湘江大源渡水工围堰拆除爆破成果

1.工程概况

大源渡航电枢纽工程位于湘江中下游、湖南省衡山县城上游12km处，工程以航运发电为主，兼有养殖、旅游等综合功能。枢纽由左岸1000t级船闸、右岸装机120MW 径流式电站及23 孔泄水闸组成。

工程分两期施工，Ⅰ期工程包括8 孔低堰泄水闸及右岸厂房，Ⅱ期工程包括左岸15孔高堰泄水闸：Ⅱ期围堰承担临时挡水发电和围护Ⅱ期工程施工任务。Ⅱ期纵向围堰利用上下游Ⅰ期纵向围堰和8 号墩、8 号导流墙、通过上下游连接段连接而成，为C15 混凝土。如图5.2.6 所示，上、下游纵堰共用段为矩形台阶式断面，顶宽15m、底宽10.36m、高16.0m；连接段为梯形断面，顶宽2.0m、底宽9.15m、高16.0m。上游纵堰顶部高程为52.5m，拆除时可将上游库水位适当降低，但必须确保通航，不得低于最低通航水位46.5m。上游纵堰要求至少拆除至高堰堰顶39.0m高程。围堰拆除长度为230m，拆除方量达14000m3。

2.拆除爆破总体方案的确定

根据被拆围堰的结构特点，以及被保护对象的距离，对围堰进行由上而下分层拆除。在同一层中，首先拆除围堰与8号墩及8号导流墙相连的部分，使被拆围堰与被保护对象分离，尽量减少同一层中后期爆破的次数，减小地震波峰值，以便对8号墩及其导流墙进行有效的保护。

图5.2.6　Ⅱ期围堰平面布置图

由于纵向围堰工程量大，每次爆破不尽相同。其中：8号墩上游连接段与8 号闸墩相连，二者间仅隔一层厚2cm泡沫板，且爆源与闸门门叶的距离仅8.5m，它的拆除是整个围堰拆除的难点，关系到整个纵向围堰拆除的成败，关系到8 号、9 号孔弧形闸门的运行。

3.上游连接段爆破

根据其重力式结构、下部为梯形断面的特点，爆破分三阶段进行。首先进行水上部分（52.5～47.5m高程）的爆破；然后在Ⅱ期基坑充水前对背水坡脚进行预处理；待充水完毕后再进行水下部分（47.5～39.0m高程）的爆破。

（1）坡脚预处理。在47.5m高程以上部分拆除后，其以下部分为梯形断面，坡比较缓（1∶0.65），上部顶宽仅2m，而39m高程处底宽达7.5m。如图5.2.7 所示，在堰顶用潜孔钻机钻凿斜孔相当困难，并且难免会在坡脚处出现大的块体，不利于水下清渣，故在Ⅱ期基坑充水前，即斜坡侧无水时，进行坡脚处理。坡脚处理的宽度应校核连接段挡水的稳定。考虑到爆破振动对混凝土浇筑层面的影响，计算时考虑层面扬压力作用，且层面之间不考虑凝聚力的抗剪作用。经计算，在39m 高程断面的宽度由7.53m 减至4.28m时，无论是抗滑稳定还是抗倾覆都不能满足要求，安全系数K 为0.84，迎水面底板出现0.29MPa的拉应力。但如果减少坡脚断面，则坡脚的预处理所起作用不大，为此采取如下措施：先将所有预处理孔都钻设好；分三次爆破，每次只起爆两排，每孔作为一段孔间微差，逐孔起爆，力求将爆破振动影响降低到最小，使层面之间凝聚力仍发挥作用，保持断面的稳定；爆破时间定在Ⅱ期基坑充水的前一天，万一爆破后出现层面漏水，不会有大的影响。经过精心设计、精心施工，取得了满意的爆破效果，爆破面整齐，层面没有裂隙渗水现象。其爆破参数见表5.2.1，炮孔布置如图5.2.7所示。

