大型導(dǎo)流洞進出口圍堰水下拆除爆破施工工法

葉 明 聶文俊

(中國水利水電第六工程局有限公司 丹東 118002)

1 前言

大型導(dǎo)流洞進出口圍堰周圍環(huán)境復(fù)雜，水下部分一般采用預(yù)留巖埂、漿砌石、混凝土等一種或幾種型式的組合，基礎(chǔ)進行灌漿等防滲處理，導(dǎo)流洞施工完成后，圍堰需要進行水下爆破拆除。

本工法在龍灘、小灣等多個工程成功應(yīng)用，之后又在溪洛渡水電站左、右岸導(dǎo)流洞進出口圍堰拆除中進行技術(shù)創(chuàng)新，取得了良好的效果。

2 工法特點

a.本工法針對不同的圍堰采取上部垂直孔、下部水平孔相結(jié)合的布孔方式，個性化設(shè)計，有效降低了水平孔施工難度，加快了施工進度。

b.本工法采用高單耗、低單響的設(shè)計思路。高精度雷管在導(dǎo)流洞圍堰拆除中顯示出優(yōu)越性，對保證爆堆和最低缺口的形成起到了重要作用，同時高精度雷管腳線的高強度、耐摩擦對于有高速水流的復(fù)雜爆破，有很強的實用性。

c.本工法采用炸藥單耗按需分配的精細爆破控制技術(shù)。

3 工法適用范圍

本工法適用于大中型水電站導(dǎo)流洞進出口圍堰水下拆除爆破施工。

4 工藝原理

根據(jù)圍堰的不同結(jié)構(gòu)和不同的拆除時段采取個性化精細爆破設(shè)計。首先完成水平面以上的拆除，水下部分拆除，根據(jù)圍堰特點，采用水平孔的布孔方式或上部垂直孔、下部水平孔的布孔方式，一次性爆破拆除。采用高單耗、低單響的設(shè)計思路，根據(jù)圍堰與保護物距離的遠近，將爆區(qū)分成不同區(qū)域并采取不同的爆破參數(shù)(鉆孔布置、炸藥單耗、單段藥量、裝藥結(jié)構(gòu)等)，對炸藥單耗進行按需合理分配，對網(wǎng)絡(luò)進行精心設(shè)計，通過高精度塑料導(dǎo)爆管雷管接力起爆技術(shù)，嚴格控制單段藥量，精細控制爆破。

5 工藝流程和操作要點

5.1 工藝流程

5.1.1 圍堰拆除工藝流程

圍堰拆除工藝流程為:爆破參數(shù)設(shè)計→水平孔排架搭設(shè)→測量放樣→樣架搭設(shè)與檢查→造孔施工→驗孔→裝藥→聯(lián)網(wǎng)起爆。

5.1.2 工藝流程施工中需注意的事項

a.在爆破設(shè)計階段，需由測量人員根據(jù)布孔圖及原始地形圖進行詳細的切剖面，計算每個孔的詳細孔深。

b.嚴格控制孔位偏差。施工過程中，施工人員及時檢查、修正鉆孔角度，并做好自檢記錄表格，質(zhì)檢人員及時抽檢。

c.巖石差時孔內(nèi)需及時插入PVC管。

5.2 施工操作要點

5.2.1 爆破參數(shù)設(shè)計

根據(jù)堰體結(jié)構(gòu)形狀、巖石特性以及爆破需要達到的效果，確定爆破設(shè)計參數(shù)。

5.2.1.1 水平主爆孔爆破參數(shù)

炮孔直徑為110～135mm。孔距和排距根據(jù)其單位耗藥量大小來確定，自上而下逐漸加密，底部的間排距為1.25m×1.25m左右，頂部的間排距為1.5m×1.5m左右，水平孔鉆孔向下傾斜5°。主爆孔的堵塞長度為:當(dāng)間排距為1.5m時，取1～1.2m;當(dāng)間排距為1.25m時，取 0.8～1.0m;當(dāng)間排距為 1.0m時，取0.8m。堵塞物為袋裝沙和黃泥。

炸藥單耗按照爆破后是否沖渣過流及水位條件等因素綜合確定。當(dāng)要求爆渣不大于40cm的占60%以上，以順利實現(xiàn)沖渣過流時，最低單耗宜在1.5～2.0kg/m3之間，底部和堰體前部約束比較大的部位，單耗值大于2.0kg/m3。炸藥宜選用特種防水高爆藥卷，連續(xù)裝藥。

