三峡工程二期上游围堰拆除爆破成果

1.工程概况

三峡工程二期上游横向围堰轴线呈突向上游以折线形式布置，位于大坝轴线上游200～450m，围堰轴线全长1439.6m。二期上游围堰为二级临时建筑物，设计堰顶高程88.5m，堰顶宽度15.0m。堰体材料主要由风化砂、石渣料、石渣混合料、块石料、过渡料等组成。堰体内布置有塑性混凝土防渗墙上接土工合成材料组成的复合防渗心墙，其中河床段为双排塑性混凝土防渗墙，双排间距为5.0m，双排间共布设5 道厚1.0m的塑性混凝土横向隔墙，其他部位为单排塑性混凝土防渗墙。河床段塑性混凝土防渗墙墙顶73.0m高程，墙体厚1.0m，其他部位塑性混凝土防渗墙墙顶高程79m，墙体厚0.8m。塑性混凝土抗压强度R28≥5MPa，抗折强度T28≥1.5MPa。墙体内沿轴线每间隔1.5～1.6m预埋灌浆管（钢管或塑料管）及其固定保持架。墙体内预埋灌浆钢管直径114mm，管壁厚4mm，钢管间距1.5～1.6m（沿围堰轴线），保持架是由直径22mm的螺纹钢筋焊接成框架，沿灌浆管深度方向每间隔15.0m布置一个，保持架长度6.4m，宽0.6m。混凝土防渗墙拆除至56.5m高程。

上游围堰设计最终拆除范围为Y＝48＋645.5 以左拆除开挖边坡为1∶5，Y＝48＋645.5～49＋114.5 拆至57.0m高程（混凝土防渗墙拆至56.5m高程）；右端紧靠右纵向围堰预留三期截流基地，基地顶部72.0m 高程，72.0～57.0m 高程的拆除开挖边坡为1∶1.5。二期上游围堰土石方拆除开挖量333.1 万m3（其中：水上开挖240.3 万m3，水下开挖92.8万m3，混凝土防渗墙拆除1.86 万m3）。

2.拆除程序及施工方法

三峡工程二期上游围堰拆除采用预留经济断面挡水方案。先进行经济断面以外部分的拆除，然后再进行经济断面的拆除，防渗墙拆除爆破在围堰破堰进水前实施，防渗墙爆破后与经济断面填筑料一起采用水下开挖方式挖除。经济断面堰顶按高程70.3m预留，经济断面上游坡比1∶2，下游坡比为1∶1（单墙部位）和1∶0.5 （双墙部位）两种。混凝土防渗墙爆破时的经济断面如图8.2.9、图8.2.10所示。

图8.2.9　单墙典型剖面（单位：m）

图8.2.10　双墙典型剖面（单位：m）

3.混凝土防渗墙拆除爆破要求

大坝各重要部位的安全质点振动速度和水击波压力应满足表8.2.3 安全控制标准。

表8.2.3　爆破安全控制标准

防渗墙应在规定时间内一次性爆破成功，并确保爆破后不能发生溃堰事故。为便于水下开挖，要求爆破后灌浆钢管断开长度小于2.0m，钢筋保持架炸散，混凝土块体粒径小于1.0m。爆破飞散物应控制在安全范围内。为避免爆破时水击波对闸门的影响，决定基坑充水按56.0m高程控制。

4.爆破参数

炮孔直径。根据混凝土防渗墙内预埋灌浆钢管直径114mm，及灌浆后封孔的水泥结石等特点。选用φ70mm和φ89mm两种钻头在钢管内扫孔至设计高程（56.5m），最终形成的炮孔直径为90～100mm。(www.xing528.com)

炮孔间距。根据混凝土防渗墙墙体厚度和灌浆钢管间距，经过爆破试验，最终确定炮孔间距为1.5～1.6m（即灌浆管间距）。对个别灌浆钢管间距大于2.0m以上者，在其中间增加1 个钻孔，其炮孔间距为1.0～1.3m。

不耦合系数。根据钻孔直径的大小选择药卷直径。最终选用的药卷直径为70mm（2号岩石乳化炸药）。不耦合系数为1.2～1.4。

炮孔深度。按设计要求，混凝土防渗墙拆至56.5m高程。参照爆破试验底部效果和水下高强度开挖作业的需要，最终确定炮孔底部均按56.5m 高程控制，炮孔深度为13.8m（70.3～56.5m高程），双墙段的下游墙炮孔深度为9.8m（66.3～56.5m高程）。

装药结构及单孔药量。为达到在断钢管和破碎混凝土墙体的同时，保证临近永久建筑物（大坝各重要部位）不受丝毫损伤，保证爆后堰体不坍塌的目的，经过4组装药结构形式的对比试验，最终优选出线装药密度为1.96～2.43kg／m，单孔装药量为19.2～33.6kg的不耦合间隔结构形式。装药结构如图8.2.11、图8.2.12所示。

图8.2.11　孔深为9.8m的典型装药结构（单位：m）

图8.2.12　孔深为13.8m的典型装药结构（单位：m）

5.爆破网路

本次爆破起爆网路经计算机网路模拟和网路准爆试验后，决定采用孔间微差、非电接力复式交叉起爆网路。自右向左依次起爆，爆破孔数541 个，总装药量约16t，最大单段起爆药量33.6kg，总延期时间为17388ms。爆破网路如图8.2.13 所示。

图8.2.13　爆破网路示意图

6.爆破效果

三峡工程二期上游围堰混凝土防渗墙拆除控制爆破，于2002 年5 月1 日一次爆破成功。灌浆钢管炸断，钢筋保持架炸散，混凝土防渗墙爆碎，爆后围堰不坍塌，达到了预期目标。爆破飞散物控制在50.0m 范围内。大坝基础安全质点振动速度监测最大值为0.7cm／s（设计值不大于10cm／s），大坝上游面水击波监测最大值为0.0005MPa（设计值为0.1MPa），均远小于设计规定值。根据爆破后现场观察和水下开挖情况，混凝土防渗墙墙体破碎块度、钢管断开长度均满足设计要求。