減振技術(shù)在水電站擴(kuò)建工程廠房基礎(chǔ)爆破開挖中的應(yīng)用

張永紅，李 龍，楊再玉，李子玉

(1.中國建筑第五工程局隧道公司，湖南長沙 410000；2.湖南鐵軍工程建設(shè)有限公司， 湖南長沙 410000)

減振技術(shù)在水電站擴(kuò)建工程廠房基礎(chǔ)爆破開挖中的應(yīng)用

張永紅1，李 龍1，楊再玉1，李子玉2

(1.中國建筑第五工程局隧道公司，湖南長沙 410000；2.湖南鐵軍工程建設(shè)有限公司， 湖南長沙 410000)

在某水電站改擴(kuò)建工程中，廠房基礎(chǔ)開挖爆破點(diǎn)與原有水電站距離較近，必須要嚴(yán)格校核并控制爆破危害，尤其是爆破振動(dòng)對運(yùn)行中的機(jī)電設(shè)備的影響。爆破施工中采取了減振孔、減振溝、毫秒微差延期爆破等綜合減振技術(shù)措施，取得較為理想的減振效果，使得爆破振動(dòng)達(dá)到規(guī)范要求，保證原有水電站機(jī)電設(shè)備的安全運(yùn)行。

水電站擴(kuò)建工程；廠房基礎(chǔ)；爆破開挖；減振技術(shù)

1 工程概況

華電集團(tuán)某水電站擴(kuò)建工程是在現(xiàn)有水電站庫內(nèi)取水，利用電站現(xiàn)有大壩，新建進(jìn)水口、引水隧洞及地面發(fā)電廠房和開關(guān)站等。工程總布置將進(jìn)水口布置于原大壩上游左岸山脊處，引水發(fā)電系統(tǒng)主要建筑物布置在左岸山體內(nèi)，廠房布置在壩軸線下游約300 m的左岸沖溝處，廠房位于左岸，沿江布置。新建水電站工程C2標(biāo)進(jìn)行廠房基礎(chǔ)開挖，開挖深度40 m，開挖方式采用露天臺階爆破，臺階高度8 m，廠房基礎(chǔ)距原水電站開關(guān)站148 m，距中控室155 m，如圖1所示。根據(jù)地表地質(zhì)測繪及鉆孔揭露，廠房區(qū)巖性為流紋斑巖，呈弱～微風(fēng)化狀，鉆孔揭露弱風(fēng)化巖層厚0.5～14.3 m，下限埋深8.75～16.3 m，下伏為微風(fēng)化巖體。巖體較完整～完整，局部較破碎，巖石致密堅(jiān)硬，力學(xué)強(qiáng)度高。

圖1 廠房基礎(chǔ)周邊環(huán)境示意

在基礎(chǔ)開挖過程中，主要的難點(diǎn)表現(xiàn)在：首先須保證施工不影響原水電站正常運(yùn)行，爆破作業(yè)區(qū)域距離原水電站較近，根據(jù)《爆破安全規(guī)程》中的要求，運(yùn)行中的水電站及發(fā)電廠中心控制室設(shè)備對爆破振動(dòng)要求非常高，安全允許質(zhì)點(diǎn)最大振動(dòng)速度為0.5～0.9 cm/s。其次施工現(xiàn)場圍堰尚未成形，原水電站歷年雨季泄洪量最大可達(dá)3500 m3/s，現(xiàn)場施工場地有限，須在雨季到來前加快施工新建圍堰，且圍堰離爆破點(diǎn)距離僅20 m，爆破振動(dòng)對新澆圍堰大體積混凝土影響較大，增大了爆破施工與圍堰施工組織協(xié)調(diào)難度。因此，針對本工程的特點(diǎn)，開展爆破開挖施工方法研究，這里重點(diǎn)研究爆破減振的方法和手段。

2 主要減振技術(shù)措施

近年來，國內(nèi)外學(xué)者開展了大量的針對爆破地震的研究與分析[1-6]，從而給出有效的爆破振動(dòng)安全控制方法，其中微差起爆減振技術(shù)就是一種較為可靠的方法[7-9]。它將整個(gè)爆破過程按照毫秒級時(shí)間間隔進(jìn)行延時(shí)，孔間、排間按一定順序依次起爆，是目前控制爆破最主要的手段之一，對于介質(zhì)破碎率提高，爆破目標(biāo)的分段解體，尤其是對爆破振動(dòng)的控制具有十分重要的作用[10]。

