淺談楊房溝水電站導(dǎo)流隧洞出口圍堰水下爆破拆除安全技術(shù)

張 寧， 余 勇 輝， 劉 明 生

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

淺談楊房溝水電站導(dǎo)流隧洞出口圍堰水下爆破拆除安全技術(shù)

張 寧， 余 勇 輝， 劉 明 生

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

導(dǎo)流洞出口圍堰爆破拆除是過流的關(guān)鍵，此次爆破距離需保護(hù)的建筑物最近處不足10 m且工況復(fù)雜。爆破采用多鉆孔、高單耗、低單響、高精度分段的設(shè)計思路，使用了1 020 ms高精度導(dǎo)爆管雷管，保證了爆堆的形成。整個圍堰爆破共裝藥6 t，爆破方量為4 000 m3，最大單響藥量為88 kg，平均單耗為1.65 kg/m3，圓滿完成了圍堰及巖梗的爆破拆除，一次爆破成功實現(xiàn)了安全控制目標(biāo)，可為類似工程提供借鑒。

楊房溝水電站；圍堰(水下部分)；爆破拆除；安全控制技術(shù)

1 工程概況

楊房溝水電站導(dǎo)流隧洞工程共設(shè)置兩條導(dǎo)流隧洞，兩條導(dǎo)流隧洞均布置在右岸。兩條導(dǎo)流隧洞進(jìn)口高程均為1 985 m，出口高程均為1 981 m，城門洞型，過流斷面均為13 m×16 m(寬×高)。兩條導(dǎo)流隧洞平行布置，中心距45 m，1#導(dǎo)流隧洞靠江側(cè)，長716.04 m，2#導(dǎo)流隧洞靠山側(cè)，長831.56 m，導(dǎo)流隧洞全斷面采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。1、2#導(dǎo)流隧洞出口圍堰均設(shè)計為預(yù)留巖梗，巖梗巖性為大斷層較發(fā)育[Microsoft1]的花崗閃長巖。圍堰的爆破拆除分兩個部分進(jìn)行，水上部分(高程1 996～1 990 m)和水下部分(高程1 990～1 980 m)。

根據(jù)分流要求，導(dǎo)流隧洞圍堰須在2016年10月底完成拆除，經(jīng)分析，爆破施工存在以下困難：①圍堰與導(dǎo)流隧洞出口的新增貼坡混凝土緊貼，距離洞身結(jié)構(gòu)混凝土不足10 m，爆破存在一定的安全隱患；②導(dǎo)流隧洞巖坎爆破后的石渣不允許沖入洞內(nèi)。在巖坎底部的巖石幾乎沒有臨空面的情況下，要求爆破塊度90%小于30 cm，難度很大；③由于2#導(dǎo)流隧洞出口圍堰距離對岸的試驗室、拌和站和鋼筋加工廠不足100 m，因此，控制飛石的拋擲方向和距離也是此次爆破的關(guān)鍵；④由于炮孔數(shù)量多、炸藥用量大，堰內(nèi)充水后起爆網(wǎng)路處于水中，使整個起爆網(wǎng)路非常復(fù)雜，對炸藥、起爆器材的抗水、抗壓性能提出了很高的要求。

2 爆破方案的制定

由于堰體體積較大且堰內(nèi)堆渣體積嚴(yán)重不足，因此，爆破前期應(yīng)盡可能進(jìn)行預(yù)拆除，以減小最后一次爆破量，保證爆破后水能直接沖渣，實現(xiàn)過流。因此，最終確定的爆破方案為：前期采用常規(guī)爆破方法將圍堰堰頂降低，出口圍堰高程由1 996 m降低至1 990 m后，出口堰體剩余部分一次爆破拆除完成。主體圍堰堰體的爆破布孔方式采用由上至下鉆設(shè)垂直炮孔，在兩側(cè)巖壁布置預(yù)裂孔，保持周邊平整并達(dá)到減振目的。

此次爆破的整體原則為：多鉆孔、高單耗、低單響、高精度分段，確保爆破和沖渣的效果良好及周圍保護(hù)物的安全。

3 圍堰堰體水下爆破參數(shù)

