近壩爆破對電站安全運營影響監(jiān)測分析

王 海 軍， 馮 立

(中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610072)

近壩爆破對電站安全運營影響監(jiān)測分析

王 海 軍， 馮 立

(中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610072)

西藏某水電站于2014年11月下閘蓄水，同月首臺機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，2015年10月6臺機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電。該電站承擔(dān)了藏中電網(wǎng)約50%的負(fù)荷，是藏中電網(wǎng)至關(guān)重要的骨干支撐電源。拉林鐵路是川藏鐵路的重要構(gòu)成段，巴玉隧道為拉林鐵路控制性工程，為保證施工進(jìn)度，經(jīng)方案比較分析論證，確定在某水電站右岸壩肩邊坡布置交通隧道。原則上已建成電站近壩區(qū)應(yīng)嚴(yán)禁爆破作業(yè)，但由于該項目情況特殊，為保證某水電站的安全運營，提出了爆破振動監(jiān)測與常規(guī)安全監(jiān)測相結(jié)合的方法并對爆破可能影響的范圍進(jìn)行了全面監(jiān)控。

隧道；爆破；電站；運行；監(jiān)測

1 工程概述

西藏某水電站右岸布置有擋水壩、廠房及安裝間、魚道、尾水渠、出線鐵塔、4#交通公路及纜機(jī)平臺等水工建筑物。其右岸基巖大多裸露，巖性為二長花崗巖，巖石致密堅硬，透水性較弱，巖體裂隙較發(fā)育。

巴玉隧道為拉林鐵路控制性工程，全長13 073 m。經(jīng)方案比較與分析論證，巴玉隧道工程采用“948 m交通隧道”方案，從某水電站樞紐區(qū)右岸通過。隧道最大埋深約350 m，距某水電站大壩右壩肩最近距離約180 m，距電站右岸邊坡錨索支護(hù)群最近距離為70 m，與電站防滲系統(tǒng)右岸帷幕灌漿平洞最近距離約100 m，與魚道的最近水平距離為110 m(圖1)。

圖1 “948 m交通隧道”位置示意圖

“948 m交通隧道”爆破期間，可能會對電站防滲系統(tǒng)、右岸邊坡、魚道、廠房、大壩和出線鐵塔等建筑物造成振動，進(jìn)而影響電站的安全運行，故需采取切實可行的監(jiān)測手段來保證樞紐區(qū)各建筑物的安全。

2 監(jiān)測原則

(1)結(jié)合某水電站工程實際情況及地質(zhì)情況，開展爆破振動試驗和爆破控制監(jiān)測。

(2)充分利用某水電站已有工程安全監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行加密監(jiān)測，及時分析爆破施工對電站樞紐工程安全運行的影響，將爆破影響控制在工程安全許可范圍內(nèi)。

(3)爆破監(jiān)測、電站樞紐工程安全監(jiān)測實行優(yōu)先監(jiān)測關(guān)鍵部位、先密后疏、多層次監(jiān)測的原則。

3 所采取的監(jiān)測措施

3.1 監(jiān)測量的選擇

爆破振動監(jiān)測中，由于爆破質(zhì)點振動速度與建筑物的破壞特征關(guān)系比較密切，因而國內(nèi)外工程界一般采用質(zhì)點振動速度作為衡量和描述爆破振動強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)。本次監(jiān)測工作選用的物理量亦為質(zhì)點振動速度，即質(zhì)點振動垂直分量Z、水平徑向分量X和水平切向分量Y。

3.2 爆破振動控制標(biāo)準(zhǔn)

《水電水利工程爆破安全監(jiān)測規(guī)程》中相關(guān)爆破振動控制標(biāo)準(zhǔn)見表1。當(dāng)質(zhì)點振速超過允許值時應(yīng)暫停爆破作業(yè)，并通過爆破試驗控制爆破藥量與安全距離。

表1 948 m交通隧道開挖爆破振動控制標(biāo)準(zhǔn)表

3.3 監(jiān)測階段的劃分

為最大限度地減少“948 m交通隧道”開挖對電站水工建筑物的影響，采取了爆破振動監(jiān)測與常規(guī)工程安全監(jiān)測相結(jié)合的方法，其中，爆破振動監(jiān)測分為試驗段和在線監(jiān)測兩個部分；常規(guī)工程安全監(jiān)測主要利用某水電站施工期安裝埋設(shè)的各類監(jiān)測儀器進(jìn)行監(jiān)測，具體情況如下：

(1)首先在交通隧道進(jìn)口段GK0+000至GK0+020段進(jìn)行試爆，具體試爆方案主要以不同裝藥量為參數(shù)，收集整理并分析爆破振動參數(shù)，推算裝藥量對大壩及邊坡等既有建筑物的影響。

(2)在GK0+020至GK0+060段逐漸調(diào)整藥量到最大安全藥量，進(jìn)行控制爆破監(jiān)測試驗，同時加密觀測某水電站工程安全監(jiān)測系統(tǒng)，分析其對電站樞紐工程的影響，確定爆破方案和爆破振動參數(shù)。

