近坝爆破对电站安全运营影响监测分析

王 海 军， 冯 立

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072)

近坝爆破对电站安全运营影响监测分析

王 海 军， 冯 立

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072)

西藏某水电站于2014年11月下闸蓄水，同月首台机组投产发电，2015年10月6台机组全部投产发电。该电站承担了藏中电网约50%的负荷，是藏中电网至关重要的骨干支撑电源。拉林铁路是川藏铁路的重要构成段，巴玉隧道为拉林铁路控制性工程，为保证施工进度，经方案比较分析论证，确定在某水电站右岸坝肩边坡布置交通隧道。原则上已建成电站近坝区应严禁爆破作业，但由于该项目情况特殊，为保证某水电站的安全运营，提出了爆破振动监测与常规安全监测相结合的方法并对爆破可能影响的范围进行了全面监控。

隧道；爆破；电站；运行；监测

1 工程概述

西藏某水电站右岸布置有挡水坝、厂房及安装间、鱼道、尾水渠、出线铁塔、4#交通公路及缆机平台等水工建筑物。其右岸基岩大多裸露，岩性为二长花岗岩，岩石致密坚硬，透水性较弱，岩体裂隙较发育。

巴玉隧道为拉林铁路控制性工程，全长13 073 m。经方案比较与分析论证，巴玉隧道工程采用“948 m交通隧道”方案，从某水电站枢纽区右岸通过。隧道最大埋深约350 m，距某水电站大坝右坝肩最近距离约180 m，距电站右岸边坡锚索支护群最近距离为70 m，与电站防渗系统右岸帷幕灌浆平洞最近距离约100 m，与鱼道的最近水平距离为110 m(图1)。

图1 “948 m交通隧道”位置示意图

“948 m交通隧道”爆破期间，可能会对电站防渗系统、右岸边坡、鱼道、厂房、大坝和出线铁塔等建筑物造成振动，进而影响电站的安全运行，故需采取切实可行的监测手段来保证枢纽区各建筑物的安全。

2 监测原则

(1)结合某水电站工程实际情况及地质情况，开展爆破振动试验和爆破控制监测。

(2)充分利用某水电站已有工程安全监测系统进行加密监测，及时分析爆破施工对电站枢纽工程安全运行的影响，将爆破影响控制在工程安全许可范围内。

(3)爆破监测、电站枢纽工程安全监测实行优先监测关键部位、先密后疏、多层次监测的原则。

3 所采取的监测措施

3.1 监测量的选择

爆破振动监测中，由于爆破质点振动速度与建筑物的破坏特征关系比较密切，因而国内外工程界一般采用质点振动速度作为衡量和描述爆破振动强度的标准。本次监测工作选用的物理量亦为质点振动速度，即质点振动垂直分量Z、水平径向分量X和水平切向分量Y。

3.2 爆破振动控制标准

《水电水利工程爆破安全监测规程》中相关爆破振动控制标准见表1。当质点振速超过允许值时应暂停爆破作业，并通过爆破试验控制爆破药量与安全距离。

表1 948 m交通隧道开挖爆破振动控制标准表

3.3 监测阶段的划分

为最大限度地减少“948 m交通隧道”开挖对电站水工建筑物的影响，采取了爆破振动监测与常规工程安全监测相结合的方法，其中，爆破振动监测分为试验段和在线监测两个部分；常规工程安全监测主要利用某水电站施工期安装埋设的各类监测仪器进行监测，具体情况如下：

(1)首先在交通隧道进口段GK0+000至GK0+020段进行试爆，具体试爆方案主要以不同装药量为参数，收集整理并分析爆破振动参数，推算装药量对大坝及边坡等既有建筑物的影响。

(2)在GK0+020至GK0+060段逐渐调整药量到最大安全药量，进行控制爆破监测试验，同时加密观测某水电站工程安全监测系统，分析其对电站枢纽工程的影响，确定爆破方案和爆破振动参数。

