三岔河厂房混凝土围堰拆除爆破设计

曹生茂， 陈朝杰， 赵应书

(中国水利水电第十四工程局有限公司， 云南 昆明 650041)

1 工程概况

三岔河水电站需要拆除的厂房混凝土围堰长为26.5 m，堰底宽为5.9 m，堰顶宽为2 m，堰高为10.5 m，为重力式混凝土围堰，混凝土工程量约为1 098 m3。厂房围堰拆除前尾水渠、下游副厂房混凝土浇筑结束，混凝土强度达到设计强度，尾水闸门运行调试正常，具备挡水条件。从河床开挖揭露的围岩显示，基础围岩相对完整，属于微风化基岩。混凝土围堰距下游副厂房边墙约22.5 m，围堰与尾水渠底板未端最小距离为0.5 m；围堰距主厂房钢屋架直线距离为33.4 m，钢屋架已安装结束，并投入使用。具体布置见图1。

图1 厂房围堰布置

2 拆除爆破方案选择

由于此围堰拆除工期紧，为了避免拆除作业延误发电时间，需要采取整体爆破方案。整体爆破作业工期短，但爆破混凝土方量大，爆破装药量大，爆破时的振动大，且围堰紧临厂房建筑物，在爆破过程中需要控制飞石。为了使爆破后渣子尽量倒向河床，减少爆破后清渣工作难度及工作量等，结合围堰的特点、工期要求及现场情况，爆破采用水下控制爆破方案。

3 爆破方案设计

根据《爆破安全规程》(GB6722-2003)第4.1项爆破工程分级管理之4.1.3.1条，该围堰爆破属于A级爆破工程。

3.1 爆破孔直径

结合现场施工设备及爆破器材,爆破造孔设备采用轻型潜孔钻机，炮孔直径D选择为Φ76 mm，孔深为3.9～10.5 m，药卷采用Φ32 mm。

3.2 孔距、排距

炮孔间排距a、b如下式：

a=b=0.67×(p/q)0.5=1.2 m

式中，p为延米装药量，取2.2 kg/m；q为单位耗药量，取0.7 kg/m3。

3.3 装药量

每个孔中的装药量Q是以爆破一定体积混凝土所需的炸药量并结合爆破后混凝土破碎程度来计算确定的,可以利用经验公式计算：

Q=k×q×a×b×L=1×0.7×1.2×

1.2×(3.9～10.5)=3.9～10.6 kg

具体数据见表1。

3．4 堵塞长度

在各孔计算装药量后，客观地得出了堵塞长度，孔深3.9～10.5 m，装药量3.9～10.6 kg，延米装药量为2.2 kg/m，经过计算堵塞长度为0.9～1.2 m。具体数据见表1。

表1 主爆孔孔深、装药量、堵塞长度

3.5 预裂孔装药计算

预裂孔孔径为Φ76 mm，药卷采用Φ32 mm，在围堰两头各布置一排预裂孔；炮孔深度L为2.7～10.5 m。采用经验公式：

▽=0.042×(δ)0.63×(a)0.6=0.042×

(24)0.63×(0.5)0.6=0.042×7.4×0.66=0.2kg/m

式中，a=(7～10)D；δ为C20混凝土实际取样抗压强度24 MPa；a为炮孔间距，取50 cm；D为预裂孔孔径；不耦合系数根据国内外资料，一般取2～5。

爆破孔均采用竹片和导爆索不连续装药结构，全部装Φ32 mm的乳化药卷，具体数据见表2。堵塞长度：根据各孔计算装药量后，得出堵塞长度，孔深2.7～10.5 m，经过计算堵塞长度为0.9～0.8 m，具体数据见表2。

表2 预裂孔孔深、装药量、堵塞长度

4 爆破网路设计

4.1 爆破网路选择

本次爆破距闸门、闸墩、尾水平台建筑物及塔机较近，尤其是EL 1 719.97 m以下围堰爆破，距离尾水渠尾坎0.5 m。为了减少爆破时产生的振动对附近厂房的影响，根据现场爆破器材采购情况，围堰爆破选择毫秒微差爆破网络，毫秒微差爆破网络具有利用时间差达到减震的效果。

