川渝拆除17713551981(中國三峽總公司,長江水利委員會長江科學院,長江水利委員會長江設計院等)
1)工程概況
長江三峽工程三期上游碾壓圍堰是三峽水利樞紐工程重要的臨時擋水建筑物,它和下游土石圍堰與縱向混凝土圍堰共同形成的三期基坑,為右岸廠房壩段及電站廠房干地施工創造了條件,保證了三期工程的安全施工。三峽三期上游圍堰拆除范圍包括如下
①右岸5號堰塊:長40m,拆除至高程110m。
②河床段6~15號堰塊:長380m,拆除至高程110m
③左連接段:長60m,拆除至高程110m,其中與縱堰交界處拆除至縱堰內坡面總拆除工程量為18.6萬m3。
2)三期上游碾壓混凝土圍堰的布置與結構特性期上游碾壓混凝土圍堰平行于大壩布置,橫向圍堰軸線位于大壩軸線上游114m,其右側與右岸白巖尖山體相接,左側與混凝土縱向圍堰上縱堰內段相連。橫向圍堰軸線總長546.5m,從右至左分為右岸坡段(2~5號堰塊,長106.5m)、河床段(6~15號堰塊,長380m)和左接頭段(長60m)。
三期碾壓混凝土圍堰為重力式結構形式。堰頂寬度8m,堰體最大高度121m。迎水面高程70m以上為垂直坡,高程70m以下為1:0.3的邊坡;背水面高程130m以上為垂直坡,高程130~50m為1:0.75的臺階邊坡,其下為平臺。
河床段6~15號堰塊在相鄰堰塊間設結構橫縫,不設縱縫。堰體施工時預留了傾倒爆破藥室和斷裂孔,具體布置為:在高程108.7m、離上游面2.2m處預埋1號藥室;在高程101.5m、離上游面6.0m處預埋2號藥室;在高程106.4m、離裝藥廊道下游面3.5m處預埋3號藥室;在裝藥麻道下游側堰體內高程109.7m處預埋一排斷裂孔。堰體內設兩排排水孔,上游排水孔中心線位于圍堰軸線上游3.0~3.5m,在堰體高程107.5m爆破廊道和堰頂施鉆;后期在7號堰塊左半塊~15號堰塊髙程107.5m廊道距下游壁50cm處加設一排排水孔,與上游排水孔呈梅花形布置。排水孔孔距3m,孔徑10mm,通至基礎廊道。
2)圍堰拆除爆破方案
(1)總體方案
根據圍堰結構特點和堰前水下地形,經充分論證,三峽RCC圍堰拆除爆破方案為:河床段7~15號堰塊)釆用傾倒爆破,右岸坡段5號堰塊和左岸連接段采用鉆孔爆破方案,6號堰塊采用傾倒與鉆孔相結合的方案。傾倒爆破部分利用修建圍堰時預留的藥室和炮孔進行裝藥,在6~15號堰塊共預埋藥室354個,其中1號藥室178個,2號藥室78個,3號藥室98個;1號、2號、3號單個藥室設計裝藥量分別為60kg、690kg、160kg。在高程109.7m處預埋有376個斷裂孔。
(2)深孔爆破設計
①基本設計原則
(a)鉆孔孔徑
堰頂鉆孔采用潛孔鉆機或地質鉆,孔徑10mm;堰后坡面上采用快速鉆鉆孔,孔徑中100mm;邊角部位部分淺孔采用手風鉆鉆孔,孔徑2mm。垂直預裂或光爆孔采用地質鉆鉆孔,孔徑91mm。
(b)鉆孔孔深
爆破方量相對集中在堰體上游,爆渣主要向上游拋擲,故上游孔比下游孔孔底高程低,以避免留根;考慮預裂成形,上部垂直孔孔底距預裂面0.5m左右。根據不同的孔排距、孔深確定超深為1.0~1.5m。
(c)鉆孔孔斜為方便施工及保證施工精度,主爆孔均布置為垂直孔。另根據需要布置水平預裂孔。
(d)單位炸藥消耗量
水面以上部分鉆孔單耗按0.4kg/m3計算;水面以下部分孔內按不同水深分段計算單耗計算公式為
q=0.9+0.01H1+0.03H2
(17-5)
式中:H1計算水深,m;
計算臺階高度,m。
②鉆爆參數設計
(a)左連接段鉆孔參數設計
主爆孔主要釆用垂直孔,梅花形布孔。從上游至下游共布置11排主爆孔:第1~3排炮孔布置在堰頂,孔徑阻10mm;第4~11排炮孔布置在堰后斜坡面上,孔徑∮00mm第1~3排炮孔的孔網參數為3.0m×2.0m;第4排炮孔的孔網參數為3.0m×2.3m(受堰后直立面限制,留出30cm的鉆機布置空間);第5排炮孔的孔網參數為3.0m×2.0m;第611排炮孔的孔網參數為2.0m×1.5m。局部淺孔采用手風鉆鉆孔,孔徑2mm。為便于溜渣,上游6排孔孔底連線呈55°下傾角。
主爆孔孔底高程距保留面或預裂面0.5m。典型橫斷面上主炮孔孔深45.8~4.4m
(b)6號堰塊鉆爆參數設計
6號堰塊由于傾倒后水下空間不夠,故除了下部預留藥室(孔)裝藥外,仍需在上部設輔助深孔破碎傾倒部分堰體。從上游至下游共布置11排主爆孔。因下部有藥室和預埋水平斷裂孔的清底,不再設其他輔助孔。主爆孔孔底高程距1號藥室上破裂面、裝藥廊道頂和水平斷裂面1.5m。典型橫斷面上主炮孔孔深28.5~3.7m。
