丹江口大坝加高工程左岸坝段开挖控制爆破施工技术.docx
《丹江口大坝加高工程左岸坝段开挖控制爆破施工技术.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《丹江口大坝加高工程左岸坝段开挖控制爆破施工技术.docx（6页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
丹江口大坝加高工程左岸坝段开挖控制爆破施工技术
丹江口大坝加高工程左岸坝段开挖控制爆破施工技术
收稿日期：
2007-09-27修回日期：
2008-05-09
作者简介:
马江权（1966-）,男，江苏扬中人,高级工程师，葛洲坝集团丹江口大坝加高工程施工项目部副总经理兼总工程师，主要从事水利工程施工与管理。
摘要：
在丹江口大坝加高工程左岸坝段扩大基础开挖施工中，除了要防止老坝体混凝土因爆破产生裂缝外，还要保证大坝的安全运行，特别是电厂及相关设备的正常运行，因此采用了控制爆破施工技术，并加强了对爆破过程中的安全监测和立体安全防护工作，取得了较好的效果。
关键词：
丹江口大坝加高工程；左岸坝段；控制爆破
中图分类号：
TV52；TV68文献标识码：
B文章编号：
1672-1683（2008）04-0050-04
ControlledBlastingTechnologyUsedinExcavationofLeftBankofDanjiangkouDamHeighteningProject
MAJiang-quan
（ChinaGezhoubaGroupNo.2EngineeringCo.,Ltd,Yichang443002,China）
Abstract:
IndambasewideningexcavationconstructionofleftbankofDanjiangkoudamheighteningproject,itisessentialnottoproducecrackbyblastinginolddambodytoensuredamsafety,especiallytoensurenormaloperationplantandotherequipments.Sothecontrolledblastingtechnologyisapplied.Andsafetymonitoringandthree-dimensionalsafetyprotectionmeasureduringblastingareused.Thefinaleffectissatisfying.
Keywords:
Danjiangkoudamheighteningproject;leftbank;controlledblasting
1工程概况
丹江口水利枢纽是南水北调中线水源工程，其大坝加高工程挡水建筑物由混凝土坝和土石坝组成，总长3442m。
其中混凝土坝全长1141m，最大坝高117m，现坝顶高程162.00m，加高后坝顶高程176.60m。
大坝加高工程左岸坝段岩石基础开挖包括32号―44号坝段下游基础，左下挡岩石基础；混凝土爆破拆除包括34号―35号坝段下游110平台，36号坝段下游116平台，37号―41号坝段下游面123m高程以下三角体及1m厚模板层，42号―43号坝段下游面133m高程以下三角体，39号―40号坝段下游面131~123m高程小台阶三角体及左岸土石坝下游混凝土挡墙顶部三角体。
左岸坝段开挖爆破附近有大坝、电站厂房、电厂办公楼中控室、微波楼、抽水泵房及供水管、电厂办公楼交通桥、基础灌浆廊道帷幕灌浆体、混凝土挡墙、微波通讯电缆、生活用水钢管、110V高压电线、输变电线塔及开关站等重要建（构）筑物。
其中开挖距离发电厂房最近约4.0m，距微波通讯楼最近1.0m，距汉江集团生活供水泵房1.5m，而开挖区上游面又紧邻原混凝土坝体（见图1），周围的环境较为复杂，安全控制标准非常严格，必须采用控制爆破技术和有效的防护措施进行施工，避免爆破有害效应对其产生破坏影响。
[1]
2爆破参数的确定
为了确保在爆破施工期大坝、电站厂房、微波楼及开关站等正常运行，依椐《爆破安全规程》的要求及本工程的实际情况[1-2]，爆破振动安全控制标准按表1进行控制。
表1爆破振动安全控制标准部位质点振动安全控制标准/（cm?
s?
?
-1）新浇混凝土3～7d2.0～3.07～28d3.0～5.0>28d5.0～8.0设计永久边坡坡趾处10.0灌浆部位1.2～1.5机电设备、开关站设备基础部位0.9水电站中央控制室、
微波通讯楼控制室0.5根椐现场的实际情况，为满足爆破振动安全控制标准，采用手风钻的钻孔，钻孔直径为40～42mm，钻孔深度为2.0m左右，乳化炸药药径为32mm。
图1左岸坝段开挖平面示意图
2.1岩石爆破
2.1.1台阶爆破台阶爆破主要钻爆参数：
为了控制爆破振动效应，选择台阶高度为2.0m以下；手风钻钻孔直径为42mm；抵抗线（排距）为0.5～1.0m；孔距为0.6～1.2m；孔深0.5～2.3m；单位耗药量为0.36～0.42kg/m3；单孔药量0.3～1.05kg；堵塞长度为0.5～1.20m；最大单段药量1.8kg。
2.1.2光面爆破
（1）光面爆破钻爆参数主要包括抵抗线、孔距及装药量。
孔径为42mm；抵抗线计算公式如下：
W?
?
?
?
min?
