黃金坪水電站導流洞進口圍堰拆除爆破

李文成，許志勇，姚強，李洪濤，楊興國

(1.四川大唐國際甘孜水電開發有限公司，四川康定626001;2.四川大學水利水電學院，四川成都 610065)

1 概述

黃金坪水電站位于大渡河上游河段，系大渡河干流水電規劃“三庫22級”中的第11級電站。工程壩址位于四川省甘孜藏族自治州康定縣姑咱鎮上游約3.2 km 河段，電站是以發電為主的二等大(2)型工程。電站總裝機容量850 MW，多年平均年發電量38.61億kW·h。

黃金坪水電站導流洞進口位于電站右岸，截流前導流洞必須滿足分流過水條件。進口圍堰頂高程1422.5 m，頂寬1.6 m，1419.3～1422.5 m高程為混凝土結構，1419.3 m 高程以下為基巖。水面高程1419.3 m 通過扦插法測量水下地形及斷面，高程1413 m 處橫剖寬度約15 m，進水口右側基巖向河流中心凸出。本次進口圍堰拆除的高程范圍為1412.5～1422.5 m，拆除總高度為10 m，拆除范圍如圖1所示。

視大渡河水位情況逐層拆除圍堰并預留一定高度和厚度的巖坎作為最后的施工擋水圍堰，最終采用爆破方法一次拆除貫通。第一層拆除高程為1419.3～1422.5 m，拆除高度為3.2 m，第二層預留巖坎拆除高程為1412.5～1419.3 m，拆除高度為6.8 m。筆者在文中主要介紹了黃金坪水電站導流洞進口圍堰預留巖坎拆除爆破的設計與施工。

2 圍堰預留巖坎水下拆除爆破設計

2.1 地質條件

圖1 導流洞進口圍堰拆除范圍

導流洞進口圍堰預留巖坎以石英閃長巖為主，穿插花崗細晶巖脈，巖體致密堅硬，風化較弱，淺表部卸荷強烈。

2.2 鉆爆參數

(1)鉆孔直徑。

圍堰預裂孔及主爆孔均采用YQ-100B 型鉆機進行造孔，孔徑90 mm。

(2)鉆孔布置形式。

根據進口圍堰本身的條件，上、下游邊坡采用預裂爆破，底板采用光面爆破，水平向斜孔結合垂直向斜孔方案，非電雷管微差爆破。

為便于達到較好的拋擲效果，底板高程1412.5 m 光爆孔下傾5°。為防止穿孔透水，鉆孔深度預留保護層為2.5～3 m。光爆孔上方平行布置了兩排主爆孔，圍堰頂部向下游傾斜鉆孔，傾角65°，炮孔自迎水面向后逐排布置，斜坡段的垂直孔采用搭設腳手架進行鉆孔。迎水面第一排孔孔底高程為1411.5 m，其余孔孔底高程為1416 m，進口兩側邊坡鉆75°預裂孔至1412.5 m高程，見圖2和圖3。

(3)炸藥單耗。

圖2 導流洞進口圍堰拆除爆破孔布置圖

圖3 導流洞進口圍堰拆除爆破孔布置圖

一般水下爆破的炸藥單耗按下式計算:

式中 q1為基本炸藥單耗。水下垂直孔q1=1 kg/m3;q2為爆區上方水壓增量單耗，q2=0.01 h2，h2為水深，m;q3為爆區覆蓋層增量單耗，q3=0.02 h3，h3為覆蓋層厚度，m;q4為巖石膨脹增量單耗，q4=0.03 h，h 為梯段高度，m。

設計選擇炸藥基本單耗q ＞1.2 kg/m3。考慮到壓重和水頭壓力，參考類似工程［1、2］，本設計采用的單耗q 在1.2～1.5 kg/m3之間調節。

(4)孔網參數。

為確保圍堰底部的爆破效果，采用φ70乳化炸藥，密度為1.1～1.6 g/cm3。炮孔的延米裝藥量按Q=4.2 kg/m 計算。當炸藥單耗為q=1.4 kg/m3，炮孔負擔的面積S 為:S=Q/q=4.2/1.4=3(m2);考慮孔口堵塞，設計采用排距(抵抗線)b=1.5 m，孔距a=1.5 m。

(5)炮孔深度及堵塞長度。

由于圍堰底部采用水平光爆，因此炮孔鉆孔需根據實際測量情況嚴格控制深度，每孔預留保護層不小于2.5 m，頂部迎水面主爆孔超深1 m。為保證炮孔頂部不產生大塊石，主爆孔堵塞長度L=1.2 m;為防止產生過多的爆破飛石，頂部采用沙袋適當覆蓋防護。預裂孔堵塞長度為0.8 m。

