某输供水工程取水口岩坎爆破监测应用分析

吕炎浩

（辽宁省水资源管理集团，辽宁沈阳110003）

1 工程概况

某输供水工程，取水首部工程主要建筑物包括取水口建筑物（进水塔、启闭机室等）、压力引水隧洞、地下厂房洞室及其附属洞室、取水首部闸门井、电梯（电缆）竖井、通风竖井、升压站、交通洞等工程，其中启闭机室位于最上游，其长度为33.30 m，桩号0-020.50～0+012.80；临时建筑物主要为启闭机室上游抛石围堰，设计长度81.70 m，施工期设计挡水标准为20年一遇，考虑该工程的特殊性，施工防洪度汛标准为50年一遇，堰顶填筑宽度13～15 m，最大堰高31.6 m（轴线处），围堰上、下游边坡为1∶1.3。目前取水口工作闸门及事故闸门已经具备挡水条件，而且落闸挡水，围堰已经拆除完成，但其底部剩余预留岩坎没有拆除，岩坎位置及整体取水口布置见图1。

图1 岩坎位置及取水口布置示意图

该岩坎拆除面临深水爆破及对周围建筑物爆破震动影响等问题。针对岩坎深水爆破已做专门爆破设计，并同类似工程做比较分析，将其他工程监测实测值与该工程允许标准值进行对比，完全满足安全条件。在此基础上，需对该工程岩坎爆破进行监测数据采集，与允许标准值做进一步综合分析，从而判断实际破坏程度及安全性。

2 监测点布置

这次岩坎爆破，距离进水塔约50 m，水深约24 m，根据现场实际情况，需对爆破振动、水击波、动水压力及爆破产生的涌浪进行监测，监测项目共布置3个动水压力测点、1个涌浪测点和4套振动位移测点。具体统计见表1，具体位置分布见图1及图2。

表1 测点及位置布置表

图2 监测点平面布置示意图

3 监测成果

3.1 振动位移

岩坎爆破后，观测到闸门控制室振动最大位移约1.99 mm，位于工作门墙顶顺水流方向DS02（01）测点，该测点爆破振动时域图如图3所示；各测点振动位移统计如表2所示，各测点爆破振动时，域图趋势与DS02（01）测点相似。从图中可见，振动位移幅值因冲击波快速增加，达到峰值，受建筑物约束而衰减，经过近5s时间，建筑物振动结束。

表2 各测点振动位移统计表

图3 DS02（01）测点爆破时振动位移测点过程线

3.2 动水压力

这次观测B03号测点在水面上，未受到水流冲击波的影响。从测点B01和B02的观测数据来看，B01测点最大压力为194.5 kPa，最小压力为64.0 kPa；B02测点最大压力为85.8 kPa，最小动水压力为-5.6 kPa，B01测点的高程较接近爆破点的高程，B01测点约有11 m水深，不会出现负压，B02测点只有约2 m水深，最低压力出现负压，预估在B02至水面线小范围会出现短时负压。各测点爆破时动水压力过程线如图4所示。

3.3 涌浪

涌浪测点SW在拦污栅上，观测表明爆破最大涌浪为4.9 m。涌浪快速减退，基本上不到0.5S就基本上结束。其涌浪过程线如图5所示。

4 总结

这次监测工况下，爆破时测点最大动水压力为194.5 kPa，最小动水压力为-5.6 kPa，预估在水面下2 m小范围会出现短时负压，这次测点负压量值较小，且持续时间也短，对监测的建筑物没有影响。

图4 B01、B02测点爆破时各测点动水压力过程线

图5 涌浪观测过程曲线图

爆破时工作门门槽敦顶顺水流方向测点振动最大位移达2 mm，对主要建筑物没有影响。

这次爆破时在拦污栅位置涌浪最大达4.9 m，对建筑物没有影响。

通过实测监测数据分析，爆破振动、水击波、动水压力及爆破产生的涌浪等均在允许范围内，不会对主要建筑物产生破坏，进一步验证了水下爆破参数设计的可行性，同时为其他类似工程进行水下爆破监测提供了借鉴。