?
=（10~20）d
（1）
式中：
W?
?
?
?
min?
?
―光爆孔最小抵抗线（?
?
m?
?
）；d―钻孔直径（?
?
cm?
?
）；
计算得出：
W?
?
?
?
min为0.4～1.0m，取0.6m。
?
?
孔距按公式a=（0.6~0.8）W?
?
?
?
min?
?
计算，计算确定a=0.5?
?
m?
?
。
单孔装药量计算公式如下：
Q?
?
g=qaW?
?
?
?
min?
?
（2）
式中：
Q?
?
g―线装药密度（?
?
kg/m）；?
?
q―炸药单耗，根据当地岩石特性取0.3～0.37?
?
kg/m3；?
?
a―钻孔间距（?
?
m）。
?
?
经计算确定Q?
?
g为100～111?
?
g/m。
?
?
（2）光爆孔装药结构。
光面爆破孔孔内采用导爆索传爆，单药卷重50g，粘在导爆索上，药卷中到中间距为45～50cm，孔口堵塞50cm，成串状装药结构。
光面爆破孔底部药量增加至150g。
如孔深增至2.8m，孔底部药量增加至200g。
具体装药结构见图2。
图2光爆孔装药结构
2.1.3爆破网络由于在爆破施工时距高压电源较近，大坝、电站开关站等均在运行，地面杂散电流也构成安全隐患，因此采用了非电塑料导爆管爆破网络，火雷管起爆。
为了尽可能将单段药量减到最小，采用了两种一孔一段的孔间微差爆破网络。
（1）起爆点设在一端。
一次爆破7排，各排炮孔孔内依次布置MS4、MS5、MS7、MS9、MS1、MS10及MS11雷管。
由起爆点引爆3条干线（排向），由前至后各干线第一节点分别布置MS3、MS4及MS5雷管，其后均用MS3雷管接力传爆。
第1、2、3排，第4、5排，第6、7排炮孔雷管依次联结在相应干线的各个结点上，形成一孔一段的孔间微差爆破网络。
孔间微差爆破网络见图3。
（2）起爆点设在第一排中间。
一次爆破6排，各排炮孔孔内依次布置MS3、MS5、MS10、MS9、MS10及MS11雷管。
由起爆点引爆一条用MS5雷管串联的纵向传爆主干线（列向），再由纵向传爆主干线的第一、第二节点分别引爆两侧的两条用MS3雷管串联的支干线（排向）。
为了使同排炮孔无重段现象，在左区（或右区）两条支干线的起点分别设MS2、MS4雷管。
第1、2、3排和第4、5、6排炮孔依次联结在相应支干线的各个结点上，形成一孔一段的孔间微差爆破网络，见图4。
2.1.4保护层一次性开挖爆破
（1）保护层爆破参数。
采用手风钻钻垂直孔进行保护层一次爆除，钻孔在建基面高程终孔，孔底设置20cm的空气垫层，排距（或抵抗线）取0.9m，孔距取0.9～1.0m。
具体爆破参数见表2。
（2）爆破网络。
采用塑料导爆管起爆系统，孔间微差爆破网络，各排炮孔采用不同的毫秒雷管下孔，纵向主干线采用MS3或MS4毫秒雷管接力传爆各排支干线，支干线采用MS3接力起爆孔内雷管，最多二孔一段。
（3）技术措施。
控制炮孔终孔在同一个高程平面，确保炮孔不钻入设计建基面以下，同时在炮孔底部设置20cm厚的空气垫层段。
采用一孔一段的孔间微差爆破技术进行有临空面的梯段爆破，将雷管置于药卷下部、聚能穴朝向孔口，以减弱爆破对基岩的影响作用。
当孔深浅于1.0m时采用火炮爆破，孔底不设垫层。
/m参数421.81.2～1.4×1.0～1.0590°乳化炸药320.25～0.360.6～0.90.90.9～1.0
（2）爆破网络。
混凝土台阶爆破采用塑料导爆管-非电毫秒雷管孔间微差爆破网络，每排炮孔孔内分别设置不同段雷管，传爆干线根椐孔排数设置2~3条，以MS3传爆，起爆点设在双向临空面（不含上部临空面）的左下角，分别向上游和右侧传爆。
2.2.3光面爆破参数
（1）混凝土台阶三角体拆除爆破。
为避免新浇混凝土产生应力集中,需将混凝土台阶三角体拆除。
三角体为宽1.4～1.7m、高为2.0m的混凝土台阶，切角面坡角为40°～55°。
光爆孔孔深2.0m，孔底至混凝土底面距离为0.44m，孔距0.4m。
角度为40°～55°。
光面孔装药结构：
药包重量均为30g，间隔40cm一个，共5个，计单孔药量为0.15kg，单位耗药量为0.178kg/m3。
破碎孔孔深0.65m，孔底前后抵抗线大致相当，约为0.45m，孔距0.8m，装药33g。
爆破网络为由MS3雷管串联成复式主干线，MS4雷管引爆光爆孔孔口导爆索，MS5雷管引爆解炮孔。
