围堰拆除爆破工程Word下载.docx
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表1.1部分爆破工程分级标准
爆破工程类别
爆破工程按药量Q（t）与环境分级
A
B
C
D
水下深孔爆破
≥50
20≤Q<
50
5≤Q<
20
0.5≤Q<
5
复杂环境深孔爆破
15≤Q<
15
1≤Q<
拆除爆破
≥0.5
0.2≤Q<
0.5
<
0.2
-
拆除爆破环境条件
环境十分复杂
环境复杂
环境不复杂
一、二级水利枢纽围堰
三级水利枢纽围堰
四、五级水利枢纽围堰
注：
环境十分复杂指爆破可能危及国家一、二级文物、极重要设施、极精密贵重仪器及重要建（构）筑物等保护对象的安全；
环境复杂指爆破可能危及国家三级文物、省级文物、居民楼、办公楼、厂房等保护对象的安全；
环境不复杂指爆破只可能危及个别房屋、设施等保护对象的安全。
围堰拆除爆破工程同时具有拆除爆破、水下深孔爆破和复杂环境岩土爆破等工程爆破特点，且爆破环境复杂，一般属B级及以上工程爆破，且大多数属A级爆破，因此应按相应规定进行设计、安全评估、审批及施工。
1.3围堰拆除的难点
（1）周围环境复杂，爆破安全要求高
爆破区紧邻进水口、大坝或船坞等需保护建筑物,有的还有民房。
有的电站进水口围堰爆破时，距爆区不足20m就有拦污栅或钢闸门需保护。
控制的项目有：
爆破振动，水击波及动水压力，涌浪，飞石，噪声等。
特别是飞石和涌浪，在警戒范围确定不合理时，可能对人员产生危害。
因此需对起爆顺序及单响药量进行严格控制，使得爆破网路施工量大。
（2）地形地质条件变化大，钻孔精度控制难
岩坎围堰的水下地形不准确，使得钻孔难度大。
特别是有的岩坎迎水面地形变化大，受条件限制只能打缓倾角的水平孔，孔深有的达40多米，钻孔精度难以满足要求。
钻孔过程渗水严重，有的甚至产生塌孔等。
塑性混凝土心墙围堰，心墙厚度小而深度大，部分还存在灌浆用的钢管，钻孔难度大、精度要求高。
（3）拆除爆破规模大，工期紧，施工强度大
一般围堰拆除最后一次爆破方量较大，如三峡（20多万方）、小湾（2.6万方）、构皮滩（1.1万方）、溪洛渡（11个围堰共20多万方），具有炮孔数量多、装药量大等特点。
（4）爆破块度和爆堆形状控制要求高，水下出渣难度大
许多围堰拆除时要求不出渣或少出渣，一般爆破块度要求90%小于30cm，并保证爆堆有一个最底点低于堰前水位（堰内不能充水），就能满足爆破瞬间分流，如小湾、构皮滩等。
2围堰拆除爆破设计
《爆破工程消耗量定额》（GYD-102-2008）第四章拆除爆破工程中的4.5节为“围堰拆除爆破工程”，该节说明中指出“本定额适用于混凝土或钢筋混凝土围堰、岩坎、防渗墙等的拆除爆破”，分钢筋混凝土心墙围堰、碾压混凝土围堰及岩坎围堰分别给出了定额工程量。
2.1爆破拆除的炮孔布置基本方式
（1）心墙围堰
心墙围堰一般在心墙顶部布置炮孔，沿心墙轴线呈直线或梅花形布置，一般a=（0.8～1.2）b。
图2-1心墙围堰炮孔布置示意图（平面）
GYD-10-2008中给出的是钢筋混凝土心墙围堰拆除的工程量定额，而实际工程中土石围堰的心墙大多为塑性混凝土，塑性混凝土心墙中布置有钢管，其爆破难度及工作量不低于钢筋混凝土心墙，因此，可按钢筋混凝土心墙围堰拆除的定额工程量来计算工程量。
