大顶子山航电枢纽工程上游纵向混凝土围堰拆除爆破施工方案

张 薇，付 强，张伟尧

(1.黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080;2.绥芬河中环水务有限公司，黑龙江 绥芬河 157300;3.佳木斯水文局，黑龙江 佳木斯 154002)

1 工程概况

大顶子山航电枢纽是一座以航运、发电和改善哈尔滨市水环境为主，同时具有交通、水产养殖和旅游等综合利用功能的低水头航电枢纽工程。枢纽建筑物有船闸、泄洪闸及混凝土过渡坝段、河床式水电站、土坝、闸(坝)上公路(桥)等。水库正常蓄水位116.00 m，总库容19.97亿m3，装机容量66 MW，最大下泄流量22 704 m3/s。枢纽总平面布置从右至左为:船闸、10孔泄洪闸、河床式水电站、28孔泄洪闸、混凝土过渡坝段、土坝及坝上公路(桥)等，坝线全长3 249.78 m。

2 爆破拆除要求

1)爆破设计与施工要执行《爆破安全规程》(GB6722-2003)、《水电水利工程爆破施工技术规范》(DL/TS1235-2001)。

2)为确保电站运行安全，设备保护要求控制爆破振动速度 ＜1 cm/s。

3)爆破碎渣须往左侧28孔泄洪闸抛掷。

4)爆破后块体大小控制在70～80 cm。

5)控制飞石不得损坏厂区建筑物及设备。

6)控制单响药量不但要考虑地震波，还要考虑水的冲击波的危害。

3 爆破设计

3.1 围堰1-4段爆破设计

该段围堰长60 m，顶面宽度1 m，标高▽117.75 m，拆除到▽108 m，高程差▽9.75 m，底部宽度▽5.87 m，根据该段围堰结构情况，采用一次爆破拆除，炮孔布置如图1。

图1 围堰1-4段炮孔布置示意图

钻爆参数包括:

1)孔径:Φ =90 mm;2)孔距:a=1.3 m;3)排距(b):孔口距=0.1～0.3 m，孔底距 =1.47 m;4)单位耗药量:q=1 kg/m3;5)单孔药量(Q)按公式Q=q·S·H计算(式中S为单孔负担面积，H为拆除高度);6)起爆网络与延时，起爆网络采用毫秒微差延时起爆技术，孔内安放毫秒10段雷管(t=380 ms)，孔间小组延时用Ms2段(t=25 ms)。

3.2 围堰5-12段爆破设计

在靠近厂房左侧边墙处采用钻减震孔、预裂孔和开设分离槽等措施，而后再逐段爆破。

3.2.1 减震孔钻孔参数

在距厂房左侧边墙50 cm处钻一排减震孔，如图2、图3所示。

1)孔径:Φ=40 mm;2)孔距:a=0.1～0.3 m;3)孔深:L=3.6 m;4)孔数:N=9个;5)减震孔按单耗q=0.4 kg/m3标准装药(隔孔装药)，在分离槽开成后施爆，破碎该部分混凝土。

图2 围堰5-12段减震孔、预裂孔布置截面示意图

图3 矩孔布置平面示意图

3.2.2 第一层预裂孔钻爆参数在距减震孔50 cm处布置一排预裂孔，如图2、图3所示。先起爆预裂孔，产生一条约0.5～1 cm宽的裂缝，钻爆参数如下:

1)孔径:Φ =40 mm;2)孔距:a=30 cm;3)孔深:L=3.6 m;4)线装药密度:q线 =150 g/m;5)单孔药量:Q=540 g;6)孔数:N=9个;7)总药量:Q总=4.86 kg;8)填塞长度:填塞长度不小于孔距，以下各设计中都相同。

3.2.3 分离槽第一、第二层钻孔参数

预裂缝形成后，在距预裂缝50 cm处沿纵向开设一条分离槽。布设5排炮孔，每排5个孔，炮孔布置如图4所示。

图4 围堰5-12段炮孔布置断面示意图

第一层钻爆参数如下:

1)孔径:Φ=40 mm;2)孔距:a1=0.4m;3)排距:孔口距b1=0.1～0.3 m，孔底距b2=0.38 m;4)孔深:L=3.6 m;5)单位耗药量:q=400 g。

第二层钻爆参数如下:

1)孔径:Φ =40 mm;2)孔距:a=0.6 m;3)排距:b=0.37 m，4)孔深:L=5 m;5)单耗:q=1 kg/m3。

3.2.4 主爆炮孔钻爆参数

分离槽开出来后，围堰其他部分的爆破，其起爆药量可按钻孔位置与被保护物的实际距离逐渐加大，以加快施工进度。钻爆参数设计为:

1)孔径:Φ=90 mm;2)孔距:a=1.3 m;3)排距:孔口距b1=0.1～0.3 m，孔底距b2=1.33 m;4)单耗:q=1 kg/m3;5)起爆网络与延时，起爆网路延时设计，孔内使用Ms10段非电雷管(t=380 ms)，孔外使用Ms2段雷管，排间延时25 ms。起爆网路见图5。

4 爆破效果

混凝土围堰破碎后的块度能满足70～80 cm的要求。冯叔喻院士在研究水下爆破岩石时得出如下结论:对于5级岩石(抗压强度 400～1 000kg/cm2)水下爆破，当单耗为0.5 kg/m3时，岩石的破碎粒径一般为52 cm(占95%以上);当单耗为0.7 kg/m3时，岩石的破碎粒径一般为38 cm(占95%以上)。待拆围堰混凝土为C20F200，抗压强度小于5级岩石，因此，可以推论，本设计水下爆破采用的单耗为1 kg/m3左右时，基本能达到业主的要求。

图5 起爆网络示意图

[1] 冯叔瑜，等.爆破工程﹙上册﹚[R].北京:中国铁道出版社，1980.

[2] 刘清荣.控制爆破[R].武汉:华中工学院出版社，1986.

[3] 汪旭光，于亚伦.拆除爆破理论与工程实例[M].北京:人民交通出版社，2008.

[4] 林学圣.土石爆破[M].南京:南京工程兵工程学院出版社，1985.

[5] 张正宇，等.现代水利水电工程爆破[M].北京:中国水利水电出版社，2003.