岩滩水电站成功拆除爆破围堰

1.工程概况

图6.2.1　下游RCC围堰横断面示意图

（单位：m）

岩滩水电站上、下游围堰是重力式，以18 号坝段作为纵向围堰，其中：下游围堰堰顶高程为178.2m，顶宽7.4m，堰体下游迎水面垂直，背水面呈1∶（0.5～0.66）的阶梯状，如图6.2.1 所示。拆除的最终平面高程不尽相同，分别为：162.0m高程（桩号x：0＋429～0＋459）、157.0m高程（x：0＋406～0＋429）、150.0m 高程（x：0＋263.36～0＋351.5）及河中深槽145.0m高程（x：0＋351.5～0＋406.5）。下游围堰拆除段长314.8m，最大拆除高度为33.2m，总方量约96300m3。RCC围堰爆破拆除当时在我国还是首次。

2.爆破方案确定

为确保围堰拆除爆破时主体水工建筑物的厂房、导墙、鼻坎、机电安装工程及20～23 号坝段新浇碾压混凝土等的安全，需严格控制爆破振动、爆破飞石等有害效应。由于尾水工程尚未完工，在下游临时土围堰尚未合龙之前，下游RCC围堰还有挡水要求，因此，堰体爆除的进度应随下游可能出现的洪水位逐层下降。

依据下游可能出现的洪水位情况，决定分五层开挖，第一层拆除高程为178.2～170.0m，第二层为高程170.0～162.0m，第三层为162.0～157.0m，第四层为157.0～150.0m，第五层为150.0～145.0m（图6.2.1）。其中第一层为试验层。

3.爆破参数

（1）Ⅰ～Ⅴ层的炮孔孔网参数见表6.2.1，Ⅰ～Ⅳ层的炮孔布置横剖面图如图6.2.2所示。

表6.2.1　孔网参数

图6.2.2　炮孔横剖面布置图（单位：m）

（a）Ⅰ层；（b）Ⅱ层；（c）Ⅲ层；（d）Ⅳ层

（2）平台各分层爆破的二端部布置了预裂炮孔，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。设计炸药单耗在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。垂直孔堵塞长度按（0.8～1.0）W 选取。斜孔一般在1.0m抵抗线的炮孔位置开始堵塞，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；预裂爆破的结构为药串，绑在导爆索和竹片上。

（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（图6.2.3），紧临18号坝段部分采用逐孔顺序起爆网路。

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图6.2.3　第Ⅱ层（162～170m高程）爆破网路图（局部）

4.几个重要问题的处理

（1）质点允许振动速度。设计提出的爆破安全控制标准见表6.2.2。

表6.2.2　周边建筑物质点振速设计控制标准

与18号坝段相连部位采用禹门口泵站围堰拆除对厂房钢筋混凝土的控制指标15cm／s作为本次拆除爆破的近区控制标准。

（2）单段起爆药量的控制。距18 号坝段5m范围内，采用孔排距0.8m×0.5m密集布孔形式，单段药量控制在2.0kg以下。以φ35mm的小药卷间隔不耦合装药，采用非电接力式起爆网路顺序起爆。

（3）堰体背水面台阶状三角体的处理。下游RCC围堰170m高程以下各层，均存在三角体问题，由于斜孔倾角与坡度不一致，故三角体底部抵抗线偏大，上部偏小。装药控制原则是：当抵抗线W≥3.0m时，装φ130mm药卷；当抵抗线W＝2.0～3.0m时，装φ75mm药卷；当抵抗线W＝1.0～1.5m时，装φ35mm药卷；当抵抗线W≤1.0m时，为堵塞段。药径选定后，再根据设计装药量来调整选取间隔或连续装药方式。

（4）改善破碎效果的措施。RCC围堰拆除采用方形或矩形布孔，起爆则呈对角线形式，将对角线上的孔用导爆索连接，使抵抗线方向与堰轴斜交并偏向下游。这种起爆法使实际炮孔密集系数m值等于2或大于2，从而改善了破碎效果。堵塞段易出大块，在保证堵塞质量的前提下，适当减少堵长至（0.7～0.8）W；另外，在堵塞段加装两节φ35mm小药卷。这些措施使堵塞段的大块率下降，破碎效果得到改善。