从图2-1可以看出，心墙厚度越小、炮孔间距也越小，爆破单位立方米心墙所需工作量及材料也增加较大。
（2）混凝土围堰
除三峡三期RCC围堰采用了预埋药室定向爆破拆除方案外，其余混凝土围堰一般采用钻孔爆破。
碾压混凝土围堰断面与重力坝相似，一般迎水面为直立面，背水面坡度约为1：
0.72，成阶梯状，堰顶宽度根据交通需要设置，一般大于2m小于8m。
条件允许时尽量布置竖直孔或大倾角的斜孔，如只能在堰后布置缓倾角水平孔时，尽量避免将炮孔布置在混凝土浇筑的层面上。
图2-2碾压混凝土围堰炮孔布置示意图（剖面）
岩坎上的临时挡水混凝土子围堰，一般高度不大，少量的布有钢筋，在枯水期拆除围堰时，可对子围堰进行预拆除。
一般采用手风钻进行爆破拆除。
（3）岩坎围堰
岩坎围堰堰外迎水面地形起伏较大、坡度较缓，且难以测量出准确地形，表层受水流冲蚀作业有沟槽，并覆盖有洞口边坡开挖滚落的大块石，地形地质条件对爆破极为不利。
设计时应考虑能利用堰顶、非临水面等无水区进行钻爆作业。
依据工程实际情况，岩坎拆除爆破对爆渣的要求分为二类：
导流洞围堰爆破后利用水流冲渣；
船坞岩坎以及电站取出口、尾水洞外的岩坎爆破时要求石渣不能影响闸门槽等需保护物，且石渣破碎利于水下清渣，无论何种情况，均要求被爆体充分破碎。
爆破孔布置基本形式有：
竖直孔、扇形孔、缓倾角水平孔、大倾角斜孔与缓倾角水平孔相结合的爆破，有时还布置小硐室与钻孔相结合的爆破。
图2-3岩坎围堰炮孔布置示意图（剖面）
2.2爆破参数的确定
（1）炸药单耗
围堰水下爆破单耗一般为常规爆破的2.33～4.08倍[2]，即使无水条件下单耗也较常规爆破增加50～100%。
一般20m水深部位采用常规乳化炸药单耗应达1.5～2.0kg/m3，单耗取值较高的原因是保证1孔未正常起爆的条件下,其它周边孔爆破可将该孔应爆破的岩体破碎。
（2）孔间排距
根据钻孔直径，必要时考虑下套管，确定最大允许的药卷直径，由此确定线装药密度，再根据炸药单耗和药卷允许直径等，反推孔间排距。
一般尽量采用方形布孔，便于起爆网路设计。
（3）装药结构
尽量采用连续装药，一般在孔口段可适当采用小药卷，控制飞石。
一般水深超6m时飞石难以逸出水面，因此，在水深小于6m范围装小药卷。
（4）预裂和光面爆破
预裂和光面爆破参数与陆地爆破基本相同，仅线装药密度适当增加20%-50%。
2.3爆破安全控制标准
围堰拆除爆破爆区周围有大量需保护物，应合理确定各类需保护的安全控制标准，爆破安全控制标准过严将影响爆破方案实施；
爆破安全控制标准过松将不能保证爆破安全。
一般《爆破安全规程》（GB6722-2003）中有规定的按规范执行，此外还可针对工程特点及类似工程经验分析比较进行确定。
重要工程的重点部位还采用数值分析计算确定爆破安全允许标准，如：
三峡工程三期RCC围堰拆除时的大坝允许振动速度、小湾导流洞进口围堰拆除时的进水口闸墩[3]等水工结构物允许振动速度。
以下给出部分工程的允许振动速度标准，仅供参考。
表2-1葛洲坝上游围堰混凝土心墙拆除爆破安全振速控制标准
防护对象名称
爆源距防护对象最小距离（m）
允许振速（加速度）（cm/s）
备注
二江正在运行的电站
800
0.5
对爆破振动起控制作用的是基础帷幕灌浆等。
