大型导流洞进出口围堰水下拆除爆破施工工法

叶 明 聂文俊

(中国水利水电第六工程局有限公司 丹东 118002)

1 前言

大型导流洞进出口围堰周围环境复杂，水下部分一般采用预留岩埂、浆砌石、混凝土等一种或几种型式的组合，基础进行灌浆等防渗处理，导流洞施工完成后，围堰需要进行水下爆破拆除。

本工法在龙滩、小湾等多个工程成功应用，之后又在溪洛渡水电站左、右岸导流洞进出口围堰拆除中进行技术创新，取得了良好的效果。

2 工法特点

a.本工法针对不同的围堰采取上部垂直孔、下部水平孔相结合的布孔方式，个性化设计，有效降低了水平孔施工难度，加快了施工进度。

b.本工法采用高单耗、低单响的设计思路。高精度雷管在导流洞围堰拆除中显示出优越性，对保证爆堆和最低缺口的形成起到了重要作用，同时高精度雷管脚线的高强度、耐摩擦对于有高速水流的复杂爆破，有很强的实用性。

c.本工法采用炸药单耗按需分配的精细爆破控制技术。

3 工法适用范围

本工法适用于大中型水电站导流洞进出口围堰水下拆除爆破施工。

4 工艺原理

根据围堰的不同结构和不同的拆除时段采取个性化精细爆破设计。首先完成水平面以上的拆除，水下部分拆除，根据围堰特点，采用水平孔的布孔方式或上部垂直孔、下部水平孔的布孔方式，一次性爆破拆除。采用高单耗、低单响的设计思路，根据围堰与保护物距离的远近，将爆区分成不同区域并采取不同的爆破参数(钻孔布置、炸药单耗、单段药量、装药结构等)，对炸药单耗进行按需合理分配，对网络进行精心设计，通过高精度塑料导爆管雷管接力起爆技术，严格控制单段药量，精细控制爆破。

5 工艺流程和操作要点

5.1 工艺流程

5.1.1 围堰拆除工艺流程

围堰拆除工艺流程为:爆破参数设计→水平孔排架搭设→测量放样→样架搭设与检查→造孔施工→验孔→装药→联网起爆。

5.1.2 工艺流程施工中需注意的事项

a.在爆破设计阶段，需由测量人员根据布孔图及原始地形图进行详细的切剖面，计算每个孔的详细孔深。

b.严格控制孔位偏差。施工过程中，施工人员及时检查、修正钻孔角度，并做好自检记录表格，质检人员及时抽检。

c.岩石差时孔内需及时插入PVC管。

5.2 施工操作要点

5.2.1 爆破参数设计

根据堰体结构形状、岩石特性以及爆破需要达到的效果，确定爆破设计参数。

5.2.1.1 水平主爆孔爆破参数

炮孔直径为110～135mm。孔距和排距根据其单位耗药量大小来确定，自上而下逐渐加密，底部的间排距为1.25m×1.25m左右，顶部的间排距为1.5m×1.5m左右，水平孔钻孔向下倾斜5°。主爆孔的堵塞长度为:当间排距为1.5m时，取1～1.2m;当间排距为1.25m时，取 0.8～1.0m;当间排距为 1.0m时，取0.8m。堵塞物为袋装沙和黄泥。

炸药单耗按照爆破后是否冲渣过流及水位条件等因素综合确定。当要求爆渣不大于40cm的占60%以上，以顺利实现冲渣过流时，最低单耗宜在1.5～2.0kg/m3之间，底部和堰体前部约束比较大的部位，单耗值大于2.0kg/m3。炸药宜选用特种防水高爆药卷，连续装药。

5.2.1.2 垂直孔爆破参数

垂直孔钻孔直径为110～120mm。如果是浆砌片石则不超深。浆砌片石孔距a与排距b取a×b=2.0m×2.5m，混凝土面板间距取2m。炸药宜选用特种防水高爆药卷，连续装药，单耗为0.7～1kg/m3，孔口堵塞长度为0.8～1.2m，采用粘土或袋装沙堵塞。

