（50ms），孔间选用MS2（25ms），孔内起爆雷管选用MS15（860ms）。排间、孔间接力雷管3发并联，孔内起爆雷管数不少于4发，起爆网路见图6-16。

图6-16　起爆网路示意图

（3）爆破效果。洪家渡水电站2号导流洞进水口岩埂拆除爆破成功实施，爆破块度均匀，小于30cm，岩埂完全爆透，爆堆向下游侧堆积，只有少量爆渣堆积在闸门前，爆破振动得到有效控制，闸门及附近其他保护物完好无损。