大江电厂前混凝土护坡
60
5.0
灌浆廊道
2.5
大江冲沙闸
480
大江厂房8#机行车梁牛腿
5.0（1g）
大江船闸升楼顶楼
1#船闸
420
0.41
高压输电线增基础
160
3.0
靠船墩
290
大江电厂基础帷幕灌浆区
250
1.2
表2-2禹门口上游岩坎拆除爆破安全振速控制
防护对象名称
允许振速（cm/s）
闸墩前缘
1.5
15.0
对爆破振动起控制作用的是闸墩前缘和公路桥台等。
栏污栅
3.5
叠梁闸门
4.7
主厂房
11.5
黄河山西侧
铁路桥台
80.0
公路桥台
67.0
公路锚锭洞
70.0
表2-3三峡三期上游围堰拆除爆破安全振速控制标准
设计
校核
上游坝踵处
5
10
坝顶
20
厂房基础
帷幕灌浆区
2.5
行车轨道（停靠点）
位置可变
厂房内机电设备（正常运行）
0.9
厂房内机电设备（未运行）
2～3
与纵向围堰连接处上游坝面
18.5
此处距离爆源最近
电站引水管进口处（钢闸门门槽）
葛洲坝围堰拆除爆破是在1986年，三峡三期RCC围堰拆除爆破是在2006年，从表中可以看出帷幕灌浆区以及机电设备的允许振动速度有所提高。
2.4起爆网路设计
首先应根据爆破安全允许标准、场地的爆破有害效应传播规律及防护目标相对位置，确定最大允许单段药量，再进行起爆网路设计。
最大允许单响药量采用下式计算：
Qm=[（[V]/K）1/α?
R]3（2-1）
式中：
Qm—最大允许单响药量，kg；
[V]—控制点允许质点振速，cm/s；
R—控制点至爆源的距离，m；
K，α—与爆破区地形、地质条件有关的系数和衰减指数，
表2-4列举了一些围堰及岩坎爆破的实测值。
表2-4国内若干工程围堰及岩坎爆破质点振速观测所得的K，α值
工程名称
地质条件
K
α
2458工程
中细粒花岗岩
315
1.81
垂直方向
禹门口工程
白云质灰岩
7.8
8.0
1.186
1.021
垂直方向（近区）
水平方向（近区）
葛洲坝工程
101.3
16.05
1.97
1.01
基岩上水工建筑物覆盖层上水工建筑物
沙溪口工程
片麻岩
40
60.2
1.554
1.419
过预裂缝，垂直方向
不过预裂缝，垂直方向
东风水电站工程
石灰岩
82.7
1.334
岩滩水电站工程
辉绿岩
30
1.20
青岛灵山船厂
流纹岩
153.82
76.14
1.55
1.49
水平方向
一般采用非电接力起爆网路，即高段孔内延时，地段地表接力，尽量保证首段起爆时，地表接力雷管传爆完毕，确保起爆网路安全。
起爆网路应进行可靠性分析，计算准爆率。
规模较大对震动要求较严时，应采用高精度雷管。
随着科技进步，数码电子雷管也开始用于围堰拆除，数码电子雷管具有安全、准保、起爆时间可任意设置等优点。
无论采用何种起爆网路，装药前均应按规范进行起爆网路模拟试验。
当多个起爆点同期起爆时，应统一指挥。
特别是导流洞上下游围堰同时爆破，为满足过流要求，应根据水工模型试验成果合理确定起爆时差，如小湾水电站导流洞围堰拆除爆破。
2.5爆破器材及起爆网路试验
由于国家相关标准规定雷管抗水压力为2kg/cm2，因此，当水深接近或大于20m时，应对所采用的雷管进行防水处理，或定制能抗深水的雷管。
常规乳化炸药可在有水环境中使用，然而水达到一定深度后，对炸药的爆力有影响，一般超过10m水后，就应定制适合在深水条件下使用的炸药。
