水工围堰拆除爆破成果

1.工程概况

高坝洲水电站碾压混凝土下游纵向围堰上端通过下纵导墙与纵向坝段相连，堰顶宽5m，最大堰高21m，堰体呈梯形断面，两侧自52.0m高程起坡，坡度1∶0.35 （斜坡分为若干小台阶，每一小台阶高0.9m、宽0.315m）。碾压混凝土标号R60为150号，抗渗标号为S4，设计强度指标：R抗压为8.68MPa，R抗拉为1.08MPa。

2.爆破方案确定

围堰拆除时，纵向坝段右侧坝顶正在进行金属结构安装，左侧泄洪坝段、厂房坝段及厂房部分机组正在挡水发电。爆区与大坝基础廊道37.5m高程下部为灌浆帷幕体、护坦固结灌浆区较近。

爆破拆除时必须首先保证正在运行的重要建筑物的安全；保证43.0m高程以下碾压混凝土围堰保留体的完整性。尽量减少围堰左侧河床（泄流通道）的爆渣抛掷量，爆渣应大部分抛向围堰右侧基坑，以减少顶面清渣工作量。爆渣块度满足现场开挖设备（4m3电铲）出渣要求。

碾压混凝土下纵堰拆除分上、下两层进行，上层拆除高程为50.0～57.0m，下层拆除高程为43.0～50.0m。上层分4 区进行拆除，I～Ⅲ区为试验爆破。下层长100m在蓄水前一次拆除完毕。

3.爆破试验

为确保下层碾压混凝土围堰的顺利拆除，在围堰上层I～Ⅲ区进行拆除爆破试验。爆破参数详见表6.2.3。

表6.2.3　爆破试验参数表

续表

（1）上层Ⅰ区爆破效果。上层Ⅰ区试验炸药单耗取0.37kg／m3。从Ⅰ区爆破试验结果看，破碎效果不理想，大部分渣体是沿碾压混凝土层面拉开，且因下游端部的平均单位耗药量小于0.3kg／m3，大块较多。另外由于表层及两侧面为常态混凝土（俗称金包银结构），在表层也出现一些大块。斜形起爆方式使爆渣绝大部分堆在右侧。垂直光爆壁面中间3 孔半孔痕迹保留，两侧边孔上部边角拉坏，下部侧向出现裂缝但缝面未完全贯通。爆后水平面沿49.4m高程（水平光爆孔50.0m高程）的混凝土层面见底，底面平整。

（2）上层Ⅱ区爆破效果。针对Ⅰ区爆破石渣块度大、后冲向层面拉开严重的缺点，对Ⅱ区爆破方案作了适当调整：孔距由2.0m减小为1.5m；单位耗药量加大至0.42kg／m3；主爆孔采用直径70mm的药包；Ⅱ区与Ⅲ区交界处布置1 排光爆孔、1 排缓冲孔，光爆孔两侧各设1 个导向孔；采用中心掏槽，两侧炮孔对称V形起爆方式。Ⅱ区爆破的爆破效果得到了明显改善，爆渣主要抛向右侧，大块明显减少，约10 块左右，代表性大块的尺寸为1.4m×1.1m×1.1m。后冲向垂直壁面上的4 个光爆孔从上至下保留半个孔壁。两侧导向孔上部边角爆掉，下部边角保留。

声波检测成果为：Ⅰ、Ⅱ区爆破垂直影响深度为0.3m，由于爆后水平壁面多为混凝土浇筑层面，爆炸能量在水平软弱层面被大量消耗，爆破对孔底层面以下的影响减小。

（3）上层Ⅲ区爆破效果。为了给下层拆除爆破设计提供可靠的依据，保证爆破效果，Ⅲ区爆破设计做了进一步的调整和优化：右侧和中间的主爆孔改为1∶0.15 的斜孔，以增加向右的抛掷量；为了减少前排顶部出现大块，在前排炮孔与临空面之间增加1 排孔深为1.4m的手风钻炮孔。主爆孔炸药单耗增大至0.55kg／m3，以增大向右的抛掷作用和渣体破碎作用；为了减少爆破对保留体的振动破坏影响，Ⅲ区与Ⅳ区交界处设置2 排垂直缓冲孔、1 排光爆孔，光爆孔两侧的导向孔在孔底2.0m适当装药。Ⅲ区碾压混凝土爆破破碎效果较好，爆渣向起爆方向集中，大块很少。垂直光爆壁面上部约1.0m范围无光爆孔痕迹，下部光爆孔（4 孔）半孔壁保留，但壁面不平整。从壁面露头处可看出碾压混凝土质量较差，对爆后壁面的平整性有一定影响。爆后水平底面为混凝土浇筑层面，较为平坦。(www.xing528.com)