5.2.1.2 垂直孔爆破參數(shù)

垂直孔鉆孔直徑為110～120mm。如果是漿砌片石則不超深。漿砌片石孔距a與排距b取a×b=2.0m×2.5m，混凝土面板間距取2m。炸藥宜選用特種防水高爆藥卷，連續(xù)裝藥，單耗為0.7～1kg/m3，孔口堵塞長度為0.8～1.2m，采用粘土或袋裝沙堵塞。

5.2.1.3 預(yù)裂孔爆破參數(shù)

水平與裂孔向下傾斜5°鉆孔，間距為1.0m，線裝藥密度為450g/m，孔口堵塞長度為0.5m，采用導(dǎo)爆索將φ32藥卷綁扎成串狀的裝藥結(jié)構(gòu)。

5.2.2 起爆網(wǎng)路設(shè)計

5.2.2.1 設(shè)計原則

a.起爆網(wǎng)路的單響藥量應(yīng)滿足震動的安全要求。根據(jù)周圍建筑物允許震速，由爆破震動速度公式反算允許單段藥量，單響藥量一般控制在300kg以內(nèi)。

b.在單響藥量嚴格控制的情況下，同一排的相鄰段、前后排的相鄰孔盡量不出現(xiàn)重段和串段現(xiàn)象。

c.整個網(wǎng)路傳爆雷管全部傳爆或者絕大多數(shù)傳爆后，第一響的炮孔才能起爆。

d.若同排炮孔發(fā)生重段爆破，單響藥量產(chǎn)生的震動速度值不超過30cm/s的校核標(biāo)準(zhǔn)。

e.合理選擇最先起爆點及爆渣拋擲方向。

5.2.2.2 爆破器材選擇

圍堰拆除宜采用由高精度塑料導(dǎo)爆管雷管組成的非電接力式起爆網(wǎng)路。為確保接力起爆網(wǎng)路的安全、可靠，原則上孔內(nèi)起爆應(yīng)選用高段別雷管，孔外傳爆選用低段別雷管，同時孔內(nèi)高段別雷管的延時誤差應(yīng)小于排間雷管的延時。

5.2.3 鉆孔施工

5.2.3.1 測量放線

腳手架平臺搭設(shè)驗收合格后，由專業(yè)測量人員采用全站儀按照設(shè)計圖紙要求逐孔放樣，用紅油漆在巖石邊坡上將各孔孔位做好標(biāo)記，同時標(biāo)識孔的方向，并且由施工人員將提前做好的孔口標(biāo)記牌掛在相對應(yīng)孔位旁邊的排架鋼管上面。

5.2.3.2 鉆機定位

嚴格按照設(shè)計要求的孔位、孔向和測量放樣情況進行鉆機的就位和調(diào)正，所有水平孔向下傾斜的角度均為5°，開孔之前采用定型三角樣架和水平尺控制傾斜角度，將三角樣架斜邊緊貼鉆機，長直角邊上放置水平尺量測水平面，從而調(diào)整鉆孔角度， 鉆孔角度檢查時采用坡度規(guī)。

5.2.3.3 造孔施工

水平孔主要采用100B型風(fēng)動鉆機和YG—80型錨索鉆機造孔，垂直孔采用CM351鉆機造孔。

鉆孔過程中，嚴格進行精度控制，及時逐孔、逐項進行檢查，并分別在鉆進到1.0m、3.0m、10.0m和孔底后，對鉆機鉆孔角度進行檢查、校核。如果孔位、孔向、孔深均超過標(biāo)準(zhǔn)值，采用水泥砂漿封堵、待強后，重新鉆孔。驗收合格后，向孔內(nèi)插入PVC管，孔口用提前預(yù)制好的木楔子和棉紗堵塞保護。

5.2.4 裝藥

5.2.4.1 驗孔與清孔

先按設(shè)計對孔位進行編號、掛牌，對照設(shè)計孔深進行再次驗孔。如存在炮孔堵塞，用高壓風(fēng)水沖洗孔，必要時進行重新掃孔處理，確保炸藥裝到孔底。