火工材料抗水试验方法如下：
将试验的火工材料置于爆炸专用的高压容器或深水中（水头应达实际工况条件下的最大水头），浸泡时间应大于装药爆破时间，取出后测试雷管的准爆率，炸药的殉爆距离。
炸药的爆速宜在水下测试。
2.6安全警戒设计
根据可能产生危害范围合理确定安全警戒范围。
由于围堰拆除时的炸药单耗较高，因此，其安全警戒范围应较规范允许值高，遇到高山时，其警戒线按高程划定。
涌浪的影响范围也是按等高线划定，水面以上再加（1.5～2）倍的浪高。
2.7爆破安全监测设计
大型围堰拆除，应根据工程需要选择有代表性的部位分别布置质点振动速度、加速度、动应变和水击波传感器进行监测。
监测设备的量程和频带范围应满足被测物理量的要求。
3围堰拆除爆破施工
围堰拆除爆破工程量定额中确定的工作内容：
布孔，钻孔，装药，填塞，联网路，覆盖，警戒，起爆，爆后检查，处理盲炮。
3.1布孔及钻孔
3.1.1超深炮孔的钻孔与精度控制
钻孔施工程序主要有以下几部分：
（1）施工前进行严格的钻孔施工技术交底。
（2）采用钢管搭设牢固的作业排架和平台保证钻孔过程中的作业精度，并在钻孔前进行联合检查，验收合格后办理安全生产许可证。
（3）由施工单位测量工程师按照设计图纸进行钻孔测量放样并编号，测量监理工程师复测合格后方可开钻，实行开孔证。
（4）钻孔过程中注意支架牢固性，并采用测斜仪及时对钻孔角度进行校对，以纠正偏差，确保钻孔质量。
（5）钻孔过程中出现塌孔、渗水等异常现象，立即停止钻进，启动相关处理预案，处理完毕后，重新钻孔。
（6）造孔完毕以后，由现场施工技术人员组织人员在监理工程师的监督下，按设计要求对炮孔进行检查验收，对验收合格的炮孔，往孔内插入PVC保护管，并且将孔口保护好。
孔口保护采用圆锥形木楔子和棉纱堵塞，堵塞时将孔口标识牌和棉纱用塑料袋子装好放入孔内，并且用铅丝将标识牌固定，防止掉入孔底，后期供装药、连线所用；
对不符合要求的炮孔，采用水泥砂浆封堵，待强度达到要求后，重新钻孔。
围堰拆除爆破钻孔与常规深孔梯段爆破比，有钻孔精度要求高、精度控制难度大、钻孔类型多、钻孔环境恶劣、钻孔强度高等特点，钻孔质量的好坏是围堰拆除爆破成败的关键。
根据不同的爆破介质及部位，钻孔机具的选择经验有：
（1）浆砌石
浆砌石一般是在预留岩坎的顶部，布孔形式一般是在顶部布置垂直孔或一定角度的倾斜孔。
由于浆砌石为松散结构，块石之间存在缝隙，垂直钻孔时，漏风、漏气，不容易反渣，适合采用高风压钻机（如：
CM351）造孔，造孔过程中应及时向孔内添加黄泥护壁，可以改善孔壁漏风的情况，虽然造孔效率低，但是可以成孔，对于孔深较大的孔及局部浆砌石砌筑松散段，高风压造孔仍很困难，漏风、漏气、卡钻无法钻进，可采用跟管钻机钻孔。
（2）混凝土
大体积混凝土围堰可采用潜孔钻钻孔，在堰顶向下钻孔宜采用高风压钻机，施工进度快；
在堰后钻水平孔或缓倾角孔，宜采用快速钻（如YQ-100B）等轻型钻机，以便钻孔平台搭建。
预留岩坎顶部的混凝土挡墙混凝土挡墙高度及厚度都不大，大体积混凝土围堰局部不适合潜孔钻钻孔部位，可采用手风钻进行钻孔。
（3）岩坎
预留岩坎一般迎水面坡度较缓，地形起伏较大，不适合在堰顶布孔，大多采用堰后布置缓倾角孔，钻孔平台的搭建条件有限，一般采用YQ－100B快速钻机造孔。
