瑞丽江水电站导流洞围堰拆除爆破成果

1.工程概况

瑞丽江水电站位于缅甸北部瑞丽江干流上，电站装机600MW。电站距缅甸南坎、腊戍、曼德勒、密支那的公路距离分别约为63km、257km、539km、315km。

导流洞围堰由进口、出口围堰组成。进口围堰距闸墩约40m，堰顶高程712m，堰长约58m，堰顶宽约8m，围堰背水面由石渣填筑成斜坡，迎水面有大量钢筋石笼和混凝土防渗面板，拆除方量约1.87 万m3；出口围堰位于导流洞出口明渠末端，距出口闸室约200m，堰顶高程709m，堰长约48m，堰顶宽约8m，围堰背水面由石渣填筑成斜坡，无防渗心墙，渗水量较大，拆除方量约1.96 万m3。

2.围堰爆破拆除难点

由于缅甸北部山区多雨，瑞丽江上游来水量具有很大的不确定性，流量过大，会给围堰爆破施工带来很大的安全隐患，流量过小，会给过流冲渣造成困难。

因工程本身地形地质资料较少，瑞丽江的水流比较急，无法准确探知堰前水下的地形和地质情况，加之围堰迎水面有大量钢筋石笼，设置了钢筋混凝土防渗面板，情况复杂。进出口围堰的堰内侧都有大量堆渣，使堰内局部残留的岩埂高程难以确定。

堰体上部堆有大量的回填松渣，要实施有效钻孔，必须清理到基岩，在堰外水位不明的情况下，清理到基岩存有很大的风险。

导流洞较短，坡降低，进出口的底板高程差仅3.63m，分流后洞内的水流速度较慢，会给过流冲渣带来困难。

由于洞内流速过低，河床底板又高于导流洞底板，爆破后的围堰爆渣有进入导流洞并堆积在导流洞出口的可能，会影响分流效果，给截流带来困难。

围堰拆除爆破时，拦污栅、闸门、引水洞等水工建筑物均已建好，需要严防爆破危及建筑物的安全。

3.爆破方案

本次围堰拆除方量大，堰体本身既有岩埂，也有松渣，还有钢筋笼等，差异很大，且堰体呈胖梯形结构，一次爆除很难达到预期效果。从导流洞分流要求及水位变化情况，结合工况条件综合考虑，进出口围堰均采用分阶段拆除。其中最后的岩埂拆除是整个围堰拆除的关键。根据堰体自身的结构情况，拆除分三个阶段（图7.2.21）。

图7.2.21　进口围堰三阶段拆除断面示意图（单位：m）

第一阶段：主要清理堰顶回填的石渣，采用挖掘机直接挖除的方式。进、出口围堰均清理至堰顶704m高程。根据水位情况，可以适当降低，越低越好。

第二阶段：进出口围堰“瘦身”，形成最后的挡水岩埂。包括进口岩埂堰前堰后的拆除，出口围堰堰顶、堰前以及堰后的拆除。钢筋笼和松渣直接挖除，岩石部分采用爆破法清除。进口围堰内侧背水面开挖至695m 高程、坡比为1∶0.3；出口围堰拆除至堰顶702m高程，背水面开挖至691.37m高程，坡比拟定为1∶0.3。进出口围堰预留岩埂顶宽7m，要求岩埂迎水面边坡处理整齐。

第三阶段：进出口岩埂采用一次爆破拆除。由于爆破后机械清渣存在困难，大量爆渣需要靠水流冲走。

第三阶段围堰爆破为本次围堰拆除的重点，在爆破方案设计中要考虑如下因素：①根据类似工程的经验，为达分流冲渣目标，要求爆破最大粒径控制在35cm以下，大块率不超过5%；②因爆破后需要立刻分流，要求爆渣按一定方向堆积，形成低于河床水位的最低缺口，可立刻过流冲渣；③为保护围堰附近已建的建筑物安全，需要把爆破振动控制在安全范围内。

考虑上述因素，进出口围堰爆破拆除设计思路如下：采用密集布孔、高炸药单耗、低单段药量，尽量做到爆渣粒径控制在35cm以下；采用非电微差接力式起爆网路。进口围堰起爆选择在下游侧开口，爆渣向内侧抛掷，最后在上游侧形成最低缺口，将水流引入导流洞；出口围堰起爆选择在上游侧开口，向围堰内侧抛掷，在下游侧形成最低缺口，将水流顺势导入河床。

