近壩爆破對電站安全運營影響監測分析

王 海 軍， 馮 立

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都 610072)

近壩爆破對電站安全運營影響監測分析

王 海 軍， 馮 立

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都 610072)

西藏某水電站于2014年11月下閘蓄水，同月首臺機組投產發電，2015年10月6臺機組全部投產發電。該電站承擔了藏中電網約50%的負荷，是藏中電網至關重要的骨干支撐電源。拉林鐵路是川藏鐵路的重要構成段，巴玉隧道為拉林鐵路控制性工程，為保證施工進度，經方案比較分析論證，確定在某水電站右岸壩肩邊坡布置交通隧道。原則上已建成電站近壩區應嚴禁爆破作業，但由于該項目情況特殊，為保證某水電站的安全運營，提出了爆破振動監測與常規安全監測相結合的方法并對爆破可能影響的范圍進行了全面監控。

隧道；爆破；電站；運行；監測

1 工程概述

西藏某水電站右岸布置有擋水壩、廠房及安裝間、魚道、尾水渠、出線鐵塔、4#交通公路及纜機平臺等水工建筑物。其右岸基巖大多裸露，巖性為二長花崗巖，巖石致密堅硬，透水性較弱，巖體裂隙較發育。

巴玉隧道為拉林鐵路控制性工程，全長13 073 m。經方案比較與分析論證，巴玉隧道工程采用“948 m交通隧道”方案，從某水電站樞紐區右岸通過。隧道最大埋深約350 m，距某水電站大壩右壩肩最近距離約180 m，距電站右岸邊坡錨索支護群最近距離為70 m，與電站防滲系統右岸帷幕灌漿平洞最近距離約100 m，與魚道的最近水平距離為110 m(圖1)。

圖1 “948 m交通隧道”位置示意圖

“948 m交通隧道”爆破期間，可能會對電站防滲系統、右岸邊坡、魚道、廠房、大壩和出線鐵塔等建筑物造成振動，進而影響電站的安全運行，故需采取切實可行的監測手段來保證樞紐區各建筑物的安全。

2 監測原則

(1)結合某水電站工程實際情況及地質情況，開展爆破振動試驗和爆破控制監測。

(2)充分利用某水電站已有工程安全監測系統進行加密監測，及時分析爆破施工對電站樞紐工程安全運行的影響，將爆破影響控制在工程安全許可范圍內。

(3)爆破監測、電站樞紐工程安全監測實行優先監測關鍵部位、先密后疏、多層次監測的原則。

3 所采取的監測措施

3.1 監測量的選擇

爆破振動監測中，由于爆破質點振動速度與建筑物的破壞特征關系比較密切，因而國內外工程界一般采用質點振動速度作為衡量和描述爆破振動強度的標準。本次監測工作選用的物理量亦為質點振動速度，即質點振動垂直分量Z、水平徑向分量X和水平切向分量Y。

3.2 爆破振動控制標準

《水電水利工程爆破安全監測規程》中相關爆破振動控制標準見表1。當質點振速超過允許值時應暫停爆破作業，并通過爆破試驗控制爆破藥量與安全距離。

表1 948 m交通隧道開挖爆破振動控制標準表

3.3 監測階段的劃分

為最大限度地減少“948 m交通隧道”開挖對電站水工建筑物的影響，采取了爆破振動監測與常規工程安全監測相結合的方法，其中，爆破振動監測分為試驗段和在線監測兩個部分；常規工程安全監測主要利用某水電站施工期安裝埋設的各類監測儀器進行監測，具體情況如下：

(1)首先在交通隧道進口段GK0+000至GK0+020段進行試爆，具體試爆方案主要以不同裝藥量為參數，收集整理并分析爆破振動參數，推算裝藥量對大壩及邊坡等既有建筑物的影響。

(2)在GK0+020至GK0+060段逐漸調整藥量到最大安全藥量，進行控制爆破監測試驗，同時加密觀測某水電站工程安全監測系統，分析其對電站樞紐工程的影響，確定爆破方案和爆破振動參數。

