庫(kù)區(qū)爆破對(duì)高坡嶺水庫(kù)大壩影響監(jiān)測(cè)分析

周克發(fā)，張國(guó)棟，符興彧

（1.南京水利科學(xué)研究院大壩安全與管理研究所，南京 210029；2.高坡嶺水庫(kù)工程管理所，海南東方 572600）

庫(kù)區(qū)爆破對(duì)高坡嶺水庫(kù)大壩影響監(jiān)測(cè)分析

周克發(fā)1，張國(guó)棟1，符興彧2

（1.南京水利科學(xué)研究院大壩安全與管理研究所，南京 210029；2.高坡嶺水庫(kù)工程管理所，海南東方 572600）

高坡嶺水庫(kù)大壩是一座建于強(qiáng)透水性砂礫石層上以砂土填筑的土壩。華能海南東方電廠一期新建工程（2× 350 MW）廠外補(bǔ)給水泵房建于高坡嶺水庫(kù)左壩端上游約120 m處，采用爆破施工。為保證工程安全，建立了高坡嶺水庫(kù)大壩現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在爆破施工期間進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。爆破施工期為54 d，其間的人工巡視未發(fā)現(xiàn)大壩有明顯的異常變形和滲流現(xiàn)象；監(jiān)測(cè)結(jié)果表明大壩變形量和壩基滲流壓力變化量均極小。由此可判斷庫(kù)區(qū)爆破施工未對(duì)大壩造成危害，單孔爆破裝藥量30 kg以內(nèi)的爆破施工方案是合適的。

高坡嶺水庫(kù)大壩；庫(kù)區(qū)爆破；監(jiān)測(cè)分析

1 工程概況

高坡嶺水庫(kù)位于海南省東方市羅帶河下游，是一座以灌溉為主，結(jié)合防洪、供水、發(fā)電等綜合利用的中型水庫(kù)。水庫(kù)集雨面積156.4 km2，校核洪水位32.25 m，總庫(kù)容7 070×104m3；正常蓄水位30.50 m。水庫(kù)樞紐工程主要由大壩、溢洪道、壩后電站、供水涵洞等組成。工程等別為Ⅲ等，主要水工建筑物為3級(jí)。水庫(kù)大壩于1966年動(dòng)工興建，1968年建成并投運(yùn)，幾經(jīng)擴(kuò)建加固，達(dá)到現(xiàn)狀規(guī)模。主壩為均質(zhì)土壩，最大壩高26.00 m，壩頂高程34.00 m，壩頂寬4.0 m，壩頂長(zhǎng)1 300 m。由于投運(yùn)后多處壩段的壩基、壩體及溢洪道側(cè)墻滲漏嚴(yán)重［1］，2000年鑒定和核定為“三類壩”，2002-2003年底進(jìn)行防滲除險(xiǎn)加固，對(duì)主壩樁號(hào)0+510至0+688.6壩段采取塑性混凝土防滲墻截滲，對(duì)主壩樁號(hào)0+160至0+450壩段和主壩樁號(hào)0+767.1至副壩樁號(hào)1+490壩段采取水泥土防滲墻截滲。

2 庫(kù)區(qū)爆破及大壩監(jiān)測(cè)布設(shè)

2.1 庫(kù)區(qū)爆破

華能海南東方電廠一期新建工程（2×350 MW）供水系統(tǒng)是華能海南東方電廠建設(shè)的重要組成部分。華能海南東方電廠一期工程供水系統(tǒng)在高坡嶺水庫(kù)新建泵站，其取水口位于水庫(kù)大壩左岸上游約120 m。取水口采用水下爆破方式施工，而大壩建基面下為厚40～190 cm的砂礫石或砂質(zhì)黏土層，其下分布厚約5 m強(qiáng)風(fēng)化層及破碎的花崗巖，存在因震動(dòng)造成液化的可能性［2］。

2.1.1 爆破施工參數(shù)

