电厂围堰拆除精细爆破

陆林欣

（湖南中人爆破工程有限公司， 湖南 长沙 410005）

1 工程概况

1.1 周围环境

待拆除的围堰位于贵州省天柱县清水江白市水力发电厂大坝的下游。其中尾水围堰是尾水挡墙尾部的纵向围堰，距电厂坝体最近处90 m、中控室115 m、进厂道路和沿江岸堤公路约65 m。消力池围堰是纵向消力墙尾端的施工构筑物，位于河道的中部，距消力池约30 m。

1.2 构筑物结构

尾水围堰为长形梯台，长32 m，上宽2 m，底宽6.4 m，高9.4 m，底部标高244 m。 消力池围堰为异形棱台，主体是一个正斜面梯台，其右侧中后端连结一个三棱直角锥体，上部长12.5 m，宽4 m；底部长25 m，前端宽5.0 m（含每边底座0.5 m），后端宽7.9 m（含左侧底座宽0.5 m）；高度为9.4 m。结构体有低密度配筋。

1.3 工程特点和要求

（1）待拆除围堰离发电厂房中控室较近，中控室仪器仪表抗震能力较低，需要通过合理的设计以及有效工程措施来控制爆破振动和塌落振动的影响。两个待拆围堰与保留的端墙相连，爆破保护要求较高。

（2）爆破拆除施工过程中电厂要保持正常发电工作状态，起爆时间只有安排在临时调停的时间段进行。爆破的次数安排要尽量少，每次爆破的时间要短。

（3）尾水围堰是长形梯台，顶面狭长；而消力池围堰是一个异形棱台结构。给钻爆施工和控制爆破飞石及爆碴不进入消力池都增加了难度。

（4）施工时间是雨季，清水江的水位较高，发电厂 3台机组正常发电工作，围堰处水位高程248.2 m左右，围堰顶面高出工作常水位约5.5 m。当机组停机蓄水时水位下降至246.3 m左右，水位变化较大。不利于爆破施工作业。如果完全采用小孔径钻爆施工，水下部分难以钻孔到位，汛期到来之前难以完成工程任务。

2 爆破设计与施工

2.1 爆破拆除方案选择

鉴于本工程工程量不太大，但拆除物结构特殊，施工环境较复杂，安全要求高。因此需要选择合理的施工方法和施工工序，解决工程中的难点。拆除爆破总体方案如下：

（1）采用小孔径和大孔径相结合分两层钻爆的施工方法。将尾水围堰及消力池围堰的爆破拆除分水面以上和水面以下两层进行（以高出发电机组正常工作水位高程 0.5 m 为分界线）。上层采用Φ40 mm孔径浅孔爆破；下层采用Φ90 mm孔径潜孔钻车钻孔爆破。解决完全用小孔径作业赶不上工期的难点，及潜孔钻难于上围堰顶面作业的问题。下层采用潜孔钻作业，能加快进度，爆破到位。由于分层位于电厂机组工作的常水位以上，爆破施工不影响电厂的正常生产。

（2）施工工序安排：上层浅孔钻爆、人工和机械相结合台面清碴、下层潜孔钻钻孔爆破、打捞船打捞清碴、运输车装运弃碴。为加快施工进度，就地租用渡船（载重60 t，加工安装摇臂跳板，以装运小挖机、潜孔钻进入围堰第二台面作业，保障工程顺利实施。

（3）对消力池围堰异型结构作钻爆辅助设计。使爆破充分、彻底、安全。

（4）整个工程分两次进行爆破。减少警戒次数，减轻对周围环境的影响。

（5）爆破面方向选择在主要保护物的反方向。最小抵抗线方向朝向清水江河道下游，避免爆破飞石飞向发电厂房。

2.2 爆破参数设计

2.2.1 尾水围堰爆破参数

（1）上层爆破。炸高为4.4 m，孔径为40 mm。沿围堰横向布置炮孔每排3孔：在顶面布2斜孔，孔深3.6 m，孔口距0.2 m，孔底距1.23 m，两侧间距等分；在左侧分层界线（炸高4.4 m底线）布1水平孔。排距0.8 m，排数39排。

（2）下层爆破。炸高为5 m，孔径为90 mm。围堰台面宽4.1 m，底宽6.4 m。沿堰宽布置炮孔每排3孔：2个垂直孔，孔距1.6 m；1个倾斜孔，斜孔按负担的面积间距等分。超深 0.2 m，孔底间距等分，排距1.2 m，排数23排。

2.2.2 消力池围堰拆除爆破

（1）上层爆破。炸高5.2 m，孔径40 mm。从前斜面到顶平面布置1.5～4.3 m不同深度的钻孔，每排3孔，孔距1 m，排距0.9 m，排数24排，水平孔布置在左侧距垂直炮孔底部 0.9 m处，孔深3.5～4.8 m。对锥体部位从倒数第1～5排各布置1个辅助孔，孔深4.3 m。

