(一)概况
根据《水利建设与管理》2001年第5期报道,某水电站底孔护坦部位的混凝土隔墙在一次特大洪水泄洪过程中部分倒塌。为使电站正常运行,决定将已倒混凝土墙拆除清理,未倒混凝土墙拆至高程67.59m(墙体顶高程73.59m)。拆除墙体周围环境复杂,上游方向20m处是泄流底孔弧形闸门;墙体上方约60m处是厂房110kV的高压输电线;倒墙下的护坦允许振速为10cm/s;距墙体3.5m处有排水廊道允许振速为5cm/s。同时,在爆破时,不允许有飞起碎块对护坦面造成破坏。
墙体为C40钢筋混凝土结构,未倒部分长48m,宽2m,拆除高度6m;倒块尺寸2m×10m×8m。
(二)控制爆破
1.爆破方案选定
由于周边条件的制约,为确保安全,必须进行严格的控制爆破。在施工前进行了三个方案的比较:
方案一:“切割”控制爆破。将未倒墙体、倒墙切割爆破后用吊车配自卸汽车运走。此方案可以缩小爆破规模,飞石也易控制。但墙体两面的20cm×20cmφ32螺纹钢筋网,特别是倒墙底层钢筋难以割断,而未倒墙体“切割”爆破倒塌时对护坦的振动作用难以控制。
方案二:混凝土倒墙先用光面爆破将上层钢筋网剥除,再破碎剩余素混凝土块;未倒墙体采用分层孔间微差控制爆破。此方案可以降低单位耗药量,但手风钻水平孔施工难度大,效率低,且工序多,工期长。另外,混凝土倒墙爆破时,护坦振速过大;而未倒墙体因为两面钢筋网的夹制作用,飞起碎块又给近邻建筑物造成威胁。
方案三:混凝土倒墙用“密孔法”孔间微差爆破,利用无钢筋临空面将其破碎。未倒墙体分三层爆破,每层两侧各布一排孔进行“光面剥皮”,中间一排为主爆孔。施爆前在67.5m高程人工进行凿毛,将钢筋割断,以防“剥皮”撕裂、破坏保留部分墙体。
经试验,方案三既安全,速度又快,故选用方案三。
2.孔网参数
(1)倒墙。孔径42mm,孔深1.5m,孔距0.8m,单位耗药量0.55kg/m3。共180个孔,每孔装药量0.44kg。
(2)未倒墙体。两侧光面孔,孔径42mm,孔深2m,孔距0.5m,单位耗药量0.6kg/m3,单孔药量0.25kg;中间主爆孔,孔径42mm,孔深2m,孔距1.0m,单位耗药量0.22kg/m3,单孔药量0.5kg。最后一层孔底装30cm柔性垫层,以保护保留部分墙体(各参数详见表1-20)。
3.起爆药量的控制
(1)倒墙。倒墙紧贴护坦面,离第三层药柱中心点距离仅90cm,混凝土护坦安全振速小于等于10cm/s;倒墙距排水廊道最近距离3.5m,廊道安全振速小于等于5cm/s。根据爆破药量与质点振速关系
式中:Q为一次同时起爆的药量,kg;R为药包中心到测点的距离,m;K、a为介质的系数及指数。
经比较参照其他工程情况,K取100,a取2进行核算,最大单晌药量Q=0.44kg。倒墙与护坦面的缝隙衰减,据有关资料至少为50%。
(2)未倒墙体。由于每一爆破层距离护坦面不一样,经核算各层最大单响药量见表1-20。
表1-20 爆破参数
4.装药结构及爆破网路
(1)倒墙。倒墙混凝土块解小炮孔采用间隔装药,底部药包0.24kg,上部药包0.2kg,均用14段导爆雷管起爆,装药间距30cm,见图1-46(a)。(www.xing528.com)
由于当时库存雷管只有2、3、10、14等四段雷管,给起爆网路的设计增加了难度。为安全准确传爆,根据导爆管网路设计的一般性原则,设计采用2段雷管孔外延时,3段雷管排间连接的复式起爆网路。见图1-47。
图1-47 倒墙起爆网路示意图
(2)未倒墙体。采用分层爆破。装药结构见图1-46(b)。光面孔孔内用导爆索起爆;主爆孔用同段双发导爆管雷管起爆,孔外用导爆索联接,排间分段起爆,先两侧后中间,见图1-48。
图1-46 装药结构示意图
(a)倒墙炮孔装药示意图;(b)未倒墙体装药结构示意图
图1-48 未倒墙体起爆网路示意图
(三)安全防护
(1)对爆破体覆盖废旧骨料输送带一层,上压废旧轮胎。
(2)在爆破30m范围内护坦面上铺一层竹笆和两层草袋进行保护。
(四)爆破观测
在爆破过程中,前后进行了两次爆破振动速度的观测,介质质点最大振速测值为9.612cm/s,在安全范围以内(见表1-21)。
表1-21 爆破实测介质质点振动速度
(五)爆破效果
从直观和慢速录像观看,垂直方向的飞石较少,侧向有部分飞起碎块,但由于受到侧向覆盖缓冲作用,飞石集中在30m范围以内。爆堆集中,混凝土倒墙依然呈“倒墙状”,但利用装载机铲装时十分疏松。未倒墙体的光面“剥皮”爆破效果十分明显,混凝土块与钢筋网完全分离,最后一层因钢筋预先割断,炮孔底设柔性垫层,加之该处为混凝土施工缝,保留部分墙体十分完整,无裂缝。
(六)结语
(1)本次爆破历时45d,爆破10余次,最大分段为180段(倒墙),安全拆除钢筋混凝土1280m3。
(2)光面“剥皮”爆破这一新工艺,对于拆除带面层钢筋混凝土,效果极好。
(3)塑料导爆雷管复式搭接网路设计的一般原则是,第一孔孔内起爆时间必须小于孔外网路传爆时间。由于受到雷管段位的限制,在实际操作中采取复式搭接、网路上覆盖、网路处于松弛状态等措施,同样能确保网路的安全起爆。
(4)公式v=K(Q1/3/R)a当R较小时适用性差。在控制爆破中,做好爆破观测和爆破试验是确保安全的关键。
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