5.2.4.2 裝藥

先裝水平爆破孔，再裝垂直孔，最后裝預(yù)裂孔。

水平孔和預(yù)裂孔自上而下逐排裝藥，垂直孔自下游向上游逐排裝藥，預(yù)裂孔自上而下逐孔裝藥。

5.2.4.3 堵塞

選擇袋裝沙和黃泥作為堵塞材料，涌水孔用袋裝沙堵塞。在堵塞前加工好沙袋，沙袋采用紗布制作直徑80mm、長20cm，每個裝入70%沙子，系好袋口。黃泥隨裝隨加工，人工搓成長10cm、直徑80mm的土卷。

5.2.5 網(wǎng)路聯(lián)接

按設(shè)計依次為先左右、后自下至上聯(lián)接，預(yù)裂孔單獨聯(lián)接后再統(tǒng)一上網(wǎng)，巖埂區(qū)域聯(lián)接后再聯(lián)接漿砌石，最后是面板混凝土，直至起爆點。接力雷管采用膠管包裹保護。

6 材料與設(shè)備

圍堰拆除施工根據(jù)斷面大小、工程量及工期合理安排勞動力資源。

7 質(zhì)量控制

a.測量放樣時機、放樣內(nèi)容要滿足現(xiàn)場鉆孔作業(yè)的要求，放樣完成后，測量人員必須向現(xiàn)場技術(shù)人員進行交底。

b.嚴格按照設(shè)計要求的孔位、孔向和測量放樣情況進行鉆機的就位和調(diào)正，確保鉆機固定牢固、穩(wěn)定，在鉆進過程中不得出現(xiàn)輕微晃動、偏移等影響鉆孔位置和角度的現(xiàn)象。

c.在鉆孔的過程中，必須及時逐孔、逐項進行檢查，并分別在鉆進到1.0m、3.0m、10.0m和孔底后，對鉆機鉆孔角度進行檢查、校核。

d.鉆孔完畢后，施工隊伍先自檢，然后由質(zhì)檢部門和監(jiān)理工程師進行終孔驗收，主要檢查孔深、孔向和孔間排距3項指標(biāo)。

e.爆前對實際起爆網(wǎng)路進行模擬試驗，聯(lián)網(wǎng)人員必須經(jīng)過培訓(xùn)及技術(shù)交底，并嚴格按設(shè)計要求進行聯(lián)接和網(wǎng)路保護。網(wǎng)路聯(lián)接過程中，應(yīng)設(shè)專人跟班檢查，防止錯接或漏接，網(wǎng)路聯(lián)接完成后應(yīng)由多人組成的檢查組進行全面檢查，確保無誤后方可起爆。

8 安全防護措施

a.為減少沖渣對進口閘門的影響，在每個導(dǎo)流洞洞內(nèi)進口段垂直導(dǎo)流洞方向各設(shè)置2道擋渣坎。

b.采用堰內(nèi)充水條件下爆破防護方式，充水為擋渣坎至閘門之間洞段，水位高度為3m。

c.對被保護建筑物進行飛石防護。一是覆蓋防護，就是在爆破體上用沙袋或其他材料進行覆蓋;二是保護性防護，即在被保護建筑或構(gòu)筑物進行防護。

d.爆破警戒半徑為800m，爆破前安全部應(yīng)通知監(jiān)理、業(yè)主單位協(xié)調(diào)對爆破警戒范圍內(nèi)的高排架作業(yè)及其他施工活動暫停作業(yè)。爆破施工過程做好下安全措施:

?按照有關(guān)規(guī)定，對易燃易爆物品、火工產(chǎn)品的運輸、加工、保管、使用等環(huán)節(jié)執(zhí)行施工局專項規(guī)章制度。炸藥、雷管和油料的運輸，按照公安部門對易燃易爆物資運輸?shù)挠嘘P(guān)規(guī)定執(zhí)行，并接受當(dāng)?shù)毓膊块T的審查和檢查;

?從炸藥運入現(xiàn)場開始，應(yīng)劃定裝運警戒區(qū)，實行封閉管理，并掛牌說明裝藥區(qū)、非裝藥施工人員不得進入。建立嚴格的火工材料領(lǐng)退制度及炸藥發(fā)放制度。警戒區(qū)內(nèi)應(yīng)禁止煙火;搬運爆破器材應(yīng)輕拿輕放，不應(yīng)沖撞起爆藥包;

?有足夠的照明設(shè)施保證作業(yè)安全;

?爆破警戒范圍按設(shè)計確定，在危險區(qū)邊界應(yīng)設(shè)有明顯標(biāo)志，并派出崗哨;

