李家峡水电站导流洞岩坎拆除爆破:水工围堰拆除爆破

1.工程概况

李家峡水电站总装机2000MW，主坝坝型为混凝土双曲拱坝，最大坝高165m，最大坝底宽45m，采用一次断流、隧洞导流、基坑全年施工的导流方式。导流隧洞布置在大坝右岸，全长1332m，进口底板高程2049m，出口底板高程2040.5m，设计纵坡7.375‰，洞身衬砌后过水断面尺寸为11m× （14～15）m，按20 年一遇洪水设计（设计流量2000m3／s）。

导流洞进出口岩坎在导流隧洞施工期间，在其上部分别浇筑了200m3和500m3 的混凝土挡水子堰，为导流洞的顺利施工发挥了重要作用。在截流前夕能否将岩坎彻底地爆除，关系到导流洞能否达到设计的分流流量标准，进而关系到截流工程的难易程度和成败问题。

2.进口岩坎爆破试验

导流隧洞围岩主要为黑云母角闪斜长片岩，属前震旦纪深变质岩。导流洞进口高边坡既高又陡，边坡高度在200m以上，边坡坡度达55°～65°。在2130m高程以下，岩石比较完整，但卸荷裂隙十分发育，在2130m高程以上，岩石风化严重，不稳定岩体随处可见。为此进行了岩坎爆破试验，以验证高边坡的稳定情况。

实际试验按单段药量分别为100.8kg、137.2kg和256.5kg进行，试验地点选择在进口岩坎内侧靠右边坡。因为此时正值汛期，要防止洪水击穿岩坎，所以试验组数、单段药量等项的规模都不可能过多过大。通过试验，在高边坡上实测最大垂直振速分别为1.55cm／s、1.85cm／s和2.15cm／s，比设计提出的安全允许最大垂直振速5cm／s 要小许多；最靠近爆源的明渠边墙实测最大垂直振速分别为23cm／s、8.9cm／s 和11.93cm／s，经调查观测，明渠边墙混凝土及其与基岩面的结合处完整无损，说明规范允许的最大垂直振速10cm／s 留有很大的余地；导流洞进水塔顶最大垂直振速分别为2.0cm／s、2.9cm／s和3.16cm／s，也比安全允许振速5.0cm／s要小。这些试验资料为岩坎爆破设计提供了宝贵资料。

3.岩坎爆破设计

（1）进口预留岩坎。由于缺少水下的地质地形资料，初估岩坎的开挖量只7000m3左右，实际上达11000m3以上。预留岩坎爆破设计是指岩坎形体削瘦到一定程度后进行一次爆除的设计，削瘦后的岩坎要满足两个基本条件：一是挡水、稳定，不致被洪水击穿造成大量地涌水，要考虑爆破洞穴等因素削弱断面；二是岩坎的最后一次爆除量最小，以便于单段药量的控制和起爆网路的设计。根据这一原则。最终预留的岩坎尺寸基本上为：长×宽×高＝35m×17.5m×5m，方量约3000m3。岩坎顶部高程为2054～2055m，所留岩坎宽度为作用水头的3.5 倍左右。

1）爆破孔药室布置。预裂孔仅在明渠的设计开挖边线右侧布置约10 孔左右，间距0.8～1.5m，孔深7.0～9.0m，孔径φ90mm。

一般爆破孔约l62孔，间、排距2.0～3.0m，孔深按以孔底低于明渠底部设计开挖高程（2049m）1.0～1.5m为标准控制。

爆破硐室共7个，分别布置在三个竖井中。竖井布置在岩坎中间，一字排开，竖井相互间的间距分别为6.5m和8.5m，药室断面积在1m2以内，深度在2.0～5m。竖井中药室相互间呈“八”字形布置，“八”字形腿面向迎水面侧。