（2）下层爆破。炸高4.2 m，孔径为90 mm。围堰前段上宽4 m，底宽5 m；右侧中段开始有锥台，后端上宽6.1 m，底宽7.4 m+0.5 m。沿堰宽前段布垂直孔每排2孔（第1～7排），对应锥台中段布3孔(第8～12排)，后段布4孔(第13～17排)，排距1.4 m，排数17排。消力池钻孔布置纵断面见图1，上层横断面见图2、下层横断面见图3。

图1 消力池围堰纵向剖面分层和布孔/cm

第一次爆破参数见表1、表2。

第二次爆破参数见表3、表4。

图2 上层后排布孔

图3 下层后排布孔

表1 尾水围堰上层爆破参数

表2 消力池围堰上层爆破参数

表3 尾水围堰下层爆破参数

表4 消力池围堰下层爆破参数

2.2.3 爆破施工技术措施

上层顶面采用小孔钻垂直孔或斜孔，消力池围堰右侧锥体部分布辅助斜孔，为使爆后的台面平整，在围堰左侧分层界线钻一排光爆孔，单耗0.8 kg/m3。采用连续装药，孔口堵塞。分段延时逐排爆破。结构体有配筋，爆后仍有大量的爆碴堆积在台面上，采用人工清出前端一段平台，再用 5 t小挖机进入台面清碴。

下层采用潜孔钻钻孔，对消力池围堰右侧的锥台部分进行综合布孔和装药设计,逐排做出断面图。下层装药考虑水中压力单耗增加 50%，取 1.2 kg/m3。按孔负担的爆破体积分配装药，采用连续不偶合装药或间隔装药。孔内装药为底部加强、口部减量，即将装药长度三等分上段减量20%加强到底部。分段延时逐排起爆。为保护保留的端墙，每层后排留排距的70%作保护层。精心设计，精心施工。

2.3 起爆网路

采用导爆管雷管起爆网路。尾水围堰、消力池围堰拆除爆破，共分两次进行，第一次同时进行上层爆破，第二次同时进行下层爆破。因为每个围堰(爆区)每一次（一层）爆破起爆的雷管段数都较多，排数多达 17～40排，完全采用雷管段别延时难以满足起爆要求。故每个爆区分别采用导爆管雷管孔内、孔外延时起爆网路，孔内装高段别的MS10雷管，孔外装低段别的毫秒雷管。孔外对于Φ40 mm炮孔接低段别的MS2雷管，排间延时均为25毫秒，上层水平光爆孔较垂直孔延时一排起爆；对于Φ90 mm炮孔接低段别的MS3雷管，排间延时均为50毫秒。爆区间采用MS5进行延时。孔间、排间和爆区间的传爆元件均使用两发导爆管雷管并联，并对雷管进行包裹保护，起爆干线用两条导爆管敷设至起爆站。

2.4 爆破安全措施

本次拆除爆破，采用排间毫秒延时起爆法，最大一段药量为尾水围堰下层同排3个炮孔起爆的药量39 kg，爆点距中控室最近距离为115 m，根据爆区地质情况，基础爆破K值取116.4，地震波衰减系数α取1.74。计算得本次拆除爆破时中控室的质点振速为 0.25 cm/s，小于安全允许值，爆破是安全的。

（1）爆破时，分别在电厂中控室、坝顶最近点设置测振仪进行监测。

（2）对爆体精细测量和布孔，确保实际最小抵抗线不小于设计值，加强填塞质量，当填塞的长度小于抵抗线时孔口加砂袋覆盖。

（3）对与拆除物相连的端墙采取预留保护，上层爆破后排炮孔至端墙的垂直距离为0.5 m，下层后排炮孔至端墙的垂直距离为1.00 m。

（4）严格落实安全警戒措施，做好人员、车辆、船舶的疏散工作，岸上警戒距离200 m，河面警戒距离500 m，并由公安部门和海事部门安排人员警戒，防止因爆破造成人员伤害和财产损失。

3 爆破效果与体会

3.1 爆破效果

爆破时对发电厂房、大坝等重要部位进行了爆破振动监测，测得发电厂中控室爆破最大质点振动速度为 0.23 cm/s，大坝顶面最大振动速度为0.3 cm/s，符合国家安全标准。两次爆破均未对周边保护物造成任何损害，保留的端墙完好无损并沿着施工缝光滑平整。有效控制爆破飞石，爆破破碎块度较均匀，无明显大块。经河床打捞清理构筑物拆除高程达到设计要求，平整至下游托口水电站最低蓄水位246.5 m以下，爆破取得圆满成功。

3.2 完工体会

（1）本工程构筑物爆破拆除经过精心设计，精心施工，整体分两次爆破，满足了环境、施工条件和建设单位的要求，工程爆破拆除高效、按期完成。

（2）对特殊结构拆除物的爆破采取针对性的设计，采用浅孔和深孔爆破相结合的方法是合理有效的，取得了理想的效果。

水平孔光面爆破效果明显，为下一层梯台施工提供了平整的作业面。