根據(jù)巖石性質(zhì)，排距參照《水運(yùn)工程爆破技術(shù)規(guī)范》（JTJ286-90）和炸礁施工經(jīng)驗(yàn)，本工程設(shè)計(jì)爆破參數(shù)［3］：孔距a＝1.6 m，由于淺孔鉆球齒釬頭外徑110 mm，因此孔徑d＝110 mm，排距b＝1.6 m；超鉆深度Δh＝1.5～2.0 m；炸藥單耗q＝2.2 kg／m3。

2.1.2 布孔和鉆孔

采用潛孔沖擊鉆鉆孔?？孜慌啪?.6 m、孔距1.6 m，呈梅花形錯(cuò)開布孔。對(duì)于孔深超過8 m的孔，為了提高爆破效果，實(shí)行分層爆破。

2.1.3 裝 藥

爆破采用特制的圓形塑料筒裝藥柱，藥柱直徑D＝90 mm，炸藥為防水性強(qiáng)、爆炸性能好的巖石乳化炸藥。對(duì)于巖石孔深大于5 m的炮孔，根據(jù)長(zhǎng)期水下炸礁施工經(jīng)驗(yàn)，采用孔內(nèi)間隔裝藥結(jié)構(gòu)（孔底裝2.0 m的起爆炸藥，中間填塞約0.5 m的砂筒，再裝一段起爆炸藥，然后用砂筒填塞炮孔上部），以達(dá)到更好的爆破效果［3］。實(shí)際施工時(shí)，炸藥量的控制實(shí)施可根據(jù)鉆孔試爆效果，予以合理的調(diào)整。不同孔深的炮孔裝藥量見表1。

2.1.4 爆破施工順序

爆破施工包括水下和陸地爆破2部分。陸地爆破區(qū)域?yàn)楸梅炕雍烷L(zhǎng)約70 m、寬4.8 m的管道；水下爆破為水庫(kù)實(shí)際水位以下的水下管道爆破，長(zhǎng)約200 m，寬4.8 m。爆破后，基坑開挖設(shè)計(jì)底標(biāo)高為14.30 m，管道設(shè)計(jì)底標(biāo)高為17.80 m。由于爆破點(diǎn)位于主壩的東南面，最近距離約為120 m，為確保大壩安全，應(yīng)考慮到分層爆破及大壩的安全性問題。施工時(shí)，從安全方面來考慮爆破順序，從離大壩遠(yuǎn)處開始爆破，即由北向南進(jìn)行鉆孔爆破。

表1 設(shè)計(jì)巖層炮孔裝藥量參數(shù)Table 1 Charge volume parameters of design rock hole

2.1.5 爆破施工實(shí)際情況

自2008年6月5日16：35時(shí)進(jìn)行一次試爆，至7月25日，累計(jì)爆破次數(shù)為34次。于2008年7月26日、7月28日進(jìn)行2次小規(guī)模（孔數(shù)較少，不超過3個(gè)；裝藥量較少，不超過10 kg）的爆破。每次爆破孔數(shù)一般為5孔或6孔。

2.2 大壩監(jiān)測(cè)

爆破施工造成大壩壩基液化的典型反應(yīng)是大壩壩基滲流狀態(tài)的異常變化。為此，在大壩左壩段近爆破施工區(qū)、壩高較高且壩基存在可液化的地層段設(shè)置滲流監(jiān)測(cè)斷面，監(jiān)測(cè)壩基滲流壓力狀態(tài)。大壩的異常變形與否是判斷爆破施工是否造成壩基液化的另一直接依據(jù)。由于該水庫(kù)未設(shè)滲流和變形監(jiān)測(cè)設(shè)施，為監(jiān)測(cè)爆破施工對(duì)大壩安全的影響，對(duì)大壩變形（包括水平位移和沉降）、壩基滲流壓力（即孔隙水壓力）、上游庫(kù)水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2.2.1 上游庫(kù)水位監(jiān)測(cè)

利用水庫(kù)已建人工觀測(cè)水尺進(jìn)行人工監(jiān)測(cè)，每日監(jiān)測(cè)一次。

2.2.2 大壩變形監(jiān)測(cè)