水平抬孔约40孔，布置在岩坎的背水侧底部，孔径φ100mm，深度以不打穿岩坎为控制标准，一般在5.0～12.5m。

2）爆破参数设计。采用加强抛掷爆破，炸药单耗取为1.5kg／m3；参考试验资料按高边坡的允许垂直振速3～5cm／s为控制标准，考虑爆破振动叠加的影响，最大单段药量按650kg控制，4.5t炸药分为15 段起爆，平均每段的单段药量为300kg。爆破炸药选用水胶炸药，这种炸药防水性能好，可塑性好，威力大；药卷有φ65 和φ32，两种长度均为0.4m，分别重1.5kg和360kg；预裂孔线装药密度按400g／m标准间断装药。一般爆破孔连续装药，堵塞段长1.5～2.0m，爆破硐室以药箱为单位摆放，一箱炸药重约24kg。堵塞时先填塞1m左右厚度的黄土保护药室，然后用石渣将竖井填满，抬孔采用大小两药卷并在一起绑在竹片上连续装药的结构形式，堵塞段长1.0～1.5m。

进口岩坎爆破设计参数见表7.2.10。(www.xing528.com)

表7.2.10　进口岩坎爆破设计参数表

3）爆破网路设计。为了保证网路的可靠性，设计采用非电复式起爆网路，硐室则另加一套电起爆网路。在深度不大的爆破孔内，在其上部和下部的1／3 装药长度处各装两枚同段数的非电雷管，对于深度比较大的孔，在其上部的1／3 装药长度处装两枚非电雷管。下部则采用两套导爆索（每套两股）沿装药全长用黑胶布缠在药卷上接到孔底，在堵塞段内与非电雷管相联的传爆方式。导爆管均引出孔口外与两套导爆索（每套两般，称之为主、副网路）两两相接。硐室内则另设两发串联的电雷管，其段数与非电雷管同。主、副导爆索起爆网路各采用四枚并联的毫秒电雷管（1 段或2段）引爆。

（2）出口岩坎。出口岩坎爆破量共约6000m3，经预处理后预留岩坎尺寸大致为长×宽×高＝35.0m×8.0m×9.0m，约为2500m3，岩坎顶部高程2049.5～2050.5m。在岩坎右侧设计开挖边线上布置预裂孔约20 孔，间距1.0m 左右，孔深8.0～9.0m，孔径φ90mm。

手风钻造孔共约200个，其中岩坎左半部约125 个，右侧迎水面前沿约75 个，间排距2.0～3.0m，孔深2.5～3.5m，孔径φ42；一般爆破孔约76 个，间排距2.0～3.0m，孔深5.5～9.0m，孔径φ90mm。

水平抬孔约83 个，2043.0m高程、2044.5m高程和2046.0m高程各布置一层，间距1.5～2.5m，孔深一般在5.5～8.5m内，严禁打穿岩坎，孔径φ100mm。

采用标准抛掷爆破，炸药单耗取为1.4kg／m3；没有类似进口岩坎高边坡稳定等因素的影响，主要考虑导流洞出口明渠混凝土衬砌的安全。因岩坎距混凝土衬砌比较近，最大单段药量按550kg控制，3.5t水胶炸药分为9 段起爆，平均每段的单段药量约390kg，其爆破设计参数详见表7.2.11。

表7.2.11　出口岩坎爆破设计参数表

起爆网路比进口岩坎的网路要简单一些，同样采用非电复式起爆网路。手风钻爆破孔内装两发非电雷管引爆，堵塞长度0.7m左右，其余爆破孔内均装4发非电雷管，堵塞长度1.0～2.0m。导爆管均与主、副网路的双股导爆索用黑胶布缠紧。

4.爆破效果

1991 年10月9 日16 时整，出口岩坎合闸爆破，出口岩坎的爆破松动体比较碎，绝大部分的块径小于30cm，整个松动体向水面侧移动的幅度不大，该松动体基本上还能挡水。10月10日16 时整，进口岩坎合闸爆破。进口岩坎爆破后的松动体块径比出口松动体的块径要大一些，该松动体基本上堆落在原岩坎的位置，左侧有很小的一条凹沟，有少量的水流通过。

为了确保导流洞顺利分流，爆破后，配一部反铲，一部推土机对进口岩坎的爆后松动体自右至左进行扒渣，以便让大流量（约1000m3／s）水流冲走出口岩坎的爆后松动体的石渣。经过一个夜晚的冲刷，第二天上午现场看到进出口岩坎爆后松动体的石渣冲得非常干净彻底。