(3)對GK0+060段以后的爆破施工實行爆破振動24 h在線監(jiān)測，將爆破振動控制在安全允許的范圍內(nèi)。

(4)在“948 m交通隧道”整個開挖期間，對某水電站原有工程安全監(jiān)測系統(tǒng)按1次/2 d的觀測頻次進(jìn)行加密監(jiān)測，及時分析爆破施工對電站樞紐工程安全運行的影響。

3.4 測點布置

爆破振動監(jiān)測的主要目的是通過每次爆破振動監(jiān)測，得到每次爆破產(chǎn)生的質(zhì)點振動速度及相應(yīng)的頻率，結(jié)合《爆破安全規(guī)程》(GB6722-2014)，評價爆破對樞紐建筑物、邊坡等是否造成影響與破壞。如圖2所示，對各測點進(jìn)行監(jiān)測，隨著爆破開挖掘進(jìn)的不斷深入，各監(jiān)測點與炮點的距離在逐漸發(fā)生變化，詳細(xì)記錄具體布置位置參數(shù)。

圖2 控爆監(jiān)測點布置示意圖

4 監(jiān)測成果分析

(1)經(jīng)對爆破振動試驗監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行測算，驗證并調(diào)整了階段最大單響藥量為70.9 kg，比預(yù)測的最大安全單響藥量64.9 kg大。出于安全考慮，最終確立的最大單響藥量仍取64.9 kg。

(2)在線監(jiān)測期間，爆破最大單響藥量基本在30 kg左右即可滿足開挖進(jìn)度要求。監(jiān)測成果顯示，爆破振動的6個重點保護(hù)對象的質(zhì)點振動速度在施工期間都未超限，說明采用試驗階段確定的最大單響藥量是合適的，各部位質(zhì)點振動速度最大值見表2。

(3)表2顯示，“948 m交通隧道”開挖期間，右岸邊坡魚道附近實測最大質(zhì)點振動速度為0.609 cm/s，發(fā)生在2016年1月1日14時5分(爆點樁號GK0+024～GK0+026)，其最大單響藥量為31.5 kg，總裝藥量為135 kg。

表2 爆破振動控制標(biāo)準(zhǔn)及實測最大值統(tǒng)計表

魚道附近邊坡外觀測點監(jiān)測成果過程線見圖3。該成果反映 了2016年1月1日前后各外觀測點各方向均未見顯著位移，其變化量均在外觀誤差范圍內(nèi)。由此說明：在最大單響藥量為31.5 kg，總裝藥量為135 kg工況時，右岸邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，未受爆破影響。

說明：X為垂直河床方向，向河床中心位移為正；Y為順河向，向下游位移為正；H為沉降方向，沉降為正。圖3 魚道附近外觀測點垂直河床方向位移時間過程線圖

(4) “948 m交通隧道”開挖期間，大壩帷幕附近實測最大質(zhì)點振動速度為0.058 cm/s，發(fā)生在2016年2月21日2時27分(爆源距:199.23 m)，其最大單響藥量為28.8 kg，總裝藥量為136 kg。

大壩帷幕附近實測最大質(zhì)點振動速度期間繞壩滲漏情況見表3，成果顯示：2016年2月21日前后，右岸繞滲孔孔內(nèi)水位高程呈略微下降狀態(tài)，與庫水位變化趨勢一致。由此說明，在最大單響藥量為28.8 kg、總裝藥量為136 kg時，對大壩帷幕基本不構(gòu)成影響。

表3 右岸繞滲孔監(jiān)測成果特征值統(tǒng)計表

圖4 右岸繞滲孔水位高程時間過程線圖

5 結(jié) 語

(1)“948 m交通隧道”爆破期間，大壩未見顯著位移，壩基揚(yáng)力處于安全范圍，大壩滲流量呈下降趨勢，壩后繞滲符合一般規(guī)律，說明大壩處于穩(wěn)定運行狀態(tài)。

(2)廠房基礎(chǔ)水頭呈下降趨勢，基礎(chǔ)與混凝土接縫處于閉合或接觸狀態(tài)，蝸殼與混凝土未見脫開，廠房建筑物沉降符合一般規(guī)律，說明廠房處于安全穩(wěn)定運行狀態(tài)。

(3)右岸邊坡、魚道等建筑物未見顯著變形，應(yīng)力變化符合一般規(guī)律。

(4)采用爆破振動試驗、質(zhì)點震動監(jiān)測和常規(guī)安全監(jiān)測相結(jié)合的方法，既保證了某水電站的安全運行，又保證了“948 m交通隧道”開挖進(jìn)度，使原計劃工期4.9個月縮短至2.3個月即完工，達(dá)到了預(yù)期效果。筆者文中所述的采用爆破振動試驗、質(zhì)點震動監(jiān)測、安全監(jiān)測相結(jié)合的經(jīng)驗，可供其他類似工程借鑒、參考。

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2016-12-24

TV7;TV522

B

1001-2184(2017)01-0018-04

王海軍(1976-)，男，四川眉山人，工程師，從事水電水利工程安全監(jiān)測工作；

馮 立(1986-)，男，重慶酉陽人，工程師，從事水電水利工程安全監(jiān)測工作.