在樁號(hào)0+300，0+450，0+500，0+580，0+ 630和0+670下游壩肩以及在溢洪道中墩（6號(hào)閘墩）下游側(cè)共設(shè)7個(gè)表面變形標(biāo)點(diǎn)，通過監(jiān)測(cè)各標(biāo)點(diǎn)與監(jiān)測(cè)基點(diǎn)間相對(duì)位置（坐標(biāo)）的變化來監(jiān)測(cè)大壩變形。變形監(jiān)測(cè)標(biāo)點(diǎn)的平面布設(shè)見圖1。

2.2.3 壩基滲流監(jiān)測(cè)布設(shè)

壩基滲流監(jiān)測(cè)在樁號(hào)0+452和0+625的大壩壩頂各布置2個(gè)鉆孔，埋設(shè)2只振弦式滲壓計(jì)，監(jiān)測(cè)壩基滲流狀態(tài)。滲壓計(jì)布設(shè)情況見表2。

3 爆破對(duì)大壩變形和壩基孔隙水壓力的影響分析

3.1 庫(kù)水位監(jiān)測(cè)分析

2008年6月5日至7月25日為爆破施工期，在此期間，6月4日至5日、7月8日和7月16日有3次降雨過程，第一、三次降雨量中等，第二次降雨量較小。庫(kù)水位采用人工觀測(cè)方式，庫(kù)水位過程線見圖2。在爆破施工期間，庫(kù)水位過程呈下降趨勢(shì)，水位變幅約1.2 m。庫(kù)水位觀測(cè)結(jié)果表明：水庫(kù)的庫(kù)水位變幅較小，過程線變化平緩，爆破施工未引起庫(kù)水位異常變化。

圖1 變形監(jiān)測(cè)基點(diǎn)和標(biāo)點(diǎn)的平面布設(shè)Fig.1 Plane arrangement of the base point and the punctuation points of deformation monitoring

表2 大壩滲流監(jiān)測(cè)布設(shè)Table 2 Plane arrangement of dam seepagemonitoring

圖2 2008年6月5日至7月25日庫(kù)水位過程線Fig.2 Water level process line during June 5，2008 to July 25，2008

3.2 爆破對(duì)大壩變形的影響分析

對(duì)大壩軸線方向位移（向壩左為“+”，以Δx表示）、垂直上下游方向位移（向下游為“+”，以Δy表示）、沉降位移（豎直向下為“+”，以Δh表示）進(jìn)行監(jiān)測(cè)。Δx，Δy，Δh表示首次觀測(cè)至第i次觀測(cè)的累計(jì)位移量。7個(gè)變形監(jiān)測(cè)標(biāo)點(diǎn)的位移情況如表3所示。

表3 變形監(jiān)測(cè)標(biāo)點(diǎn)位移Table 3 Punctuation point displacements of deformationmonitoring

由表3可知，由于始終將單孔爆破裝藥量控制在30 kg以內(nèi)，爆破施工地點(diǎn)距離大壩的最近距離約為120 m，爆破震動(dòng)對(duì)大壩變形的影響很?。é最大不超過2.1 mm，Δy最大不超過2.0 mm，Δh最大不超過2.4 mm），考慮到壩址處平時(shí)風(fēng)級(jí)較大（一般在3級(jí)以上）以及全站儀測(cè)量精度，可以判定：施工期未引起大壩異常變形，大壩結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)。

3.3 爆破對(duì)壩基孔隙水壓力的影響分析

結(jié)合施工爆破期間爆破情況，從34次爆破中選擇以下具有代表性的2次爆破前后滲壓計(jì)所測(cè)數(shù)據(jù)的差值進(jìn)行分析：①2008年7月9日（爆破時(shí)間分別為19：20，19：30）；②2008年7月17日（爆破時(shí)間分別為18：00，18：05）。在這2次爆破前后2 h內(nèi)，滲壓計(jì)K1，K2，K3和K4水位受到爆破震動(dòng)的影響，具有一定的振動(dòng)變化，但變化幅度都很小，變化幅度最大不超過2 cm，如圖3至圖6所示。因此，爆破震動(dòng)對(duì)壩基孔隙水壓力的影響很小。

圖3 滲壓計(jì)K1爆破前后水位監(jiān)測(cè)過程線Fig.3 Water level duration curve of the osmometer K1before and after blasting

