乌江构皮滩导流洞水工围堰拆除爆破

1.工程概况

乌江构皮滩电站处于高山峡谷地区，受地形、地质条件限制，导流隧洞分左右岸布置。围堰离进水塔和闸门的最小距离不足25m，与明渠边墙紧连。受左右岸边坡爆破开挖石渣下河影响，爆破拆除期间水位壅高，且变幅不定，左右岸两个围堰之间距离很近，爆破时存在相互影响。

左岸围堰：堰顶高程452m，上部为毛石混凝土，438～440m高程以下为石灰岩，岩石较破碎，节理裂隙较发育。堰前基岩以上部分存在1～4m的松渣堆积层，堰后经过后期开挖，形成一个直立的坡。前期已将堰顶降低至445m高程。因堰外水位壅高，堰内进水，在445m高程以上又加修了一个挡水围堰。防渗灌浆孔是从堰顶452m 高程钻孔到427m高程。围堰（包括岩埂）拆除至434m高程。

右岸围堰：堰顶450.37m高程，440～441m高程以下为预留岩埂，上部为C10 毛石混凝土，顶宽2m，两端与明渠进口两侧山坡相连。围堰浇筑时不均匀地埋有毛石，且模板采用了φ12钢筋拉条（1.5m×1.2m），防渗灌浆孔从堰顶450.37m高程钻孔到427m高程。堰外基岩以上部分存在2～5m的松渣堆积层，松渣渣体内存在大量超径石，堰后基岩部分的坡度为1∶2。围堰（包括岩埂）拆除至434m高程，拆除垂直高差16m。

2.爆破方案

（1）左岸围堰。左岸提闸开门爆破，靠水流冲渣，为保证形成最低缺口，选择围堰两端同时开口，爆渣向围堰两侧同时抛掷，最后在中部形成最低缺口。炮孔布置采用由堰内向堰外的倾斜布置，同时可利用倾斜孔的前抛作用使爆渣大量向河心抛掷，降低整个爆堆的平均高度。堰外基岩部位最靠外侧的两排炮孔增加单耗，尽量做到抛掷和破碎堰外松渣中的大块石。

（2）右岸围堰。采用关门爆破，机械清渣。堰体是上窄下宽的梯形结构，上部为混凝土，下部为基岩。基岩向堰外延伸很远，堰顶钻孔很难到位，所以基岩部位采用在堰内向堰外钻一定倾角的倾斜孔，钻孔在堰内进行；上部混凝土采用垂直孔，钻孔在堰顶进行。起爆时，上部垂直孔首先起爆，爆渣向围堰外侧大量抛掷，然后下部水平孔自上而下顺序起爆。

3.爆破拆除参数设计

（1）钻孔直径。主爆孔和预裂孔采用潜孔钻造孔，钻头直径选用110mm。

（2）钻孔布置形式。左岸采用正方形或矩形布孔。右岸上部混凝土部位（441.5m高程以上）采用梅花形交叉布孔，下部混凝土和基岩部位采用正方形布孔。

（3）爆破块度。左岸围堰“开门爆破”，依靠水流冲渣，根据其流速和流态，爆破块度控制在40cm以内（大块率不超过5%），可以顺利冲渣。右岸围堰“关门爆破”，机械清渣，为方便挖渣，右岸的爆破块度也按40cm控制。

（4）炸药单耗。考虑基岩有压渣及水压的条件和抛掷需要，最低单耗选为1.5kg／m3。

（5）孔网参数。为确保岩埂基岩的爆破效果，并考虑到底部钻孔条件复杂，还有透水等因素的影响，炮孔适当加密。左岸底部基岩按a×b＝1.5m×1.25m布置，中上部按a×b＝1.50m×1.50m布置；右岸底部基岩及中上部均按a×b＝1.50m×1.50m布置。