4.2 非电雷管的选择

根据现场爆破材料，采用非电接力式起爆网路。根据围堰特点，孔内起爆用9段位雷管，孔外传爆用1、3、5低段位雷管。

4.3 起爆顺序

为了取得良好爆破效果，采用围堰外侧首先起爆，然后向内侧端传爆，这样的爆破顺序有利于围堰爆破后石渣向河流侧抛射，减少尾水渠出渣难度及工作量。爆破网路设计见图2。

图2 爆破网路

4.4 网路可靠度计算

根据Pij=[1-(l-R)m](i+j)可以计算出网络可靠度，主体围堰爆破排间最大节点数12，孔间最大节点数20，节点雷管并联数为2，塑料导爆管非电雷管的单发雷管可靠度R为99.999%。代入上面公式计算得：

P=[1-(1-0.999999)2]32=99. 999 968%

5 爆破安全技术设计

5.1 爆破振动控制

厂房围堰拆除爆破控制的重点是振动。附近有厂房、起重塔机、钢屋架。这些保护物大多为钢结构和钢筋混凝土结构。以往类似工程的经验认为钢结构和钢筋混凝土结构具有很强的抗振性能，爆破振动控制值较高。

为了保守起见，参照《爆破安全规程》(GB6722-2014)相关爆破振动安全允许标准及相关工程实例：闸门、钢筋混凝土建筑物按照12 m/s标准设计；塔机按照7.5 m/s标准设计。

5.2 爆破振动安全允许标准的确定

距厂房混凝土围堰最近的建筑物是尾水渠挡坎，最近距离为0.5 m，爆破孔中心距挡坎最近距离1.9 m；围堰距尾水闸墩22.5 m，距塔机为18 m。利用公式V=K([Q]1/3/R)α计算，质点振动速度满足振动控制要求，式中取K=50，α=1.3。

5.3 爆破飞石安全距离的确定

爆破飞石距离按以下公式计算：

R=(K/V)1/α·Q1/3=(50/2)1/1.3×

(0.4)1/3=11.89×0.736=8.75 m；

V=20[(Q)1/3/w]2；

S=v2/g

式中，V为飞石速度，m/s；W为最小抵抗线，m；w=(0.4～1.0)H；Q为最大单响药量，kg；g为重力加速度，m/s2；s为飞石距离，m。

根据上述公式计算，爆破飞石距离最大为18 m，按《爆破安全规程》(GB6722-2014)，飞石距离为300 m，符合安全要求。

5.4 爆破安全控制措施

为了减小爆破对厂房建筑物的损坏，一般主要采取主动防护措施和被动防护措施。

主动防护措施方法： 加强爆破网络质量检查，确保网络连接质量；在围堰内侧及堰顶采用竹跳板覆盖，Φ20的钢筋与混凝土浇筑时的拉筋焊接固定竹跳板等。

被动防护措施方法：受尾水渠出口河床原始地形的影响，围堰距离尾水闸墩及闸门较近，围堰爆破拆除对闸墩混凝土、闸门、尾水启闭机等均会造成一定的损坏影响。为了确保闸门、闸墩等不受到破坏，在爆破作业前，先将尾闸门放至底坎，然后在尾水渠内充水至1 726.7 m高程，闸门、尾水渠完全浸泡在水下。并且下游副厂房水面以上部分外侧绑两层竹跳板，竹跳板完全将混凝土表面遮盖住；最后在竹跳板外侧满铺1层橡胶皮或轮胎增强防护功能。尾水渠末端距围堰为0.5 m，为了减少围堰拆除对尾水渠的损坏，围堰拆除前需向围堰与尾水渠挡坎之间填充河砂，减少爆破振动对尾水渠挡坎的损伤，如图1所示。

6 结 语

通过精心组织，合理安排，严格按施工方案施工，爆破取得了良好的效果，证明了爆破方案技术上是可行的。当然，此围堰爆破方案也存在一定缺点，比如很难对导爆索和塑料管雷管组成的非电接力式起爆网路进行检查等等。综上所述，三岔河厂房混凝土围堰拆除爆破设计可行性较强，对类似围堰爆破有一定的指导意义。