混凝土围堰拆除爆破：沙溪口水电站实例

1.工程概况

沙溪口水电站的上游二期围堰（1～13 号）为重力式混凝土挡墙加戗石断面形式，位于坝左0＋206.5～0＋349.0m、坝上0＋000～0＋125m内，全长229.5m，如图5.2.1 所示。堰顶高程为86.2m，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81.5m高程；12～4号堰段拆除高程自81.5m呈阶梯形递减至72.0m高程，并延伸至4 号堰段；3 号堰段拆至71.0m高程；2 号堰段拆至70.0m高程；1 号堰段靠15 号溢流坝段的10m 范围拆至68.5m 高程，其余部位拆至69.0m高程。

本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。

图5.2.1　沙溪口水电站主要水工建筑物平面布置示意图

2.工程特点

（1）拆除体周围环境复杂，爆破安全控制要求高。在距拆除体数米至数百米范围内，已建成了许多水工建筑物，如大坝基础灌浆帷幕、溢流坝段及其闸门、已运行的发电厂系统和正在安装的二期工程水工建筑物等。其中1 号堰段与15 号溢流坝闸墩衔接，13 号堰段与上游5 号导航墩相衔接。此外，与1 号堰段相邻的水工建筑物还有14 号、16 号两个溢流坝段以及11 号、12号弧形钢闸门。围堰堰体混凝土采用爆破法拆除时，必须保证上述邻近枢纽建筑物的安全及电厂的正常运行。

（2）需应利用库区河道深槽积渣，减少清渣工程量。由于拆除工期紧，为减少清渣工作量，可利用8号堰段附近原主河床高程低于60m的地形优势，爆渣可以抛至围堰上游河床内，其堆积高度不得高出设计炸除高程。

3.爆破方案选择

在方案的选择时，考虑了一次爆破拆除和分次拆除两种爆破方案。

鉴于混凝土堰体为重力式，堰背坡度较缓（1∶0.5～1∶0.6），斜孔（扇形孔）一次爆破拆除方案存在炮孔大，钻孔精度不易控制，靠近15 号闸门墩和5 号靠船墩的堰块拆除单段药量不易降到允许值等问题。最后选定的是总体分两层、局部分小区垂直深孔炸碎爆破方案。

图5.2.2　1 号堰块（0＋4.0～0＋18.0）爆破分区示意图

（单位：m）

该选定方案是在77m高程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＋4.0m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＋18.8m 内分三个小区（图5.2.2），第Ⅰ区拆除方法与0＋0～0＋4.0m内的拆除方法相同，第Ⅱ、Ⅲ区则分别与其他堰段的上、下层拆除爆破同步进行。

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77m 高程进行水平预裂。

上、下层拆除爆破时的库水位分别为76m 和68m高程。

采用分上、下两层拆除爆破方案的另一个主要目的是充分发挥已建电厂的发电效益。因为该电厂发电的最低水位为76m，采用的上、下拆除分界面为77m高程，上层拆除完后至下层爆破这段较长的时间内，库区水位都可以维持在76m高程，从而延长整个拆除期间的发电时间。

4.爆破参数选择

（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。(www.xing528.com)

（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）炮孔堵塞长度。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），堰背坡上铅直炮孔（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取1.0m。

（5）装药结构形式。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。

1 号堰段（上、下层）、11 号堰段（下层）部分垂直炮孔，由于受到允许单段药量的限制，其钻孔密度大，单孔药量小，故采用小药卷连续不耦合装药结构。其他垂直炮孔均为连续耦合装药结构。

5.起爆网路设计

由于上、下层拆除爆破的规模均很大，各层爆破方量均近1 万m3，炸药量分别为7.1t和8.6t。而根据现场试验获得的振速衰减规律，反算得到的单段安全药量仅为1～300kg（距离防护对象较远时取大值，反之则取小值）。因此，严格控制单段药量是关系到本次拆除爆破能否获得成功的关键所在。

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技术进行爆破，上、下层两次拆除爆破的起爆段数分别为227 段和345 段。实施的起爆网路如图5.2.3（局部图）所示。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延时元件，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，从而确保网路具有较高的设计可靠度和起爆延时按设计要求同步。

图5.2.3　沙溪口水电站上游二期围堰拆除爆破起爆网路示意图（局部）

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，故该起爆方式有利于提高爆渣下河率。

6.安全防护措施

为了防止爆破飞石对邻近永久建筑物的危害，采用了如下防护措施：

（1）14～16 号溢流坝段及船闸，在闸墩和钢闸门迎飞石面设置挡飞石竹排。竹排由3层整根毛竹按竖、横排列组成，层间用8～10号铁丝绑扎。竹排悬吊于闸前并与闸门或闸墩固定。12～13 号、17～20号溢流坝段迎飞石面上亦设置挡飞石竹排，由两层整根毛竹按竖、横排列，层间用8～10号铁丝绑扎，悬吊于闸前，并与闸墩固定。

（2）坝顶闸门启闭机用竹跳板遮挡进行防护。

（3）11 号溢流孔的溢流面采用黄土麻包覆盖保护，覆盖厚度为0.5～1.0m。

（4）邻近1 号堰段的各浮动门支承墩顶面也采用黄土麻包覆盖两层。

7.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，并达到了设计要求，便于推土机正常工作；两次爆破均达到了设计的拆除高程，没有造成炮孔拒爆现象，没给爆后施工造成困难和危险。

通过三台在不同方位的摄像机对拆除体爆破过程的观测表明，两次爆破均没有产生飞石而危及各邻近防护对象，爆后对各防护对象认真检查的结果也证实了这一点爆破过程中，对邻近爆区的几个主要建筑物的爆破振动效应进行了监测，监测成果表明，两次爆破的振动效应均控制在设计要求以内，没有对永久建筑物产生不利影响。