（4）爆破试验成果分析。碾压混凝土3 次拆除爆破试验表明：碾压混凝土每30cm一个升层的浇筑方式，使堰体层面较多，形成较多的层间薄弱环节，炸药单耗较小时，在爆破作用下易形成大块，但当单段药量稍大时，则爆渣又细碎，其对炸药单耗变化的敏感度较常态混凝土高。

倾斜孔对控制爆破方向和改善爆破效果都较垂直孔有利。

水平预裂或光面爆破孔应结合层面布置，以保证开挖面平整。采用垂直孔或倾斜孔爆破，会残留0.3m左右的炮根，而前排炮孔爆破可能将临空面一侧下部水平边角爆掉，造成超挖，所以炮孔超深值应根据炮孔平面位置确定。

4.围堰下层爆破方案设计

（1）爆破参数设计。下层围堰拆除长度为100m，拆除高程为43.0～50.0m，拆除高度7.0m，上下顶宽分别为6.8m和11.0m。根据断面特点，并保证90%以上石渣抛向右侧，布置了5 排主爆孔，其中：右侧的4排孔倾向右侧，倾角73°～79°，左侧的1 排炮孔与右侧的4排炮孔相互错开，并顺左侧临空面倾向左侧。在右侧第一排主爆孔与临空面之间错开布置1 排手风钻炮孔，孔深1.5m，以减少前沿顶部的大块。

1）主爆孔爆破参数。孔距a＝1.5m；排距b （或W）＝1.5～1.8m（孔口）；孔深l＝6.3～6.5m，孔底至设计底面距离0.8m；堵塞长度l＝0.9～1.4m。炸药单耗：为了控制第四、第五排炮孔上部交叉部位的药量，第四、第五排炮孔单位耗药量取q4，5＝0.4kg／m3，为了增加向右的抛掷方量，右侧1、2 及3 排炮孔单位耗药量取q1，2，3＝0.55kg／m3，平均单耗q＝0.55kg／m3。最大单段起爆药量：最大2 个单孔药量之和为Qmax＝18.66kg；装药结构：右侧4排炮孔及左侧1 排炮孔下部，采用φ70mm药包间隔装药结构。左侧1排炮孔的上部采用小直径药卷均匀分散装药结构。

2）水平光面爆破参数设计。孔距a＝0.8m；抵抗线W＝0.8m；孔深：l＝10m；线装药密度q线＝0.4kg／m。装药结构：采用φ32mm药卷，底部连续布置2 支药卷，上部按0.8m的间距均匀布置11 支药卷，堵长0.8m。

3）垂直光面爆破。在下纵碾压混凝土围堰下层拆除区的上游端头与保留之间设置1排垂直光面爆破孔和2排垂直缓冲孔。在上层Ⅳ区拆除爆破时，将下层拆除区的上游端头与保留之间进行了预裂爆破。

（2）爆破网路设计。爆破网路由3 条干线组成。主爆孔从右至左各排分别采用5 段、6段、8段、9 段和10段非电毫秒雷管，顶面设置2条主干线传爆网路，分别起爆右侧的2 排和左侧的3 排主爆孔。第三条干线敷设在右侧水平光面爆破孔下侧2m附近，由6 排、7排和8段非电毫秒雷管组成，水平光面爆破每6～8 孔由导爆索联成一个组，由10 段雷管引爆导爆索。3 条主干线均从中间开始起爆，向上下游两侧依次传爆，形成中间掏槽上下游对称扩大的起爆方式。

5.下层拆除爆破效果分析

3 条主干线网路全部传爆，未发现炮孔拒爆现象。爆堆90%以上集中堆于右侧，大块较少，表面也未发现大块，爆渣破碎，飞石较少。爆渣清除后发现局部留有根底，原因是主爆孔孔深未达到设计孔深。

碾压混凝土下层纵堰拆除爆破时，在碾压混凝土纵向导墙、2 号机组尾水平台、2 号机组单元控制室、12号坝段坝顶、12号坝段灌浆廊道、泄洪坝段闸门及中隔墩附近布置振动测点，进行了爆破质点振动安全监测，监测成果见表6.2.4。

表6.2.4　拆除爆破振动安全监测成果表

1 号测点的垂直距离为10m，水平距离较小，故实测振速较大。5 号测点布于12号坝段灌浆廊道帷幕灌浆线附近，实测振速较小，仅0.21cm／s，远小于1.2cm／s的安全控制标准。其他部位的实测值均小于允许质点振动速度，振动频率也高于建筑物卓越频率。周围建筑物均处于安全状态，发电机组保持正常运行。