起爆顺序是从左岸向右岸方向推进，光爆孔起爆后再起爆破碎孔。
（2）混凝土台阶光面爆破。
由于部分坝段垂直面需拆除1m厚的老混凝土，光面层高2m，宽1m，孔距为0.5m，单孔药量为0.28kg。
装药结构下，从孔底起间隔40cm一个药包,药包重量分别为100g、100g、25g、25g和25g。
爆破网络为由MS3雷管串联成复式主干线，MS5雷管引爆孔口导爆索，三个炮孔一段，各段导爆管依次联结在主干线的各个结点上。
3爆破振动安全监测
左岸爆破振动安全监测共进行171测点的测试，计342测线，振动安全监测范围3～69.6m，包含了施工爆破附近所有需要控制振动的建（构）筑物的安全监测，如大坝、电站厂房、电厂办公楼中控室、微波楼、抽水泵房及供水管、电厂办公楼交通桥、基础灌浆廊道帷幕灌浆体、微波通讯电缆、生活用水钢管、110V高压电线、输变电线塔及开关站等。
除个别测线超出安全标准外，其余测点的振动速度均在安全控制范围之内。
超出安全标准的主要测线如下。
（1）左联41号坝段高程121.4～119.17m混凝土拆除区，采用有临空面台阶松动爆破时，距离爆区6m的后冲向混凝土体处测得振动速度垂直向为9.48cm/s，水平向为9.05cm/s。
（2）左联40号坝段高程123～119.2m下游面光爆层爆破，高程124m横向廊道混凝土面测点振动速度垂直向为7.72cm/s，水平向为13.23cm/s，水平向振速超出安全标准。
（3）左联37号～39号坝段高程123～119.2m下游面光爆层爆破，高程124m横向廊道混凝土面测点振动速度垂直向为9.09cm/s，水平向为11.17cm/s，振速超出安全标准。
（4）左联36号坝段下游高程112～114.4m混凝土平台，爆破方式为台阶爆破加光面爆破，爆区后冲向3m左右混凝土测点测得振动速度较大，垂直向和水平向分别为11cm/s和12cm/s。
由于测得的爆破振动速度均为近区的高频项振速，部位基本为大体积混凝土，超出值的大小在混凝土的动承载能力之内，爆后在测点处宏观调查未发现新生裂缝及变形，表明未产生破坏。
通过监测当出现较大振动速度时，及时采取减小单段药量、改善爆破临空面条件、控制起爆方向等措施，使爆破振动效应得以降低，确保了附近受控建筑物质点振动速度在安全范围之内，振动监测起到了安全控制的作用。
在整个爆破施工过程中，电厂及相关设施正常运行，被保留的老混凝土附近未发现新生裂缝及变形。
4安全防护措施
4.1爆区防护
（1）平面防护。
在炮孔孔口和网络干线结点上先复盖砂袋，再在爆区平面上复盖胶皮带（皮带运输机上的传送皮带），其上再用砂袋压住皮带。
这一措施对防止孔口飞石极其有效。
（2）立面防护。
是在立面卦上皮带，然后将皮带用铁丝栓住并挂在插入钻孔的钢筋上，在皮带上垒起砂袋，它既压住皮带，又控制了爆渣抛掷距离，是有效的安全防护措施。
4.2重要建筑物及设施防护
（1）用竹排直立墙防护。
在电站厂房、电厂办公楼中控室、微波楼对着爆区的一面，用钢管搭设防护排架,将竹跳板紧密连在一起固定在排架上，搭起一座高于建筑物的直立墙。
有效地防止大量从正面飞来的飞石。
对要特殊防护的部位，除对爆区进行平面防护外，在距爆区2.5m的部位搭设一道高约5m的钢管竹排防护架，防止飞石砸向建筑物，起到了良好的防护作用。
（2）用砂袋防护。
电站厂房和微波楼之间的102m平台为施工交通要道，路旁下面为汉江集团供水管，供水管上部仅设了较薄的混凝土盖板，不能承重，为了防止平台爆破的大块混凝土渣顺坡滚入该保护区，在微波楼基础坡脚和坝段坡脚间的102平台处修筑一道高约1.5m砂袋拦渣墙，同时将紧邻的汉江集团供水泵房内部设备垒起砂袋防护，有效地确保了内部设备的安全。
5结语
左岸岩石开挖部位周围环境复杂，由于精心进行爆破设计、加强安全防护、将爆破效应控制在允许的安全标准内。
在爆破施工过程中,既保证了开挖施工的顺利进行,也保证电站及相关设施的正常运行,没有发生安全事故，取得了良好的效果。
参考文献：
［1］南水北调中线水源丹江口大坝加高工程左岸岩石开挖及混凝土拆除爆破试验成果报［R］.2006.
［2］GB6722-2003，爆破安全规程［S］.第6卷第4期
注：
“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。
”
升级会员 