?爆后應(yīng)超過5min方準(zhǔn)許檢查人員進入爆破作業(yè)地點;如不能確認有無盲炮，應(yīng)經(jīng)15min后才能進入爆區(qū)檢查。發(fā)現(xiàn)盲炮及其他險情，應(yīng)及時上報或處理;處理前應(yīng)在現(xiàn)場設(shè)立危險標(biāo)志，并采取相應(yīng)的安全措施，無關(guān)人員不應(yīng)接近。

9 環(huán)保措施

根據(jù)工程施工的特點和工程的施工環(huán)境，嚴格遵守招標(biāo)文件中提出的有關(guān)環(huán)境保護的要求，嚴格遵守《中華人民共和國環(huán)境保護法》、《中華人民共和國水污染防治法》、《中華人民共和國大氣污染防治法》、《中華人民共和國噪聲污染防治法》、《中華人民共和國水土保持法》等一系列有關(guān)環(huán)境保護和水土保持法律、法規(guī)和規(guī)章，做好施工區(qū)和生活營地的環(huán)境保護工作，堅持“以防為主、防治結(jié)合、綜合治理、化害為利”的原則。

a.鉆孔設(shè)備選用效率高、噪聲底的設(shè)備，鉆孔作業(yè)時，大型鉆孔設(shè)備必須配備除塵裝置。

b.所有施工棄渣嚴格按招標(biāo)文件指定的場地和堆存方式有序棄存。

c.在工程施工期間，對噪聲、揚塵、振動、廢水和廢棄物進行全面控制，最大限度地減少施工活動給周圍環(huán)境造成的不利影響。生活污水、施工廢水處理后達到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。

10 效益分析

成功的爆破拆除，將大大減少爆破后的工作量，縮短工期，創(chuàng)造出巨大的社會效益與經(jīng)濟效益，并推動我國圍堰精細爆破理論與技術(shù)的發(fā)展。

11 應(yīng)用實例

11.1 溪洛渡水電站左岸導(dǎo)流洞進口圍堰

溪洛渡水電站左岸3條導(dǎo)流洞進口圍堰總長為450m，重力壩式結(jié)構(gòu)，下部為巖埂，上部為漿砌石。在弱風(fēng)化完整巖體上澆筑1.5m厚C20毛石混凝土粘合層，漿砌石迎水面澆筑60cm厚C20混凝土防滲面板。進口圍堰總拆除高度為39m，總拆除16.5萬m3。進口圍堰在汛期關(guān)門放炮，實行分批爆破，在爆破順序上，先爆進口圍堰，再爆破出口圍堰，條件具備一個爆破一個，直至最后一次爆破。左岸1～3號導(dǎo)流洞進口圍堰爆破后均實現(xiàn)了瞬間過流。

11.2 溪洛渡水電站左岸導(dǎo)流洞出口圍堰

溪洛渡水電站左岸導(dǎo)流洞出口圍堰總長400m。結(jié)構(gòu)與進口相似，總拆除高度為41m，總拆除25.4萬m3。布孔方案全部由上部垂直孔(漿砌石)、下部水平孔(巖埂)構(gòu)成。出口圍堰在汛后均提閘開門爆破。實行分批爆破，在爆破順序上，先爆進口圍堰，再爆破出口圍堰，條件具備一個爆破一個，直至最后一次爆破，順利實現(xiàn)了過流。

11.3 錦屏二級水電站導(dǎo)流隧洞進出口圍堰

錦屏二級水電站導(dǎo)流隧洞進出口圍堰為重力壩式結(jié)構(gòu)，圍堰上部采用漿砌石結(jié)構(gòu)，下部預(yù)留巖埂。圍堰基礎(chǔ)澆筑C20毛石混凝土結(jié)合層，混凝土上面為漿砌石堰體。進口圍堰長62m，圍堰總長66m。漿砌石堰體迎水面澆筑60cm厚C20混凝土防滲面板。圍堰下部巖埂采用帷幕灌漿達到基巖防滲要求。進口圍堰總拆除高度為17.5m，總拆除6200m3。出口圍堰總拆除高度為18m，總拆除6000m3。

進出口圍堰均采用垂直孔分三層的爆破拆除方案。第一、二層拆除到水面以上2m高度，為水上一般土巖爆破作業(yè);最后一層為水下一次性爆破拆除作業(yè)。

進出口圍堰于2008年11月14日中午同時起爆，在低水頭不利沖渣的條件下，成功實現(xiàn)直接沖渣、過流。