爆破作業(yè)中，對運(yùn)行的機(jī)電設(shè)備的影響，重點(diǎn)考慮的是爆破振動(dòng)危害。根據(jù)相關(guān)規(guī)定及專家評審意見，該工程中心控制室最大允許振動(dòng)速度不得超過0.5 cm/s，開關(guān)站最大振動(dòng)速度不得超過1.0 cm/s。針對性本工程特點(diǎn)及現(xiàn)場實(shí)際情況，綜合采用了減振孔、減振溝和微差起爆等主要減振技術(shù)措施。

(1)減振孔減振措施。為保護(hù)原水電站及現(xiàn)澆圍堰的安全，在爆破基礎(chǔ)四周范圍內(nèi)施工兩排直徑50 mm，間距25 mm的減振孔，孔深40 m，減振孔布置見圖2。為了防止減振孔內(nèi)充水和填泥沙等物質(zhì)，在減振孔中插入外徑為11 cm的PVC管，PVC

管長度與減振孔深相等，并對管兩端進(jìn)行密封。

圖2 減振孔布置示意

(2)減振溝減振措施。在爆破作業(yè)前，先在靠近大壩一側(cè)爆破施工一條減振溝，減輕后續(xù)爆破對大壩的影響。

(3)微差起爆減振措施。毫秒微差延期爆破中，采用了孔內(nèi)高段、孔外低段的接力起爆技術(shù)；孔內(nèi)使用MS16段雷管，孔外雷管分別為MS2和MS5，雷管布置及網(wǎng)絡(luò)連接見圖3。

圖3 毫秒延期爆破雷管布置及網(wǎng)絡(luò)連接

3 爆破效果對比分析

現(xiàn)場采用UBOX-6016型振動(dòng)監(jiān)測儀，根據(jù)現(xiàn)場條件分別于開關(guān)站控制開關(guān)下部和中控室機(jī)電設(shè)備旁各設(shè)置測點(diǎn)，監(jiān)測采取減振措施前后爆破時(shí)兩點(diǎn)處地面質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度，為精確測量，振動(dòng)監(jiān)測儀的振動(dòng)觸發(fā)值調(diào)為0.1 cm/s。采取減振措施前后的爆破振動(dòng)監(jiān)測結(jié)果見表1和表2。

表1 減振前爆破振動(dòng)監(jiān)測結(jié)果

表2 減振后爆破振動(dòng)監(jiān)測結(jié)果

(1)在未采取減振措施的情況下，開關(guān)站最大振動(dòng)值為1.341 cm/s，其三向疊加振動(dòng)值為1.627 cm/s，振動(dòng)超出標(biāo)準(zhǔn)；中控室最大振動(dòng)值為0.828 cm/s，其三向疊加振動(dòng)值為0.851 cm/s，振動(dòng)超出標(biāo)準(zhǔn)。爆破振動(dòng)對運(yùn)行中的機(jī)電設(shè)備將產(chǎn)生危害，機(jī)電設(shè)備處于不安全狀態(tài)。

(2)在采取的綜合減振技術(shù)措施后，開關(guān)站最大振動(dòng)值為0.286 cm/s，其三向疊加振動(dòng)值為0.309 cm/s，振動(dòng)未超出標(biāo)準(zhǔn)；中控室最大振動(dòng)值為0.259 cm/s，其三向疊加振動(dòng)值為0.295 cm/s，振動(dòng)未超出標(biāo)準(zhǔn)。

(3)對于開關(guān)站，采取綜合減振技術(shù)措施后，最大振動(dòng)值只有未采取前的21.3%；對于中控室，采取綜合減振技術(shù)措施后，最大振動(dòng)值只有未采取前的71.2%；減振后振動(dòng)速度減小很明顯，減振措施取得非常好的效果。

4 結(jié) 論

通過對擴(kuò)建水電站廠房基礎(chǔ)爆破振動(dòng)控制開展研究，通過對爆破振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測，經(jīng)分析、比較可知，采取減振孔、減振溝、毫秒微差爆破等減振技術(shù)有效的控制了爆破振動(dòng)強(qiáng)度，對應(yīng)爆破振動(dòng)效應(yīng)產(chǎn)生的質(zhì)點(diǎn)最大振動(dòng)速度峰值均未超過控制的閾值，現(xiàn)場未出現(xiàn)安全事故，從而可有效保障爆破施工的順利進(jìn)行。爆破振動(dòng)的監(jiān)測工作及監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，也為下一步的工程爆破設(shè)計(jì)、施工以及振動(dòng)控制提供了參考和依據(jù)，對后續(xù)爆破施工和建設(shè)的安全與順利進(jìn)行具有重要的意義。

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2016-08-07)

張永紅(1974-)，男，山西太原人，主要從事水利水電工作，Email：304179032＠qq.com。