(3)對GK0+060段以后的爆破施工實行爆破振動24 h在線監測，將爆破振動控制在安全允許的范圍內。

(4)在“948 m交通隧道”整個開挖期間，對某水電站原有工程安全監測系統按1次/2 d的觀測頻次進行加密監測，及時分析爆破施工對電站樞紐工程安全運行的影響。

3.4 測點布置

爆破振動監測的主要目的是通過每次爆破振動監測，得到每次爆破產生的質點振動速度及相應的頻率，結合《爆破安全規程》(GB6722-2014)，評價爆破對樞紐建筑物、邊坡等是否造成影響與破壞。如圖2所示，對各測點進行監測，隨著爆破開挖掘進的不斷深入，各監測點與炮點的距離在逐漸發生變化，詳細記錄具體布置位置參數。

圖2 控爆監測點布置示意圖

4 監測成果分析

(1)經對爆破振動試驗監測數據進行測算，驗證并調整了階段最大單響藥量為70.9 kg，比預測的最大安全單響藥量64.9 kg大。出于安全考慮，最終確立的最大單響藥量仍取64.9 kg。

(2)在線監測期間，爆破最大單響藥量基本在30 kg左右即可滿足開挖進度要求。監測成果顯示，爆破振動的6個重點保護對象的質點振動速度在施工期間都未超限，說明采用試驗階段確定的最大單響藥量是合適的，各部位質點振動速度最大值見表2。

(3)表2顯示，“948 m交通隧道”開挖期間，右岸邊坡魚道附近實測最大質點振動速度為0.609 cm/s，發生在2016年1月1日14時5分(爆點樁號GK0+024～GK0+026)，其最大單響藥量為31.5 kg，總裝藥量為135 kg。

表2 爆破振動控制標準及實測最大值統計表

魚道附近邊坡外觀測點監測成果過程線見圖3。該成果反映 了2016年1月1日前后各外觀測點各方向均未見顯著位移，其變化量均在外觀誤差范圍內。由此說明：在最大單響藥量為31.5 kg，總裝藥量為135 kg工況時，右岸邊坡處于穩定狀態，未受爆破影響。

說明：X為垂直河床方向，向河床中心位移為正；Y為順河向，向下游位移為正；H為沉降方向，沉降為正。圖3 魚道附近外觀測點垂直河床方向位移時間過程線圖

(4) “948 m交通隧道”開挖期間，大壩帷幕附近實測最大質點振動速度為0.058 cm/s，發生在2016年2月21日2時27分(爆源距:199.23 m)，其最大單響藥量為28.8 kg，總裝藥量為136 kg。

大壩帷幕附近實測最大質點振動速度期間繞壩滲漏情況見表3，成果顯示：2016年2月21日前后，右岸繞滲孔孔內水位高程呈略微下降狀態，與庫水位變化趨勢一致。由此說明，在最大單響藥量為28.8 kg、總裝藥量為136 kg時，對大壩帷幕基本不構成影響。

表3 右岸繞滲孔監測成果特征值統計表

圖4 右岸繞滲孔水位高程時間過程線圖

5 結 語

(1)“948 m交通隧道”爆破期間，大壩未見顯著位移，壩基揚力處于安全范圍，大壩滲流量呈下降趨勢，壩后繞滲符合一般規律，說明大壩處于穩定運行狀態。

(2)廠房基礎水頭呈下降趨勢，基礎與混凝土接縫處于閉合或接觸狀態，蝸殼與混凝土未見脫開，廠房建筑物沉降符合一般規律，說明廠房處于安全穩定運行狀態。

(3)右岸邊坡、魚道等建筑物未見顯著變形，應力變化符合一般規律。

(4)采用爆破振動試驗、質點震動監測和常規安全監測相結合的方法，既保證了某水電站的安全運行，又保證了“948 m交通隧道”開挖進度，使原計劃工期4.9個月縮短至2.3個月即完工，達到了預期效果。筆者文中所述的采用爆破振動試驗、質點震動監測、安全監測相結合的經驗，可供其他類似工程借鑒、參考。

(責任編輯：李燕輝)

2016-12-24

TV7;TV522

B

1001-2184(2017)01-0018-04

王海軍(1976-)，男，四川眉山人，工程師，從事水電水利工程安全監測工作；

馮 立(1986-)，男，重慶酉陽人，工程師，從事水電水利工程安全監測工作.