豐滿擴建永慶反調節水庫混凝土圍堰爆破拆除試驗

高 岳，蔡 新，楊曉飛，劉大慶

（大連市供水有限公司，遼寧 大連 116011）

1 工程概述

豐滿三期擴建永慶反調節水庫工程位于第二松花江上游，距上游豐滿電站10.3km，水庫控制流域面積156km2。該水庫形成后上游庫水位與豐滿水電站尾水相接，是一座為解放豐滿水電站60MW基荷，同時保證下游161m3/s流量的工業及城市用水而修建的日調節水庫。

主體工程建成后需要進行混凝土圍堰爆破拆除，斷面為梯形，斷面上口寬約1.0m，下口寬約2.5m，高3.0m，斜坡坡比為1∶0.5，混凝土圍堰長104.6m，拆除到186.0m高程，總爆破拆除方量549.13m3，混凝土圍堰沿河道布置，東面距江岸約100m，西面距江岸約300m，北面與壩體相接，南面為江面。

2 測試依據和爆破觀測系統

2.1 測試依據

本次爆破振動觀測主要依據有：

1）GB6722-2003中華人民共和國國家標準《爆破安全規程》。

2）DL/T5333-2005中華人民共和國電力行業標準《水電水利工程爆破安全監測規程》。

3）東勘院設計文件“永慶反調節水庫上游縱向混凝土圍堰爆破拆除要求”。

2.2 爆破觀測系統

振動觀測系統由6通道891型測振儀和891-Ⅱ型傳感器組成，頻率 0.5～100Hz，量程 0.001～40cm/s。儀和脈動壓力傳感器組成，量程0.5～600kPa。

2.3 爆破過程記錄與現場效果調查

爆破過程記錄采用數碼攝錄機，在起爆前至爆破結束后進行全過程跟蹤攝錄；現場效果調查采用數碼照相機，對爆破網絡布置、爆破效果進行寫實描述。

3 圍堰拆除方案

在距壩體0.8～8.6m范圍內單孔藥量300g，8.6～10m范圍內單孔藥量450g，10～104.6m范圍內單孔藥量600g。根據試驗爆破網絡延時情況，正式爆破采用3段孔外延遲接力非電導爆雷管起爆網絡。裝藥炮孔總數1120孔，爆破藥量576kg，爆破藥量分段秒差50ms，最大瞬時起爆藥量9.6kg，最小瞬時起爆藥量0.1kg，設計爆破持續時間6s左右。

4 圍堰拆除爆破觀測

4.1 測點布置

測點布置主要考慮距爆點最近、受爆破影響最大、結構最薄弱、能夠控制壩基和其它建筑物安全的部位。振動觀測點布置在壩體上，在與圍堰相連的邊墩頂部距上游側邊緣2.5，5.0m各安裝垂直向、水平向傳感器1個，在8號閘門大梁中央距邊墩中心線6.85m處安裝垂直向傳感器1個，在橋（高堰）大梁中心線距邊墩中心線9.90m處安裝垂直向傳感器1個，共安裝6支儀器。

動水壓力測點布置在8號閘門中心線，低堰前沿188m，187.5m，187m 不同高程各安裝3個測點的動水壓力傳感器，編號P1-1，P1-2，P1-3；在8號閘門右中墩▽187.5m，▽187m各安裝了P2-2，P2-3共2個測點的動水壓力傳感器。測點布置如圖1所示。

圖1 爆破試驗測點布置示意圖

4.2 振動觀測成果與分析

整個爆破拆除過程基本順利，主炮爆破振動觀測成果見表1，波形見圖2。

表1 圍堰拆除主炮爆破振動觀測結果表

圖2 圍堰邊墩頂部距上游2.5m振動波形圖

從表1觀測結果可以看到，測得的振動幅值均小于安全標準值3cm/s，從圖2波形圖知，V1⊥測點所測得最大峰值出現在起爆后1613ms，根據爆破網絡圖可以推算，產生最大峰值振動量的爆心可能出現在距邊墻11.1～8.6m處。

（3）群雄斗虎。領舞者持釣魚鞭向空中一舉，四名斗虎英雄持刀引領四虎轉至場北面，由東到西面朝南按①-④虎一字排開，領舞者一招“撥云見日”，四虎向前撲三撲，四名斗虎英雄在虎前做“三仆刀”，行至場南面。

根據日本吉川公式推算：

式中：Q——代表藥量，kg；R——代表爆心距，m；K——代表振動系數。

當爆心距邊墻8.6m，K值等于271；當爆心距邊墻 10m，K=271；當爆心距邊墻 11m，K=327。前述各K值的平均值K=290，從K值可以看到，它比深孔梯段爆破K=100要大，與深孔掏槽爆破K值等于300相接近，這主要是由炮孔大部分位于水下，受夾制作用較大所致。總的來看，由于成功地采用非電導爆管孔外延遲網路，使得圍堰爆破拆除對壩體作用產生的質點振動速度沒有超過安全控制標準，壩基與各水工建筑物是安全的。

4.3 動水壓力觀測成果

圍堰爆破拆除時的庫水位▽188.7m。主炮各測點觀測到的動水壓力值見表2。

表2 圍堰爆破拆除動水壓力觀測成果表

從表2值可以看到，8號閘門中心線低堰前沿各高程動水壓力測點，由于距爆破點較近，炮孔溢出到水中能量較大，其最大動水壓力值46.9kPa，參考三峽圍堰拆除允許的動水壓力值（0.4MPa），本次觀測到的動水壓力值不會造成對壩體的危害。此外，從壩基和壩體埋設的滲壓計和應變計在爆破前后的測值說明，爆破沒有對建筑物構成安全影響。

4.4 爆破效果觀測

在庫區右岸大樓頂部安裝了攝像儀。攝像儀拍攝角度與圍堰垂直，拍攝整個爆破過程現象和爆破拆除效果。從拍攝到的畫面上可以看到，起爆后在圍堰遠端水面上立即出現水塚（呈雨霧狀）噴柱，并向壩體方向延伸，同時顯示了孔外微差過程。出現的飛躍水塚噴柱，是沖擊波到達水面的特有現象。從拍攝到的最高水柱出現在距大壩70m左右處，在距大壩約10m范圍以內爆破過程中止，過程歷時2.8s，可以看到有個別飛石情況。

5 結語

1）圍堰爆破拆除對大壩沒有產生任何破壞影響，壩體振動值均在安全允許值以內。采用的安全技術措施是成功的，尤其是采用孔外微差爆破技術對降低大壩震動起到了關鍵作用，倘若孔外延遲采用二段（25ms）將會避免網路被砸壞，效果會更佳。

2）整理爆破振動觀測資料，得到了圍堰爆破拆除（在其延長線方向）振動影響場公式：

混凝土圍堰拆除爆破產生的動水壓力不大，不會影響大壩安全。

[1]楊云玫，倪錦初，等.三峽二期下游圍堰混凝土防滲墻拆除爆破試驗研究[J].長江科學院院報，2003（12）.

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[3]劉國振，楊軍，等.某工會大樓爆破拆除地震效應監測分析[J].安全與環境學報，2004（S1）.

[4]梁銳，劉國軍，李清芳，張龍.復雜環境下磚混辦公樓爆破拆除[J].爆破，2009(2).