炮孔布置上除了考虑岩埂本身的结构特点，同时也考虑抛掷和破碎效果，并保证前沿和底部都要炸到设计位置，比较了以下三种不同的布孔方案（图7.2.22）。

图7.2.22　三种不同的布孔方案图（单位：m）

（a）方案1；（b）方案2；（c）方案3

方案1：堰顶钻孔，炮孔全部布置在岩埂顶部，向围堰两侧倾斜延伸，同一断面上炮孔底盘抵抗线由迎水面至背水面逐渐变大的原则布置，只在围堰两端钻预裂孔，矩形布置。

方案2：主爆破孔和两端预裂孔布置同方案1，只在底板增加了水平预裂孔。

方案3：钻孔全部采用斜孔，倾斜方向与岩埂迎水面坡度一致，孔间互相平行，间距1.5m。围堰两端布置预裂孔。

由于围堰前沿水下地形不确定性，面向河床的水平预裂孔或者倾斜孔的孔底位置难以确定，采用方案2和方案3都难以避免钻孔过程中出现穿孔漏水现象，而在钻孔过程中不允许江水进入导流洞，因此方案2和方案3不宜采用。方案1尽管具有形成的底板平整度较差的缺点，但是可以通过炮孔超深来保证底板炸到设计高程，完全可以保证导流洞的过水能力；由于全部钻孔在岩埂顶部进行，布孔规律性强，施工过程易于控制，能保证钻孔质量；它既可以向堰外抛渣，又可以向堰内抛渣，回旋余地比较大。因此，选择采用方案1的布孔方式。

4.爆破参数设计

（1）主爆孔爆破参数。(www.xing528.com)

1）炮孔布置。主爆破孔和预裂孔均采用履带式潜孔钻机造孔，孔径为φ110mm。钻孔按堰顶7m的宽度布置，采用矩形布孔形式。为保证钻孔在底板拆除高程位置，其炮孔布置方式仍为矩形，钻孔中需要根据围堰两侧的坡度，逐排、逐孔调整钻孔的倾角在55°～94°。

2）炸药单耗。本爆破属于半水下爆破，炸药单耗按水下爆破计算，并根据不同的水深情况选取炸药单耗。对水面以下5m炸药单耗取1.2～1.5kg／m3，水面以上的炸药单耗取0.8～1.2 kg／m3。

3）孔网参数。为确保岩埂底部的爆破效果，底部采用φ70mm药卷，炮孔底部孔间距取1.5m，平均抵抗线为2.0m，因考虑前排需要加强抛掷，后排需要减弱抛掷，抵抗线控制在1.5～2.5m，面向河床的前排按1.5m设计，从前向后逐步增加，最后两排的抵抗线按2.5m设计。由于布置的是倾斜孔，其孔口孔间距取1.5m。

为保证爆破后岩埂围堰两侧边坡的成形和稳定，在围堰两端布置与开挖边坡坡比（1∶0.5）一致的预裂孔，孔底间距控制在1.0m，相应的孔口间距在0.5m。进口围堰预裂孔最大孔深12.3m，出口围堰预裂孔最大孔深14.0m。

4）装药结构。围堰横剖面形状为梯形，各排炮孔对应的抵抗线自上而下逐渐变大，在确保炸药单耗的前提下，为防止产生过度飞石，采用组合装药结构。

进口围堰：主爆孔底部至698m 高程，采用直径φ70mm 乳化炸药连续装药；698～700m高程采用3 节φ32mm乳化炸药捆绑连续装药；高程700m至堵塞段采用2节φ32mm乳化炸药捆绑连续装药。φ32mm乳化炸药采用防水导爆索传爆并绑在竹片上。进口围堰装药结构如图7.2.23 所示。

图7.2.23　进口围堰装药结构图

出口围堰：主爆孔底部至694m 高程采用直径φ70mm 乳化炸药连续装药，694～696m高程采用3 节φ32mm乳化炸药捆绑连续装药；696m高程至堵塞段采用φ32mm乳化炸药捆绑连续装药。