(1)鉆孔直徑。主爆孔采用鉆頭直徑110 mm的液壓鉆鉆孔，其中兩側(cè)巖壁采用QYZ100B鉆機(jī)鉆設(shè)φ90的預(yù)裂孔。為避免存在滲漏水、甚至透水以及成孔后出現(xiàn)塌孔等情況，且為便于裝藥方便，需采用φ90 PVC管護(hù)孔(圖1)。

(2)鉆孔布置形式。采用矩形或梅花形布孔，以確保爆破石渣能以45°角斜向上拋擲。主爆孔的孔排距設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為1.5 m×1.5 m，實際布孔時應(yīng)根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整；兩側(cè)邊坡布置預(yù)裂孔，預(yù)裂孔的孔距取0.8 m。

(3)爆破塊度。由于不具備水下挖渣的條件，需要水流沖渣。導(dǎo)流隧洞在順利實現(xiàn)分流的情況下，水流速度約為4～6 m/s，在此流速下炮渣的最大粒徑不大于30 cm時可以實現(xiàn)沖渣。

圖1 φ90 PVC管示意圖

(4)炸藥單耗。正常的巖石破碎單耗為0.4-0.6 kg/m3，炮渣按要求將其最大塊度控制在30 cm以下時，所需要的單耗約為0.9～1.2 kg/m3(根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗參考值)，考慮到巖坎有水壓的影響和拋擲的需要，單耗選擇在1.5～2.5 kg/m3之間。

(5)孔網(wǎng)參數(shù)。為確保圍堰底部的爆破效果，爆破孔采用φ70炸藥，爆破孔的間排距為1.5×1.5 m，單耗q取1.65 kg/m3，單個炮孔爆破所需炸藥量為：Q=q×a×b×h。式中Q為單孔裝藥量，kg;q為單耗取用值，kg/m3；a為主炮孔間距，m；b為主爆孔排距，m；H為主爆孔深度，m；則單孔裝藥量約為38 kg；爆破孔底部采用φ70的震源乳化炸藥，上部采用φ70的普通乳化炸藥，震源炸藥和普通乳化炸藥的單孔數(shù)量按照3∶2的比例分配，主爆孔向江側(cè)方向的傾角為5°。

(6)裝藥結(jié)構(gòu)。爆破孔采用的連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)為：雙股防水導(dǎo)爆索+上、下部分別放置1發(fā)高精度導(dǎo)爆管雷管，孔口堵塞長度為2 m。

(7)堵塞長度。為防止產(chǎn)生過多的爆破飛石，保證爆破效果，確定主爆孔堵塞長度L=(25～35)d=2.75-3.85(m)，取堵塞長度為2.5 m，堵塞物為袋裝砂。

(8)預(yù)裂孔爆破參數(shù)。兩側(cè)預(yù)裂孔間距為0.8 m，裝藥結(jié)構(gòu)為：底部1節(jié)φ70藥卷+2段3節(jié)φ32藥卷+30節(jié)φ32藥卷，單孔裝藥量為8.2 kg，線裝藥密度約為1 kg/m，孔口堵塞長度為1 m，采用雙根防水導(dǎo)爆索將φ32藥卷綁扎成串狀的裝藥結(jié)構(gòu)。

(9)爆破安全防護(hù)。采用砂袋、竹馬道板、帆布篷布、鋼絲網(wǎng)等材料對出露水面的區(qū)域進(jìn)行覆蓋。對導(dǎo)流洞對岸試驗室、鋼筋加工廠、低線拌和站等建筑、暫時無法轉(zhuǎn)移的設(shè)備、設(shè)施，在迎飛石方向采用竹跳板作立體遮護(hù)。

4 起爆網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計及雷管的選擇

由于本次爆破距洞身結(jié)構(gòu)物較近，為減小爆破振動的破壞影響，須嚴(yán)格控制單段藥量，段與段盡可能不重疊，同時考慮降振的需要，最終決定選擇高精度非電雷管。