表5.2.1　坡脚预处理钻爆参数（孔内MS8，孔间MS2）

图5.2.7　坡脚处理钻孔布置图（单位：cm）

（2）水下部分爆破。用潜孔钻机钻φ76mm孔，为确保能一次爆破至设计高程39m，采取适当超钻，钻孔倾斜角度为78°～88°。由于钻孔作业所需时间较长，为争取工期，在Ⅱ期基坑充水前预先将所有孔钻好。充水采取抬高上游库水位、在纵堰上漫流的方式，为防止漫水时杂物堵塞钻孔，充水前用橡胶和木塞将孔封堵。(www.xing528.com)

装药时，预裂孔及分离槽孔均采用φ32mm药卷，间隔装药，间距50cm，底部适当加大药量，上部适当减少药量，堵塞长度0.6～0.7m。主爆孔采用连续装药，底部0.8 ～3m 采用φ60mm药卷，其上部采用φ32mm 药卷。孔内药卷用导爆索相连，竹片固定，为确保起爆安全，分别在孔底、中部、上部各绑扎1 发MS13 雷管。事先绑扎好的炸药与雷管随竹片一同送至孔底，孔口用黄泥封堵。各孔装药量见表5.2.2。共钻孔59 个，总进尺568m，MS13雷管171 发，MS4雷管108发，总装药量579.2kg。

表5.2.2　连接段水下部分的爆破参数

采用接力式起爆网路结构，段间用2发MS4传爆，起爆网路示意图如图5.2.8所示。

图5.2.8　延时起爆网路示意图（单位：cm）

4.主要安全措施

爆破振动控制。控制爆破振动的主要措施是控制药量，另外在8号墩前钻减震孔和预裂孔，防止地震波直接传至8号闸墩（2cm泡沫板同样能起到减震作用），同时采用先爆破形成一3m宽分离槽，隔断后爆区与8号闸墩的联系。

对堰体基础帷幕灌浆的保护。由于爆破在水中进行，无法用水平减震孔减震，因此考虑在钻孔时超钻1m，并在孔底填塞锯屑形成缓冲层，从而起到减震作用，对基础帷幕灌浆加以保护。

爆破飞石的控制与防护。由于连接段与弧门门叶、油缸距离较近，采取如下措施：①适当增加孔口堵塞长度，同时提高堵塞质量，防止冲炮；②在最小抵抗线部位覆盖竹夹板；③实施主动防护，在油缸上吊挂竹笆；④通过选择最小抵抗线方向，使爆破碎块飞散方向避开闸门门叶与油缸。

水中冲击波的防护。每次爆破的单段起爆药量都控制在允许药量范围内，但为确保爆破时闸门门叶不受破坏，进一步降低水击波对弧门的压力，在8 号孔、9 号孔弧门前各设两排气泡帷幕，闸孔净宽20m，每组用φ100mm钢管制作成18m×2m的矩形框架，再用φ112.5mm的管子连接到空压机上，每根发射管上钻4 排发射孔，孔径φ1.5mm、孔距50mm、钻孔角度α＝30°～120°。

5.爆破效果分析

从整个纵向围堰的爆破效果看，水上部分爆破效果很好，块体直径都控制在0.3～1.0m内，机械清渣顺利；水下部分爆破效果也不错，绝大部分块度也控制在1.0m以内，在靠近8号墩处的分离槽部位，由于离闸墩与弧形门太近，单耗受到制约，加上底部为斜孔，单耗也不好控制，因而也出现了几块直径1.2～1.5m的混凝土块体。

从爆破监测结果看，各次爆破引起的保护对象处的质点垂直振动速度基本没有超标，但水平振动速度在上游连接段分离槽爆破与主爆区爆破时都出现超标现象，最大水平振速达13.4cm／s。据分析，主要原因在于分离槽离测点太近，仅为5.7m，小于设计取值，主爆区离测点距离虽然达15m，但由于前次分离槽爆破块体较大，且没有塌下去，仍然可直接传递地震渡。闸门应力难于监测，故没有监测，但据爆破后观察、检查，没有发现弧门与闸墩有损伤。