蒼溪航電工程導沙坎上部混凝土拆除爆破技術

張靖平

(葛洲壩集團第二工程有限公司，四川成都 610091)

1 工程概況

蒼溪航電樞紐位于四川省境內的嘉陵江中上游河段，其上、下游分別與亭子口、沙溪兩梯級電站相銜接;電站樞紐位于四川省蒼溪縣城上游約3 km，212國道從壩區左岸通過，右岸有地方道路經過。

蒼溪航電樞紐為河床式電站，總裝機容量為66 MW，共安裝3臺單機容量22 MW 的貫流燈泡式機組。工程等級為Ⅲ等，主要建筑物為3級，次要建筑物為4級，臨時建筑物為5級。樞紐建筑物從左到右分別為土石壩段、接頭壩段、河床式廠房壩段、一孔沖沙閘、兩孔泄洪閘、水力自控翻板壩段和船閘。壩頂高程390.8 m，壩頂總長度為515.7 m。

導沙坎在施工期作為左岸工程廠房施工的枯期上游圍堰，在2011年汛后，導沙坎368～373.5 m 高程的混凝土加高部分需進行拆除，以滿足廠房進水發電的要求。拆除部分的混凝土高度為5.5 m，寬度為3 m，軸向長度約162 m，混凝土拆除工程量約2770 m3(圖1)。

高程368～368.6 m 為寬220 cm、M15砂漿砌筑的混凝土預制塊。預制塊尺寸為厚20 cm、長50 cm、寬度為50 cm 和25 cm 兩種規格。其他部分均為C15素混凝土。

拆除體呈折線形布置，按結構分縫共分為9塊導沙坎段，按從下游至上游編號順序，第1段(即下游端結構段)與泄洪沖沙閘和廠房進水口閘墩相連，第8、9段(即上游端結構段)與進水渠混凝土斜面護坡相連(圖2)。

圖1 導沙坎拆除部位平面布置圖

圖2 導沙坎拆除結構斷面圖

2 爆破拆除的技術特點和難點

(1)進行導沙坎拆除時，廠房內正在進行水輪發電機組的安裝，進水口檢修閘門已經下閘。需要控制拆除爆破對附近建筑物及設備的振動影響。

(2)下游端與泄洪沖沙閘緊鄰的一段混凝土體拆除時應盡量避免拆除塊落到泄洪沖沙閘孔處。

(3)因附近有當地民房和廠房鋼網架彩鋼瓦屋面，還有布置于下游側的施工塔機和廠房內的機電設備，爆破時需很好地控制爆破飛石。

(4)導沙坎加高部分的最大拆除高度為5.5 m。考慮到出渣的方便，需確定合理的爆破參數以控制爆破后混凝土塊體的粒徑。

3 爆破拆除總體方案

根據導沙坎與相鄰建筑物結構布置情況，并考慮相鄰建筑物的安全，最終采用爆破拆除和人工拆除相結合的方法。對于第1段和第2段(緊鄰泄洪沖沙閘)，爆破拆除方向朝向進水渠內，爆渣采用人工和機械運出;第3段至第9段爆破拆除方向朝向導沙坎上游，通過修建的上游施工道路采用機械設備將爆渣運至棄渣場。爆破拆除實施時，分段作業。除緊鄰邊坡的混凝土體孔深、孔距隨邊坡坡比變化外，脫離邊坡的混凝土體垂直鉆孔深度按4.4 m 控制。

在上部混凝土體爆破完畢，對于未爆動的混凝土體及砌筑的預制塊采用小炮作業或人工用風鎬撬挖。

4 具體實施情況

4.1 爆破設計

(1)最小抵抗線取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(圖3)。

圖3 炮孔平面布置圖

(3)炮眼直徑d=90 mm，炮眼深度L=4.4 m(圖4)。

圖4 炮孔剖面圖

(4)單位用藥量。

取q=350～400 g/m3(在爆破試驗段取q=350 g/m3，生產性試驗后，部分調整到450～550 g/m3)。

(5)炮孔布置及分層裝藥。

炮孔布置原則:力求炮眼排列規則與整齊，將藥包均勻地分布于爆破體中，以保證爆破后破碎的塊度均勻。爆破體寬3 m，在導沙坎軸線方向布置兩排垂直孔，前后排炮眼呈三角(梅花)形排列。

爆破孔采用分層裝藥，空氣間隔。將炸藥按間隔距離綁在竹片上(用導爆索引爆)，然后送入孔內。

(6)裝藥與堵塞。

控制爆破飛石和爆渣的倒向，裝藥按照爆破設計進行施工，一般單孔裝藥量為2.8 kg/孔，底部加強裝藥600 g。

藥包安放好后立即進行堵塞，堵塞材料選用帶有一定濕度(含水量15%～20%)的粘土或砂子與粘土混合物。使用炮泥時，炮眼孔口部分的堵塞用木棍分層堵塞搗實。堵塞長度為90 cm。為控制大塊率，在堵長的中間裝100 g 藥量。

(7)連網。

采用導爆管網路。為確保導爆管網路安全起爆，采用雙發導爆管聯接。連網情況見圖5。

(8)起爆。

為滿足爆破震動安全的需要，采用毫秒微差起爆技術，逐孔分段起爆。

圖5 起爆網路圖

4.2 爆破振動分析

因爆破而引起的質點振動速度可按薩道夫斯基公式計算:

式中 v 為介質質點振動速度，cm/s;Q 為同段起爆的最大藥量，kg;R 為爆心距，即測點至爆源的距離，m;α為地震波衰減系數，與地質條件有關，近區為1.5～2，遠區為1～1.5;K 為介質性質系數，與介質性質、爆破方法等因素有關。一般K=50～350，巖土介質松軟時取大值。

表1 爆區不同巖石性質的K、α值表

本次拆除爆破爆源距3#機進水口和泄洪沖沙閘閘墩較近，特別是已經安裝好的進水口檢修閘門，故將3#機進水口閘門作為主要保護建筑物(距爆心距離約25 m)。根據工程經驗，該部位的安全質點振動速度按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

根據計算，在距3#機進水口和泄洪沖沙閘閘墩13.5 m 的地方，單響藥量4 kg 的爆破作業不會對3#機進水口閘門造成影響，可以滿足爆破地震安全速度的要求。

4.3 拆除控制爆破飛石距離計算

飛石距離按下式計算。

式中 V 為飛石初速，m/s;W 為最小抵抗線，m;S為飛石最遠距離，m;g 為重力加速度，m/s2。

臨近閘門的單孔藥量按1.1 kg、最小抵抗線按1 m 考慮，經計算，飛石距離為45 m。

4.4 實施結果

實施中按上述方法進行操作，達到了預期拆除目的，飛石及地震波均未對被保護物構成傷害，爆破效果較為理想。

5 結語

通過蒼溪航電工程導沙坎上部拆除爆破技術的成功實施，保證了工程施工進度和施工形象，獲得了有益的經驗。

(1)在堵塞段中間加裝小藥量，可有效減少大塊率。

(2)對需保護的保留體頂面保護層厚不宜小于1 m，底部加強裝藥不宜大于550 g。

(3)施工快速，質量可靠。

(4)對航電工程上的攔沙坎拆除或小斷面混凝土體拆除，本項目所用的孔網參數及施工工藝具有一定的代表性，對于今后類似工程具有一定的借鑒意義。

［1］郭進平，聶興信.新編爆破工程實用技術大全［M］.上海:光明日報出版社，2002年.

［2］陳華騰，鈕強，譚勝禹，張慶書.爆破計算手冊［M］.沈陽:遼寧科學技術出版社，1991年.