(6)裝藥量計算。

由于孔內采用組合裝藥結構，其單孔裝藥量為各段裝藥量Qi之和。

式中 qi為炸藥單耗，kg/m3;a 為孔距，m;Wi為各裝藥段底部抵抗線長度，m;Li為各裝藥段藥量長深，m。

由于孔深或裝藥深度的不同，各孔裝藥量不一致，圍堰拆除最大單孔裝藥量小于90 kg。其布孔情況見圖3。

(7)裝藥結構。

主爆孔采用φ70藥卷連續裝藥，堵塞長度1.2 m;預裂孔在底部2 m 加強裝藥，線裝藥密度為1.4 kg/m，其余部位線裝藥密度為480 kg/m。采用防水導爆索和竹片連續綁扎下藥，堵塞長度為0.8 m(圖4)。

(8)網絡設計。

根據該工程的實際情況，為減少爆破對鄰近建筑物的影響，爆破選用毫秒延時順序爆破接力網絡起爆，最大單段藥量產生的振動速度值不超過20 cm/s 的校核標準。在對單段藥量嚴格控制的情況下，孔間、排間、相鄰段不能出現重段和串段現象。

選擇MS2做段間雷管，局部采用MS3段進行間隔，MS5段做排間雷管，MS15段做孔內延時雷管。出口巖埂爆破拆除底部基巖屬于水下爆破，藥卷采用乳化炸藥。乳化炸藥具有抗水(3 d)、抗壓(3 kg/cm2)性能，起爆(起爆8號雷管感度)傳爆(連續傳爆25 m)性能好。

圖4 導流洞進口圍堰拆除二期爆破裝藥結構圖

3 爆破安全校核及安全防護

3.1 爆破振動控制及最大單響藥量的確定

根據《水電水利爆破安全監測規程》規定，28 d 齡期混凝土允許爆破質點振動速度為7～12 cm/s［3、4］;另外，大量的工程實例表明，局部質點振動速度達到15 cm/s 時也是安全的。根據最近在溪洛渡、深溪溝水電站圍堰爆破拆除中取得的經驗，被保護建筑物的爆破抗振設計標準為15 cm/s，校核標準為20 cm/s，實踐證明這些數據是可行的。

關于爆破振動傳播規律的K、α值，《爆破安全規程》根據巖性的不同，也給出了相應的參考值，我們取K=150，α=1.5。

爆破振動速度按下式計算:

式中 V 為質點振動速度，cm/s;R 為爆源中心至建筑物的距離，m;K、α為與地形、地質條件有關的系數和衰減指數;Q 為單段最大藥量，kg。

選擇圍堰爆破時周圍最重要的保護物如閘門及門槽進行計算，圍堰距閘門及門槽的距離為20 m。根據計算，將單段藥量控制在80 kg 以內，可以保證門槽的安全。

3.2 爆破施工的保證措施

鉆孔精度要求:開孔誤差控制在±0.1 m，孔底誤差控制在±0.3 m。深度誤差控制在±0.3 m。起爆網路的聯接和防護是爆破成敗的一個很重要環節，網絡應固定在圍堰表面，接力雷管采用膠管包裹保護。網絡模擬試驗:為檢測起爆網絡的可靠性，爆前對實際起爆網絡應進行1∶1的模擬試驗。

3.3 爆破安全防護

爆破飛石是本次爆破主要的防護重點，必須嚴格控制裝藥量和堵塞長度及質量。炮孔堵塞采用與炮孔孔徑相同的圓形塑料袋，內裝砂土，安排專職炮孔堵塞人員進行炮孔堵塞施工，保證堵塞質量，盡量保證炸藥爆炸作用力充分作用在被拆除圍堰堰體上并減少飛石的產生，從而保證了爆破效果。

4 結語

黃金坪水電站導流洞進口圍堰巖埂拆除中，為保證圍堰和巖埂爆破后渣料能被順利沖走，盡量采用拋擲爆破，使爆渣盡可能向河床拋擲，同時，考慮到明渠比較窄，進口圍堰兩側約束較大，圍堰拆除選擇從中間起爆、向河床方向首先開口的起爆方式，這樣實施可以盡量降低圍堰爆破后的爆堆高度，能最大限度實現瞬間的沖渣過流。

通過本次爆破，證明在圍堰或巖坎寬度較寬的情況下，要保證其一次貫通，采取高單耗的加強拋擲爆破是必要的。另外，該工程采取的孔內高段延時、孔外低段接力的孔排間微差起爆網路，孔內外雙雷管和傳爆節點上壓沙袋防護等技術措施，對于保證巖坎拆除爆破安全準爆也是十分有效的。

［1］趙根，吳興霞，劉美山，等.水工圍堰拆除爆破［M］.北京:中國水利水電出版社，2009.

［2］張忠偉，任舸，李洪濤.錦屏二級水電站導流隧洞進口圍堰拆除爆破［J］.爆破，2011，28(4):81-83.

［3］GB6722-2003，爆破安全規程［S］.

［4］DL/T5333-2005，水電水利工程爆破安全監測規程［S］.