5.爆破效果与影响因素分析及讨论

下游RCC围堰的第Ⅰ层为试验层，1991 年9 月底以前分三次爆除。第Ⅱ层高8m，第Ⅲ层高5～6.5m，分别于1991 年10 月30 日和12 月15 日爆除。第Ⅱ层总方量20000m3，总药量9676.6kg，平均单耗0.48kg／m3，共分84 段起爆，设计总延时3760ms。第Ⅲ层总方量13500m3，总装药量7100kg，平均单耗0.53kg／m3，共分61 段起爆，设计总延时2725ms。

（1）爆破效果。第Ⅱ、Ⅲ层爆破约50%以上的爆渣堆弃于堰体两侧，渣堆形状较为理想。第Ⅲ层的爆破块度优于第Ⅱ层，需改炮的大块均在5%以下，弧线段在3%以下。大块主要出现在直线段的堵塞段和堰背三角体区。弧线段局部呈碎粒状（骨料脱离）。爆渣块体特征绝大部分表现为两面平行的板、块状，不像常态混凝土爆渣那样，块体呈不规则形状。

第Ⅱ层的基底平整度欠佳，起伏差约0.5～1.0m。第Ⅱ、Ⅲ层爆破在迎水面均出现45°的拉裂，背水面则无拉裂现象。

飞石抛掷距离绝大部分不超过30m，开口处约50m，个别小石稍远些，未对建筑物和设备造成伤害。

（2）影响爆破效果的因素。RCC围堰爆破拆除效果既与钻爆参数有关，也与堰体混凝土自身的特点及浇筑碾压质量有关。

1）钻爆参数对破碎效果的影响。第Ⅱ层炮孔呈2.8m×2.8m的方形布孔，采用对角线起爆，实际间排距为4.0m×2.0m，中间孔的单耗达到0.6kg／m3，而边孔只有0.4kg／m3左右，平均单耗0.48kg／m3，实践证明这一单耗值偏小。在第Ⅲ层爆破时，孔网参数做了调整：取为2.5m×2.2m 的矩形布孔，实际起爆的间排距3.3m×1.6m，平均单耗增至0.53kg／m3，实爆效果证明，破碎效果优于第Ⅱ层。从整个爆破效果来看，下游100 号RCC围堰的单耗值取0.6～0.65kg／m3，围堰破碎效果较好。

2）RCC围堰的层面对爆破效果的影响。爆渣一般呈板块状，有两个平行面。两个层面之间块度的线性尺寸分别为30cm、60cm、100cm不等。这与RCC围堰大多为30cm±3cm的分层碾压有关，还与层面胶结强度有关。即使同一层面，胶结强度也不一致。第Ⅱ层爆后，底层面不平整就证明这一点。

3）RCC围堰质量对爆破效果的影响。下游RCC围堰在运行期，弧形段曾发现三条垂直于堰轴的裂缝，据了解弧形段在第Ⅲ层的高程部位碾压期间曾遇下雨，钻探及压水试验揭示，直线段芯样获得率及吸水率指标均优于弧形段，说明直线段的质量优于弧段。介质质量的优劣表现为物理力学性能的差异，反映在可爆性上则是性质软弱的介质破碎效果好，反之亦然。弧形状局部爆后呈碎粒状，足以说明此段RCC围堰的质量差。

6.爆破安全监测

下游围堰第Ⅱ、Ⅲ层爆破实测资料表明，各测点垂直向或水平向中的最大值为：厂房尾墩为0.872cm／s；12 号坝顶2.88cm／s，12 号坝脚1.31cm／s；溢流坝闸墩1.56cm／s；18 号坝顶22.4cm／s，20～23 号坝段新浇RCC围堰2.15cm／s。除18号坝段外，其他vmax均未超过前述允许值或与允许值相差不大。而18 号坝段虽超过15cm／s 较多，但未发现损坏或发生裂缝现象。