苍溪航电工程导沙坎上部混凝土拆除爆破技术

张靖平

(葛洲坝集团第二工程有限公司，四川成都 610091)

1 工程概况

苍溪航电枢纽位于四川省境内的嘉陵江中上游河段，其上、下游分别与亭子口、沙溪两梯级电站相衔接;电站枢纽位于四川省苍溪县城上游约3 km，212国道从坝区左岸通过，右岸有地方道路经过。

苍溪航电枢纽为河床式电站，总装机容量为66 MW，共安装3台单机容量22 MW 的贯流灯泡式机组。工程等级为Ⅲ等，主要建筑物为3级，次要建筑物为4级，临时建筑物为5级。枢纽建筑物从左到右分别为土石坝段、接头坝段、河床式厂房坝段、一孔冲沙闸、两孔泄洪闸、水力自控翻板坝段和船闸。坝顶高程390.8 m，坝顶总长度为515.7 m。

导沙坎在施工期作为左岸工程厂房施工的枯期上游围堰，在2011年汛后，导沙坎368～373.5 m 高程的混凝土加高部分需进行拆除，以满足厂房进水发电的要求。拆除部分的混凝土高度为5.5 m，宽度为3 m，轴向长度约162 m，混凝土拆除工程量约2770 m3(图1)。

高程368～368.6 m 为宽220 cm、M15砂浆砌筑的混凝土预制块。预制块尺寸为厚20 cm、长50 cm、宽度为50 cm 和25 cm 两种规格。其他部分均为C15素混凝土。

拆除体呈折线形布置，按结构分缝共分为9块导沙坎段，按从下游至上游编号顺序，第1段(即下游端结构段)与泄洪冲沙闸和厂房进水口闸墩相连，第8、9段(即上游端结构段)与进水渠混凝土斜面护坡相连(图2)。

图1 导沙坎拆除部位平面布置图

图2 导沙坎拆除结构断面图

2 爆破拆除的技术特点和难点

(1)进行导沙坎拆除时，厂房内正在进行水轮发电机组的安装，进水口检修闸门已经下闸。需要控制拆除爆破对附近建筑物及设备的振动影响。

(2)下游端与泄洪冲沙闸紧邻的一段混凝土体拆除时应尽量避免拆除块落到泄洪冲沙闸孔处。

(3)因附近有当地民房和厂房钢网架彩钢瓦屋面，还有布置于下游侧的施工塔机和厂房内的机电设备，爆破时需很好地控制爆破飞石。

(4)导沙坎加高部分的最大拆除高度为5.5 m。考虑到出渣的方便，需确定合理的爆破参数以控制爆破后混凝土块体的粒径。

3 爆破拆除总体方案

根据导沙坎与相邻建筑物结构布置情况，并考虑相邻建筑物的安全，最终采用爆破拆除和人工拆除相结合的方法。对于第1段和第2段(紧邻泄洪冲沙闸)，爆破拆除方向朝向进水渠内，爆渣采用人工和机械运出;第3段至第9段爆破拆除方向朝向导沙坎上游，通过修建的上游施工道路采用机械设备将爆渣运至弃渣场。爆破拆除实施时，分段作业。除紧邻边坡的混凝土体孔深、孔距随边坡坡比变化外，脱离边坡的混凝土体垂直钻孔深度按4.4 m 控制。

在上部混凝土体爆破完毕，对于未爆动的混凝土体及砌筑的预制块采用小炮作业或人工用风镐撬挖。

4 具体实施情况

4.1 爆破设计

(1)最小抵抗线取W=1 m。

(2)孔距a=1.3 m，第一排排距b=0.9 m，第二排排距b=1 m(图3)。

图3 炮孔平面布置图

(3)炮眼直径d=90 mm，炮眼深度L=4.4 m(图4)。

图4 炮孔剖面图

(4)单位用药量。

取q=350～400 g/m3(在爆破试验段取q=350 g/m3，生产性试验后，部分调整到450～550 g/m3)。

(5)炮孔布置及分层装药。

炮孔布置原则:力求炮眼排列规则与整齐，将药包均匀地分布于爆破体中，以保证爆破后破碎的块度均匀。爆破体宽3 m，在导沙坎轴线方向布置两排垂直孔，前后排炮眼呈三角(梅花)形排列。