（6）炮孔超深。要求拆除到434m高程，不留埂，因此炮孔超深到432.5m高程。炮孔布置典型断面图如图9.4.6 所示。

（7）装药结构。爆破孔均采用连续装药结构，炮孔底部装φ70mm的乳化炸药，延米装药量为4.2kg／m；扇形孔的上部局部考虑装φ65mm 的乳化炸药，延米装药量为3.5kg／m。

（8）堵塞长度。当间排距为1.5m时，取1.2～1.3m；当排距为1.25m时，取1.0～1.1m。由于是扇形布孔，孔口的间排距相对较小，根据孔口部位采用的不同装药结构，堵塞长度也不相同，保证单耗控制在1.5kg／m3以内。堵塞物为袋装砂。

（9）单段药量。围堰拆除的爆破单段药量按150kg设计，深孔按单孔单段起爆，浅孔则按2孔或多孔一段起爆。(www.xing528.com)

图9.4.6　左岸导流洞炮孔布置典型断面示意图（单位：m）

4.起爆网路设计

（1）雷管选择。

孔间传爆雷管：根据类似工程经验，围堰爆破振动波的主频范围一般在30～60Hz，主振周期17～33ms。理论上段间起爆时差在16.5～8.5ms（半周期）之间即可起到降震作用。因此孔间采用17ms（局部采用9ms）低段雷管接力。

排间传爆雷管：考虑起爆雷管延时误差下，必须保证前后排相邻孔不能出现重段或窜段现象，杜绝前排孔滞后或同时于后排相邻孔起爆。因此排间雷管的延时误差应小于孔间雷管的延时，综合比较，选择42ms做排间雷管。

孔内起爆雷管：为防止由于先爆孔产生的爆破飞石破坏起爆网路，对于孔内雷管的延期时间必须保证在首个炮孔爆破时，大部分接力起爆雷管已起爆。这就要求起爆雷管的延时尽可能长些，但延时长的高段别雷管其延时误差也大，必须做到高段别雷管的延时误差不能超过排间接力传爆雷管的延时值。综合考虑，孔内延时雷管选择600ms。

（2）起爆方案。

1）左岸围堰起爆方案。左岸采用水流冲渣，必须形成最低缺口，即渣堆一部分高于平均高程，另一部分低于平均高程，低高程即为便于冲渣过流的低缺口。为保证最低缺口的实现，爆炸开口选在高堆渣部位。综合分析左岸围堰的形体，最低缺口在中部形成最有利于冲渣，因此开口位置选择在围堰两端，同时起爆，开口后的各排炮孔按一定的抛掷方向向开口部位抛掷，在中间部位形成最低缺口。左岸围堰爆破起爆网路示意图如图9.4.7所示。

图9.4.7　左岸围堰爆破起爆网路示意图

2）右岸围堰起爆方案。右岸采用机械清渣，由于围堰上游侧有一条出渣路，渣路可以直达围堰引渠中部，因此选择围堰爆渣向中部堆积。开口方向选择在围堰中间，两端顺序向该部位抛掷。

5.爆破效果

2004年11 月11 日12时30 分，爆破顺利实施。右岸围堰首先起爆，随后左岸围堰也顺利起爆，预先设计的爆破缺口和爆堆形状全部形成。其中爆破后不到20s，左岸导流洞开始过水，爆堆石渣整体向洞内推移，1min 以后，进口石渣已经完全被水流带走，3min左右，出口开始出水，30min后，出口石渣基本冲走，只轻微看到有水流在出口形成“龙抬头”现象。整个爆破总装药量16.4t，总方量1.1 万m3，最大单段药量150kg，平均炸药单耗1.49kg／m3。

爆破后的巡视检查表明，本次爆破的飞石均控制在安全范围内，进水塔、闸门槽及防护闸门均完好无损。爆破振动测试结果表明，各保护物的基础质点振动速度控制在10cm／s以内。爆破取得了圆满成功，分流效果理想。