5.2.1.3 预裂孔爆破参数

水平与裂孔向下倾斜5°钻孔，间距为1.0m，线装药密度为450g/m，孔口堵塞长度为0.5m，采用导爆索将φ32药卷绑扎成串状的装药结构。

5.2.2 起爆网路设计

5.2.2.1 设计原则

a.起爆网路的单响药量应满足震动的安全要求。根据周围建筑物允许震速，由爆破震动速度公式反算允许单段药量，单响药量一般控制在300kg以内。

b.在单响药量严格控制的情况下，同一排的相邻段、前后排的相邻孔尽量不出现重段和串段现象。

c.整个网路传爆雷管全部传爆或者绝大多数传爆后，第一响的炮孔才能起爆。

d.若同排炮孔发生重段爆破，单响药量产生的震动速度值不超过30cm/s的校核标准。

e.合理选择最先起爆点及爆渣抛掷方向。

5.2.2.2 爆破器材选择

围堰拆除宜采用由高精度塑料导爆管雷管组成的非电接力式起爆网路。为确保接力起爆网路的安全、可靠，原则上孔内起爆应选用高段别雷管，孔外传爆选用低段别雷管，同时孔内高段别雷管的延时误差应小于排间雷管的延时。

5.2.3 钻孔施工

5.2.3.1 测量放线

脚手架平台搭设验收合格后，由专业测量人员采用全站仪按照设计图纸要求逐孔放样，用红油漆在岩石边坡上将各孔孔位做好标记，同时标识孔的方向，并且由施工人员将提前做好的孔口标记牌挂在相对应孔位旁边的排架钢管上面。

5.2.3.2 钻机定位

严格按照设计要求的孔位、孔向和测量放样情况进行钻机的就位和调正，所有水平孔向下倾斜的角度均为5°，开孔之前采用定型三角样架和水平尺控制倾斜角度，将三角样架斜边紧贴钻机，长直角边上放置水平尺量测水平面，从而调整钻孔角度， 钻孔角度检查时采用坡度规。

5.2.3.3 造孔施工

水平孔主要采用100B型风动钻机和YG—80型锚索钻机造孔，垂直孔采用CM351钻机造孔。

钻孔过程中，严格进行精度控制，及时逐孔、逐项进行检查，并分别在钻进到1.0m、3.0m、10.0m和孔底后，对钻机钻孔角度进行检查、校核。如果孔位、孔向、孔深均超过标准值，采用水泥砂浆封堵、待强后，重新钻孔。验收合格后，向孔内插入PVC管，孔口用提前预制好的木楔子和棉纱堵塞保护。

5.2.4 装药

5.2.4.1 验孔与清孔

先按设计对孔位进行编号、挂牌，对照设计孔深进行再次验孔。如存在炮孔堵塞，用高压风水冲洗孔，必要时进行重新扫孔处理，确保炸药装到孔底。

5.2.4.2 装药

先装水平爆破孔，再装垂直孔，最后装预裂孔。

水平孔和预裂孔自上而下逐排装药，垂直孔自下游向上游逐排装药，预裂孔自上而下逐孔装药。

5.2.4.3 堵塞

选择袋装沙和黄泥作为堵塞材料，涌水孔用袋装沙堵塞。在堵塞前加工好沙袋，沙袋采用纱布制作直径80mm、长20cm，每个装入70%沙子，系好袋口。黄泥随装随加工，人工搓成长10cm、直径80mm的土卷。

5.2.5 网路联接

按设计依次为先左右、后自下至上联接，预裂孔单独联接后再统一上网，岩埂区域联接后再联接浆砌石，最后是面板混凝土，直至起爆点。接力雷管采用胶管包裹保护。

6 材料与设备

围堰拆除施工根据断面大小、工程量及工期合理安排劳动力资源。

7 质量控制

a.测量放样时机、放样内容要满足现场钻孔作业的要求，放样完成后，测量人员必须向现场技术人员进行交底。

b.严格按照设计要求的孔位、孔向和测量放样情况进行钻机的就位和调正，确保钻机固定牢固、稳定，在钻进过程中不得出现轻微晃动、偏移等影响钻孔位置和角度的现象。

c.在钻孔的过程中，必须及时逐孔、逐项进行检查，并分别在钻进到1.0m、3.0m、10.0m和孔底后，对钻机钻孔角度进行检查、校核。

d.钻孔完毕后，施工队伍先自检，然后由质检部门和监理工程师进行终孔验收，主要检查孔深、孔向和孔间排距3项指标。

e.爆前对实际起爆网路进行模拟试验，联网人员必须经过培训及技术交底，并严格按设计要求进行联接和网路保护。网路联接过程中，应设专人跟班检查，防止错接或漏接，网路联接完成后应由多人组成的检查组进行全面检查，确保无误后方可起爆。

8 安全防护措施

a.为减少冲渣对进口闸门的影响，在每个导流洞洞内进口段垂直导流洞方向各设置2道挡渣坎。

b.采用堰内充水条件下爆破防护方式，充水为挡渣坎至闸门之间洞段，水位高度为3m。

c.对被保护建筑物进行飞石防护。一是覆盖防护，就是在爆破体上用沙袋或其他材料进行覆盖;二是保护性防护，即在被保护建筑或构筑物进行防护。

d.爆破警戒半径为800m，爆破前安全部应通知监理、业主单位协调对爆破警戒范围内的高排架作业及其他施工活动暂停作业。爆破施工过程做好下安全措施:

ⓐ按照有关规定，对易燃易爆物品、火工产品的运输、加工、保管、使用等环节执行施工局专项规章制度。炸药、雷管和油料的运输，按照公安部门对易燃易爆物资运输的有关规定执行，并接受当地公安部门的审查和检查;

ⓑ从炸药运入现场开始，应划定装运警戒区，实行封闭管理，并挂牌说明装药区、非装药施工人员不得进入。建立严格的火工材料领退制度及炸药发放制度。警戒区内应禁止烟火;搬运爆破器材应轻拿轻放，不应冲撞起爆药包;

ⓒ有足够的照明设施保证作业安全;

ⓓ爆破警戒范围按设计确定，在危险区边界应设有明显标志，并派出岗哨;

ⓔ爆后应超过5min方准许检查人员进入爆破作业地点;如不能确认有无盲炮，应经15min后才能进入爆区检查。发现盲炮及其他险情，应及时上报或处理;处理前应在现场设立危险标志，并采取相应的安全措施，无关人员不应接近。

9 环保措施

根据工程施工的特点和工程的施工环境，严格遵守招标文件中提出的有关环境保护的要求，严格遵守《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》、《中华人民共和国大气污染防治法》、《中华人民共和国噪声污染防治法》、《中华人民共和国水土保持法》等一系列有关环境保护和水土保持法律、法规和规章，做好施工区和生活营地的环境保护工作，坚持“以防为主、防治结合、综合治理、化害为利”的原则。

a.钻孔设备选用效率高、噪声底的设备，钻孔作业时，大型钻孔设备必须配备除尘装置。

b.所有施工弃渣严格按招标文件指定的场地和堆存方式有序弃存。

c.在工程施工期间，对噪声、扬尘、振动、废水和废弃物进行全面控制，最大限度地减少施工活动给周围环境造成的不利影响。生活污水、施工废水处理后达到污水综合排放标准。

10 效益分析

成功的爆破拆除，将大大减少爆破后的工作量，缩短工期，创造出巨大的社会效益与经济效益，并推动我国围堰精细爆破理论与技术的发展。

11 应用实例

11.1 溪洛渡水电站左岸导流洞进口围堰

溪洛渡水电站左岸3条导流洞进口围堰总长为450m，重力坝式结构，下部为岩埂，上部为浆砌石。在弱风化完整岩体上浇筑1.5m厚C20毛石混凝土粘合层，浆砌石迎水面浇筑60cm厚C20混凝土防渗面板。进口围堰总拆除高度为39m，总拆除16.5万m3。进口围堰在汛期关门放炮，实行分批爆破，在爆破顺序上，先爆进口围堰，再爆破出口围堰，条件具备一个爆破一个，直至最后一次爆破。左岸1～3号导流洞进口围堰爆破后均实现了瞬间过流。

11.2 溪洛渡水电站左岸导流洞出口围堰

溪洛渡水电站左岸导流洞出口围堰总长400m。结构与进口相似，总拆除高度为41m，总拆除25.4万m3。布孔方案全部由上部垂直孔(浆砌石)、下部水平孔(岩埂)构成。出口围堰在汛后均提闸开门爆破。实行分批爆破，在爆破顺序上，先爆进口围堰，再爆破出口围堰，条件具备一个爆破一个，直至最后一次爆破，顺利实现了过流。

11.3 锦屏二级水电站导流隧洞进出口围堰

锦屏二级水电站导流隧洞进出口围堰为重力坝式结构，围堰上部采用浆砌石结构，下部预留岩埂。围堰基础浇筑C20毛石混凝土结合层，混凝土上面为浆砌石堰体。进口围堰长62m，围堰总长66m。浆砌石堰体迎水面浇筑60cm厚C20混凝土防渗面板。围堰下部岩埂采用帷幕灌浆达到基岩防渗要求。进口围堰总拆除高度为17.5m，总拆除6200m3。出口围堰总拆除高度为18m，总拆除6000m3。

进出口围堰均采用垂直孔分三层的爆破拆除方案。第一、二层拆除到水面以上2m高度，为水上一般土岩爆破作业;最后一层为水下一次性爆破拆除作业。

进出口围堰于2008年11月14日中午同时起爆，在低水头不利冲渣的条件下，成功实现直接冲渣、过流。