有时对于孔深极大（如大于30m）的孔及局部岩石破碎段，为保证钻孔精度和成孔率采用精度较高的锚索钻机进行造孔。
（4）心墙混凝土
心墙混凝土由于厚度较小，对钻孔的要求极高，适合YQ－100B快速钻机造孔，必要时采用地质钻造孔。
3.1.2钻孔异常情况处理措施
大多数条件下岩埂地质条件差，且多在高水位下进行造孔，造孔过程中频繁出现塌孔、卡钻、渗水等异常情况，造孔施工前，应制定造孔异常情况处理预案（措施），一般主要采取以下措施:
（1）塌孔处理措施
水平孔钻孔和安装PVC管过程中，经常发生塌孔现象。
一旦出现塌孔现象，采取高压风水冲洗、重复扫孔、多次开孔的处理措施。
先采用风水反复冲洗，孔内塌孔石块较小的话，反复冲洗后即可以成孔，如果塌孔石块较大，经反复冲洗效果不明显时，采取扫孔的处理措施，扫孔时，将孔内原有PVC管全部扫烂，扫孔达到设计孔深后，将孔内碎渣、碎PVC管采用风水冲洗干净，然后重新安装PVC管。
对于多次扫孔不合格的孔，采取重新开孔的处理措施，下图为典型的多次扫孔、多次开孔照片。
（2）卡钻处理措施
当岩体极为破碎，中间有夹泥层，而且爆破孔较深，钻进过程中，会经常出现卡钻的现象，经长时间的拔钻，均无法拔出，严重影响施工进度。
一般为了确保施工，钻孔过程中，一旦出现卡钻现象，如果拔钻时间超过一定时间（一般4小时），仍无法拔出时，整套钻具及孔放弃，在该孔周围重新开孔。
下图为典型的卡钻具照片。
（3）堵水处理措施
围堰堰外水下地形极不规则，水平孔很容易打穿，出现大冒水现象。
一旦出现大冒水现象，应立即采取堵水措施，以保证正常的施工和围堰的安全稳定。
可采取以下三种堵水措施：
①对于冒水不算太大的情况，采用木屑子加彩条布堵水，用100B钻机将木屑子塞入孔底，层层彩条布封堵；
②对于冒水特大的情况，木屑子等无法堵住水时，在具备灌浆条件的情况下，采用灌浆封堵，先用止浆塞、棉纱和钢筋将孔口封堵，然后采取双液灌浆，往水泥浆内掺加20%~50%的水玻璃；
在不具备灌浆条件的情况下，采用冲击器、钻杆加彩条布堵水，即用100B钻机将冲击器、钻杆裹上彩条布、棉纱等送入孔内，将水堵住。
木屑子堵水照片灌浆堵水照片
钻杆、冲击器堵水照片
（4）孔内淤积泥沙、清洗孔处理措施
水平孔钻孔完毕后，如果孔内有部分残留碎渣，为了顺利的安装PVC管，在插管之前，用风水同步冲洗后再安装PVC管。
有时成孔后的爆破孔内淤积有泥沙，导致孔深不够，不能顺利装药。
因此，在装药之前，应对每个孔均采用风水同步冲洗多遍。
冲洗完毕后，对所有的爆破孔进行系统的普查，如果孔深还不够，需继续冲洗，经多次冲洗无法达到设计孔深要求的孔，采取扫孔或者重新开孔的处理措施。
冲洗时，爆破孔内采用Φ50塑料管，孔口接三通管，一个通风、一个通水，风水管均采用1.2寸塑料管，供风、供水压力均达到1~3Mpa。
（5）预固结灌浆措施
为了提高钻孔成孔率，对岩埂破碎严重的部位造孔前宜进行预固结灌浆。
如溪洛渡导流洞围堰岩坎拆除爆破，预固结灌浆孔结合水平爆破孔布置，采取自上而下梅花型隔排、隔孔灌浆的方式。
灌浆孔直接布置在设计爆破孔位上，采用YQ-100B钻孔，孔径70mm～120mm。
采用自上而下、纯压式灌浆方法。