(3)对GK0+060段以后的爆破施工实行爆破振动24 h在线监测，将爆破振动控制在安全允许的范围内。

(4)在“948 m交通隧道”整个开挖期间，对某水电站原有工程安全监测系统按1次/2 d的观测频次进行加密监测，及时分析爆破施工对电站枢纽工程安全运行的影响。

3.4 测点布置

爆破振动监测的主要目的是通过每次爆破振动监测，得到每次爆破产生的质点振动速度及相应的频率，结合《爆破安全规程》(GB6722-2014)，评价爆破对枢纽建筑物、边坡等是否造成影响与破坏。如图2所示，对各测点进行监测，随着爆破开挖掘进的不断深入，各监测点与炮点的距离在逐渐发生变化，详细记录具体布置位置参数。

图2 控爆监测点布置示意图

4 监测成果分析

(1)经对爆破振动试验监测数据进行测算，验证并调整了阶段最大单响药量为70.9 kg，比预测的最大安全单响药量64.9 kg大。出于安全考虑，最终确立的最大单响药量仍取64.9 kg。

(2)在线监测期间，爆破最大单响药量基本在30 kg左右即可满足开挖进度要求。监测成果显示，爆破振动的6个重点保护对象的质点振动速度在施工期间都未超限，说明采用试验阶段确定的最大单响药量是合适的，各部位质点振动速度最大值见表2。

(3)表2显示，“948 m交通隧道”开挖期间，右岸边坡鱼道附近实测最大质点振动速度为0.609 cm/s，发生在2016年1月1日14时5分(爆点桩号GK0+024～GK0+026)，其最大单响药量为31.5 kg，总装药量为135 kg。

表2 爆破振动控制标准及实测最大值统计表

鱼道附近边坡外观测点监测成果过程线见图3。该成果反映 了2016年1月1日前后各外观测点各方向均未见显著位移，其变化量均在外观误差范围内。由此说明：在最大单响药量为31.5 kg，总装药量为135 kg工况时，右岸边坡处于稳定状态，未受爆破影响。

说明：X为垂直河床方向，向河床中心位移为正；Y为顺河向，向下游位移为正；H为沉降方向，沉降为正。图3 鱼道附近外观测点垂直河床方向位移时间过程线图

(4) “948 m交通隧道”开挖期间，大坝帷幕附近实测最大质点振动速度为0.058 cm/s，发生在2016年2月21日2时27分(爆源距:199.23 m)，其最大单响药量为28.8 kg，总装药量为136 kg。

大坝帷幕附近实测最大质点振动速度期间绕坝渗漏情况见表3，成果显示：2016年2月21日前后，右岸绕渗孔孔内水位高程呈略微下降状态，与库水位变化趋势一致。由此说明，在最大单响药量为28.8 kg、总装药量为136 kg时，对大坝帷幕基本不构成影响。

表3 右岸绕渗孔监测成果特征值统计表

图4 右岸绕渗孔水位高程时间过程线图

5 结 语

(1)“948 m交通隧道”爆破期间，大坝未见显著位移，坝基扬力处于安全范围，大坝渗流量呈下降趋势，坝后绕渗符合一般规律，说明大坝处于稳定运行状态。

(2)厂房基础水头呈下降趋势，基础与混凝土接缝处于闭合或接触状态，蜗壳与混凝土未见脱开，厂房建筑物沉降符合一般规律，说明厂房处于安全稳定运行状态。

(3)右岸边坡、鱼道等建筑物未见显著变形，应力变化符合一般规律。

(4)采用爆破振动试验、质点震动监测和常规安全监测相结合的方法，既保证了某水电站的安全运行，又保证了“948 m交通隧道”开挖进度，使原计划工期4.9个月缩短至2.3个月即完工，达到了预期效果。笔者文中所述的采用爆破振动试验、质点震动监测、安全监测相结合的经验，可供其他类似工程借鉴、参考。

(责任编辑：李燕辉)

2016-12-24

TV7;TV522

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1001-2184(2017)01-0018-04

王海军(1976-)，男，四川眉山人，工程师，从事水电水利工程安全监测工作；

冯 立(1986-)，男，重庆酉阳人，工程师，从事水电水利工程安全监测工作.