圖4 滲壓計(jì)K2爆破前后水位監(jiān)測(cè)過程線Fig.4 Water level duration curve of the osmometer K2before and after blasting

圖5 滲壓計(jì)K3爆破前后水位監(jiān)測(cè)過程線Fig.5 Water level duration curve of the osmometer K5before and after blasting

圖6 滲壓計(jì)K4爆破前后水位監(jiān)測(cè)過程線Fig.6Water level duration curve of the osmometer K4before and after blasting

3.4 爆破施工時(shí)人在大壩現(xiàn)場(chǎng)的感受

自從2008年6月5日在庫(kù)區(qū)試爆以來，每次爆破前均由爆破施工單位向大壩現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)人員通報(bào)爆破時(shí)間及相關(guān)爆破情況。爆破時(shí)，監(jiān)測(cè)技術(shù)人員在離爆破點(diǎn)最近的大壩上觀察，每次爆破在爆破點(diǎn)造成高約1 m的涌浪，向四周輻射傳播，波浪傳播至壩前時(shí)，壩前有水位變化，波高減弱到約10 cm，人在大壩上有短暫的微弱震感。爆破后即對(duì)大壩現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巡視檢查，壩面未發(fā)現(xiàn)明顯的變形或裂縫，壩后亦未發(fā)現(xiàn)明顯的異常滲流現(xiàn)象。

4 結(jié) 語

電廠取水口爆破施工期間設(shè)置的大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)取得了連續(xù)、可靠的大壩變形、滲流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明爆破施工所產(chǎn)生的震動(dòng)沖擊波對(duì)大壩變形及壩基滲流影響很小，未引起大壩異常變形和異常滲流；巡視檢查未發(fā)現(xiàn)大壩異常變形、裂縫及異常滲流現(xiàn)象。因此可判定在爆破施工期間大壩處于安全狀態(tài)。

［1］ 陳德皎，王 安，張祥云.海南省東方市高坡嶺水庫(kù)安全鑒定綜合評(píng)價(jià)報(bào)告［R］.海口：海南省水利水電技術(shù)中心，2000.

［2］ 王 安.海南省東方市高坡嶺水庫(kù)工程安全鑒定工程地質(zhì)勘察報(bào)告［R］.?？冢汉Ｄ鲜∷娂夹g(shù)中心，2000.

［3］ 吉林電力管道工程總公司.華能海南東方電廠一期新建工程（2×350MW）廠外補(bǔ)給水泵房工程（炸礁部分施工方案）［R］.長(zhǎng)春：吉林電力管道工程總公司，2008.

（編輯：趙衛(wèi)兵）

Monitoring Analysis on Impact of Blasting in Gaopoling reservoir area on dam

ZHOU Ke-fa1，ZHANG Guo-dong1，F(xiàn)U Xin-yu2
（1.Dam Safety and Management Department，Nanjing Hydraulic Research Institute，Nanjing 210029，China；2.The Management Department of Gaopoling reservoir，Dongfang 572600，China）

The Gaopoling Reservoir Earth-filling Dam was built on the strong seeping sand and gravelwith extremely seepage.The supply pumping plant of Huaneng Power Plant first new project（2×350 MW）in Hainan Province Dongfang City will be built at about120 m above the left side of the dam and the engineering construction make use of blasting.In order to ensure the safety of the project，the safety monitoring system at Gaopoling Reservoir Dam site was set up for the real-timemonitoring during the period of the construction blasting.During the period of 54 days，the results of the artificial inspection indicated that there was no significantly abnormal phenomenon of dam deformation and seepage to be found；monitoring results showed that the changes of dam deformation and dam foundation seepage pressure were very small.It could be judged that the blasting construction in the reservoir area does not cause dam damage，and the program of the construction blasting controlled by the single hole charge volume within 30 kg is appropriate.

Gaopoling reservoir dam；blasting in the reservoir area；monitoring analysis

TV542；TV698

A

1001-5485（2009）08-0024-04

2008-10-07；

2008-11-06

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2006BAC14B01，2006BAC14B03）

周克發(fā)（1981-），男，安徽含山人，工程師，主要從事大壩安全管理與巖土工程等方面的研究，（電話）025-85828191（電子信箱）zhoukefa＠163.com。