灌浆时分三段施工，第一段，孔口段7m，灌浆压力0.2～0.3Mpa，第二段，7～15m，灌浆压力0.5～0.8Mpa，第三段，15m至终孔段，灌浆压力0.8～1.2Mpa。
水灰比采用1：
1、0.5：
1两个比级，为加快施工进度，浆液中可掺加0.7～3%的水玻璃。
3.2装药及堵塞
3.2.1装药
由于钻孔深度大，钻孔时间长，且受渗水的影响，大部分炮孔内都有积水，装药的难度较大。
为了保证装药到位，可采取以下措施：
（1）装药前，应由专门技术人员对所有炮工进行统一培训；
组织进行了装药模拟试验，通过试验，确定装药施工方法。
（2）装药所需爆破器材由专用运输车从仓库运输到围堰所处装药施工区域平台上，再由送药人员按各炮孔设计装填炸药规格、数量分发给各装药小组。
（3）应按设计孔深计算出每孔装药量、装药节数。
装药人员装药前应测量孔深和检查孔内是否异常，对不合格的炮孔，由专门人员采用高压风水冲洗孔，必要时重新扫孔；
对合格的炮孔，按设计装药量、装药结构进行装药，同时做好记录，应确保每组炸药之间充分连接在一起，做到装完一孔到位一孔。
3.2.2堵塞
堵塞质量的好坏是保证爆破效果和爆破安全的重要环节，对于钻孔爆破可选择袋装沙或黄泥作为堵塞材料，涌水孔用袋装砂堵塞。
（1）炮孔装药完成后，测量实际剩余炮孔深度，应满足设计最小堵塞长度要求，并做好详细记录。
（2）在堵塞前加工好砂袋，砂袋采用纱布制作φ80、长20㎝，每个装入约70%容积的细砂，系好袋口。
黄泥随装随加工，人工搓成长10㎝直径φ80土卷。
对于水下集中药室装药，可采用专门研制的堵塞材料。
3.3安全防护
3.3.1爆破振动的安全防护
（1）严格控制爆破最大单段起爆药量，使爆破产生的振动在允许范围内。
（2）围堰爆破规模大、单段起爆药量控制严格、分段多，为保证单段起爆药量得到有效控制，避免重段或串段现象，使爆破网路处于可控状态，应特选用高精度塑料导爆管雷管或数码雷管起爆网路。
（3）必要时设置减震缝隔振。
3.3.2爆破飞石控制和防护
（1）根据水深调整装药量
一般水深大于6m时，水下爆破飞石很难飞出水面，为保证爆破效果，该部位的炸药单耗可适当取大些；
对于水深小于6m的岩坎部分，炸药单耗则应取小些。
（2）加强孔口封堵及表面覆盖
应保证一定的孔口封堵长度，并严格控制封堵质量。
在堰顶覆盖2至3层沙袋进行近体防护。
（3）被保护体表面覆盖
采用砂袋、竹跳板、钢丝网等材料对出露水面的区域进行覆盖。
对爆区附近建筑、暂时无法转移的设备、设施等，可在迎飞石方向采用钢板、竹跳板、废胶管帘等作立体遮护。
3.3.3爆破水击波（动水压力）防护
（1）严格控制最大单段起爆药量、加强孔口封堵，使炸药能量最大限度地用于破碎岩体，而不致过早或过多地逸出至水中形成水击波或动水压力。
（2）设置气泡帷幕，防止水击波对附近建（构）筑物的损伤与破坏。
一般在需保护物前布置2道气泡帷幕。
3.3.4爆破涌浪防护
（1）人、机转移
附近人群、牲畜等以及机械设备、设施等转移至一定高程（水面高程+2倍的涌浪高）以上。
（2）设置防浪排
在爆区前方的防护对象近岸边，如大坝等部位，水面布置防浪竹排、干柴捆或其他防浪措施，必要时可在需保护物表面覆
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