(1)孔間傳爆雷管的選擇。在段藥量嚴(yán)格控制的情況下，同一排相鄰段不能出現(xiàn)重段和串段。因此，在不考慮起爆雷管延時誤差的情況下，同一排相鄰孔是不會重段的。最終選擇25 ms連接雷管作為孔間傳爆雷管。

(2)排間傳爆雷管的選擇。在考慮起爆雷管延時誤差的情況下，必須保證前后排相鄰孔不出現(xiàn)重段和串段現(xiàn)象，避免前排孔滯后或與后排相鄰孔同時起爆，排間雷管的延時誤差應(yīng)盡可能小于孔間雷管的延時。每一排炮孔之間的延時為25 ms，排與排之間的延時為42 ms。

(3)為防止由于先爆孔產(chǎn)生的爆破飛石破壞起爆網(wǎng)路，必須使孔外接力雷管傳爆到一定距離后孔內(nèi)雷管才能起爆。為達(dá)到排間相鄰孔不串段、重段，同一排相鄰的孔間盡可能不重段的目的，高段別雷管的延時誤差不能超過排間接力傳爆雷管的延時值，高段別雷管的延時誤差且不能超過同一排孔間的接力雷管延時值。最終選擇1 020 ms雷管作為孔內(nèi)起爆雷管。

5 爆破實施過程

從2016年9月26日至10月16日，全部鉆孔工作持續(xù)了近20 d。由于導(dǎo)流隧洞出口巖石裂隙較發(fā)育，局部成孔困難，因而在這些孔內(nèi)設(shè)置了高強(qiáng)度的PVC管，從而有效地保護(hù)了孔壁。

由于本次使用的爆破器材有防水要求，因此，爆破前，出于安全方面的考慮，需對火工品進(jìn)行防水性能的測試。我們采用10發(fā)高精度導(dǎo)爆管雷管、3發(fā)電雷管、20 m防水導(dǎo)爆索在水中浸泡3 d后進(jìn)行爆破空載試驗，取得了很好的爆破試驗效果。

2016年10月18日開始裝藥，裝藥前，按爆破設(shè)計要求對孔位進(jìn)行了編號，測量了孔深，對達(dá)不到要求的孔進(jìn)行了處理。由于對裝藥過程中可能出現(xiàn)的各種情況進(jìn)行了充分的估計，故需1 d內(nèi)將6 t炸藥全部裝完。高精度導(dǎo)爆管腳線接頭采用卡扣連接，只需要綁扎少量膠布，從而大大加快了聯(lián)網(wǎng)速度。

2016年10月19日15∶58，爆破順利實施。出口圍堰首先起爆，隨后進(jìn)口圍堰也順利起爆，預(yù)先設(shè)計的爆破缺口和爆堆也全部形成，爆渣基本被沖走，出口開始大量過流。整個爆破共裝藥6 t，總爆破方量達(dá)4 000 m3，預(yù)裂孔58個，爆破孔126個，最大單響藥量88 kg，平均炸藥單耗1.65 kg/m3。

6 結(jié) 語

筆者針對此次爆破總結(jié)了以下幾點經(jīng)驗：

(1)爆破采用高單耗、低單響的設(shè)計思路是完全正確的；

(2)導(dǎo)流隧洞圍堰的拆除證明了高精度雷管的優(yōu)越性，其對保證爆破效果起到了重要作用；

(3)本次爆破證明了大型水電站導(dǎo)流隧洞建筑結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)抗震能力在20 cm/s以上；

(4)特制的用塑料殼包裝的震源乳化炸藥在抗水性能提高的情況下，爆破感度沒有因水壓增加而改變。

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2017-02-06

TV7；TV551；TV542

B

1001-2184(2017)02-0007-03

張 寧(1989-)，男，湖北黃岡人，項目經(jīng)管部副主任，助理工程師，學(xué)士，從事鐵路工程建設(shè)技術(shù)與經(jīng)營管理工作；

余勇輝(1985-)，男，湖北應(yīng)城人，項目工程部副主任，助理工程師，學(xué)士，從事水利水電、鐵路與市政工程施工技術(shù)及管理工作；

劉明生(1973-)，男，四川成都人，項目副經(jīng)理，高級工程師，從事水利水電、市政工程施工技術(shù)與管理工作；