爆破孔采用分层装药，空气间隔。将炸药按间隔距离绑在竹片上(用导爆索引爆)，然后送入孔内。

(6)装药与堵塞。

控制爆破飞石和爆渣的倒向，装药按照爆破设计进行施工，一般单孔装药量为2.8 kg/孔，底部加强装药600 g。

药包安放好后立即进行堵塞，堵塞材料选用带有一定湿度(含水量15%～20%)的粘土或砂子与粘土混合物。使用炮泥时，炮眼孔口部分的堵塞用木棍分层堵塞捣实。堵塞长度为90 cm。为控制大块率，在堵长的中间装100 g 药量。

(7)连网。

采用导爆管网路。为确保导爆管网路安全起爆，采用双发导爆管联接。连网情况见图5。

(8)起爆。

为满足爆破震动安全的需要，采用毫秒微差起爆技术，逐孔分段起爆。

图5 起爆网路图

4.2 爆破振动分析

因爆破而引起的质点振动速度可按萨道夫斯基公式计算:

式中 v 为介质质点振动速度，cm/s;Q 为同段起爆的最大药量，kg;R 为爆心距，即测点至爆源的距离，m;α为地震波衰减系数，与地质条件有关，近区为1.5～2，远区为1～1.5;K 为介质性质系数，与介质性质、爆破方法等因素有关。一般K=50～350，岩土介质松软时取大值。

表1 爆区不同岩石性质的K、α值表

本次拆除爆破爆源距3#机进水口和泄洪冲沙闸闸墩较近，特别是已经安装好的进水口检修闸门，故将3#机进水口闸门作为主要保护建筑物(距爆心距离约25 m)。根据工程经验，该部位的安全质点振动速度按v≤5 cm/s 控制。

按k=(50+150)/2=100(cm/s)

α=(1.3+1.5)/2=1.4

v=5(cm/s)

Q=4 kg

代入得:R=13.5 m

根据计算，在距3#机进水口和泄洪冲沙闸闸墩13.5 m 的地方，单响药量4 kg 的爆破作业不会对3#机进水口闸门造成影响，可以满足爆破地震安全速度的要求。

4.3 拆除控制爆破飞石距离计算

飞石距离按下式计算。

式中 V 为飞石初速，m/s;W 为最小抵抗线，m;S为飞石最远距离，m;g 为重力加速度，m/s2。

临近闸门的单孔药量按1.1 kg、最小抵抗线按1 m 考虑，经计算，飞石距离为45 m。

4.4 实施结果

实施中按上述方法进行操作，达到了预期拆除目的，飞石及地震波均未对被保护物构成伤害，爆破效果较为理想。

5 结语

通过苍溪航电工程导沙坎上部拆除爆破技术的成功实施，保证了工程施工进度和施工形象，获得了有益的经验。

(1)在堵塞段中间加装小药量，可有效减少大块率。

(2)对需保护的保留体顶面保护层厚不宜小于1 m，底部加强装药不宜大于550 g。

(3)施工快速，质量可靠。

(4)对航电工程上的拦沙坎拆除或小断面混凝土体拆除，本项目所用的孔网参数及施工工艺具有一定的代表性，对于今后类似工程具有一定的借鉴意义。

［1］郭进平，聂兴信.新编爆破工程实用技术大全［M］.上海:光明日报出版社，2002年.

［2］陈华腾，钮强，谭胜禹，张庆书.爆破计算手册［M］.沈阳:辽宁科学技术出版社，1991年.