预裂孔线装药密度取500g／m，孔底1.0m加强装药（1000g／m），孔口1.0m减弱段装药（250g／m），孔口堵塞长度为1.0m，采用导爆索将φ32mm药卷绑扎在竹片上间隔装药。

（2）最大单段药量的确定。

1）爆破有害效应分析。进口围堰距进口导流洞钢筋混凝土结构约10m，距进口闸墩约40m，存在爆破振动和飞石的安全问题。而出口围堰距已建建筑物较远，爆破危害相对较小。因此以进口围堰来控制。

控制爆破最大单段药量是降低爆破有害效应的根本措施。在实施中采用同孔不同高程不同直径药卷进行装药、非电毫秒微差接力式起爆网路，将单段药量控制在最小，从而将爆破危害降低至最低。另外，在围堰两侧采用预裂爆破，并先于主爆破孔之前形成预裂缝，达到有效隔振作用。

为防止爆破飞石对导流洞进水口前建筑物的危害，同时对这些建筑物采取覆盖防护措施。

2）最大单段药量的计算。距离围堰爆区仅10m 的导水钢筋混凝土结构属于爆破近区，属于冲击波作用，其传播规律不能用中远区的萨道夫斯基公式来计算，根据国内类似工程的经验，在单段药量控制在100kg以内时，其安全是可以保证的。导流洞进水口闸墩与围堰相距40m，但它直接正对爆区，其爆破振动符合萨道夫斯基振动传播规律，最大单段药量按下式计算：

式中：Qmax为最大单段药量，kg；V 为质点振动速度，cm／s；R 为爆源中心至建筑物的距离，m；K、a 为与地形和地质条件有关的场地系数。

闸墩离爆区距离为40m，参考类似工程经验，抗震标准按10cm／s设计，15cm／s进行校核；K、a 值取K＝150、a＝1.5。经计算，Qmax＝284kg。为安全起见，采用1～4孔一段的起爆方式。炮孔比较深的位置，单孔装药量比较大，1～2 孔一响；炮孔比较浅的位置，单孔药量比较小，3～4孔一响，但最大单段药量控制在100kg以内。

5.爆破网路设计

（1）起爆雷管的选择。因受到缅甸方爆破器材供应的限制，只能采用普通塑料导爆管雷管非电起爆技术。雷管段位选择如下：孔内起爆雷管：MS15 段，双发；排间延时雷管：MS5 段，双发，每10个节点增加一条辅助传爆线；孔间接力雷管：MS3 段，双发，主传爆线单侧用MS2 段间隔。总网路采用电雷管起爆。

（2）起爆方案。由于要依靠水流冲渣，围堰实体爆破后，爆堆将升高，按照一般的设计思路，应该尽量向河床中抛掷，以降低爆堆高度，这也有利于形成最低缺口。但是考虑到本次爆破堰外水位比较高，且堰外堆渣清理不是很到位，向堰外抛掷很难达到预期目的，而围堰内侧临空面清理比较到位，堆渣空间也足够，因此，进出口围堰均选择向堰内侧抛掷。根据水流流态，进口围堰在下游侧开口，在上游侧形成最低缺口，出口围堰在上游侧开口，在下游侧形成最低缺口。

为保证上述渣堆形态的实现，围堰爆炸开口应选在高堆渣部位。开口后的各排炮孔按一定的抛掷方向向缺口部位抛掷，在爆破的部位形成最低缺口。起爆网路示意如图7.2.24、图7.2.25 所示。

图7.2.24　进口围堰起爆网路示意图

图7.2.25　出口围堰起爆网路示意图

6.爆破效果

2006年12月7日，爆破顺利实施。出口围堰先于进口围堰爆破，爆渣按照设计的方向顺利抛掷，但是受到两边夹制作用的影响，最低缺口的形成不是很明显，采用挖掘机进行了简单处理后，出口围堰导流条件完全具备。进口围堰滞后出口围堰6h起爆，爆堆完全按照设计思路顺利形成，最低缺口在偏上游侧顺利形成，爆破后瞬间过流，分流比例达到30%以上，从爆堆表面来看，爆破块度基本控制在35cm以内，达到了爆破目的。分流获得圆满成功，为大江截流创造了良好条件。