(c)5號堰塊鉆爆參數設計
主爆孔平面布孔原則及形式同左連接段,從上游至下游共布置13排主爆孔。其中為減小主爆孔對光爆孔的影響,第1、3、5排最冇端主爆孔孔距調整為2.5m,距光爆面距離1.5m;第7、9、11、13排最右端主爆孔距光爆面距離1.0m。
5號堰塊堰前水下地形狹窄,容渣空間有限,此乃與左連接段的最大不同特點是本堰段不設溜渣坡,相應也不設高程110m水平預裂孔。
(3)傾倒爆破設計
①藥室布置
1號藥室位置:高程108.7m、離上游面2.2m;2號藥室位置:高程101.5m、離上游面6.0m;3號藥室位置:高程106.4m、離上游面10.5m;在裝藥廊道下游側堰體內高程109.7m處預埋一排斷裂孔。各類藥室及孔的清查量見表17-3。
預埋藥室及孔清查數量統計表 表17-3
②爆破參數設計
(a)預埋藥室爆破參數設計標準拋擲單耗計算公式為:
K=0.4+(0/2450)(17-6)
式中:P爆破介質密度,kg/m
藥室藥量計算公式為:
Q=ekd(K+ hca)wsf(n)(17-7)
式中:e炸藥換算系數;K
雙向作用系數
K—水上標準拋擲單耗,kg/m3
H水深,m
水深影響系數
W——最小抵抗線,m;
f(n)爆破作用指數函數。
f(n)=0.4+0.6n23
式中:n-爆破作用指數。
各藥室計算結果見表17-4。
各藥室計算表 表17-4
(b)切割孔爆破參數設計
根據模型試驗成果,需將6~15號堰塊分割成單個堰塊依次傾倒,以減小整體傾倒帶來的塌落振動。在6~14號堰塊間每個橫縫面布置1列切割孔,每列23個孔,共布置8列,計184個孔。切割孔的孔徑為91mm,孔距為0.85~0.9m。切割孔孔底距斷裂孔正常裝藥段的距離為1m,即該部位的切割孔孔底高程為110.7m,其余部位的切割孔孔底高程為111.5m。
(c)斷裂孔爆破參數設計
斷裂孔線裝藥密度為1.5kg/m。其底部3m加強裝藥,線裝藥密度為6.0kg/m,同時為防止相鄰段發生殉爆,相鄰段的斷裂孔底部線裝藥密度調整為2.0kg/m。
(4)總體爆破網路設計
①網路組成整個爆區爆破網路由三個子網路組成:
(a)左連接段深孔爆破網路;
(b)15~6號堰塊傾倒爆破網路;
(c)6~5號深孔爆破網路。
三個子網路最終匯成一個總起爆網路。
②起爆次序
總起爆網路中三個子網路的起爆次序為:左連接段深孔爆破網路∽15~6號堰塊傾倒爆破網路>6~5號堰塊深孔爆破網路。其中左連接段先爆是為了給15號堰塊傾倒解除側向約束。各子網路內部起爆次序從略。
③雷管選擇
所有炮孔及預埋藥室均采用數碼雷管,數碼雷管延時可在0~15000ms范圍內按要求設置。每個藥室(1號、2號、3號預埋藥室)及深孔均裝2發數碼雷管,其余孔裝1發數碼雷管。
相鄰的1號、2號、3號藥室段間以及斷裂孔段間、切割孔段間時差均為68ms。2號藥室遲后于相鄰的1號藥室間的時差為765ms;3號藥室遲后于相鄰的2號藥室間的時差為357ms;斷裂孔遲后于相鄰的3號藥室間的時差為17ms。排水孔及補鉆孔在前方2號藥室之后9ms起爆。傾倒爆破堰段最大單段起爆藥量690kg。兩端深孔部分的段間時差為8~9ms。
左連接段最大單段起爆藥量475kg,右岸5號堰塊和6號堰塊深孔爆破部分最大單段起爆藥量407kg。整個爆破網路總延時12840ms、總段數971段。
3)爆破安全防護措施
(1)爆破時對爆區附近如大壩壩體、電站廠房、主控室機電設備、電站進水口鋼閘門、大壩基礎帷幕灌漿區、閘門起閉機、右岸髙架橋、附近高架施工設備等主要保護對象都要采取嚴格的防護措施,對爆破振動、爆破水擊波(動水壓力)爆破涌浪和堰體傾倒觸地塌落振動、圍堰上部結構上抬后回落沖擊振動、爆破飛石、空氣沖擊波和噪聲進行安全復核。
(2)爆破振動的控制措施包括:嚴格控制爆破單響藥量,釆用先進的數碼雷管,對爆破段與段之間的延期時間進行精確控制,該次爆破共用數碼雷管2506發,在國內首次將數碼雷管用于爆破工程實踐中。
(3)爆破沖擊波的控制措施,除嚴格控制爆破單響藥量、加強堵塞質量、對裸露在水中的導爆索進行覆蓋外,還在大壩前布設了一道氣泡帷幕,削減水擊波的危害,從而確保大壩、閘門等構筑物的安全。
(4)為減小堰塊觸地產生的振動,以每一個堰塊作為傾倒單元(其中15號、14號堰塊為個傾倒單元),并在每一個堰塊分界處布置一排切割孔,共布置8列切割縫
4)技術點評
(1)長江三峽水利樞紐三期上游碾壓混凝土圍堰于2006年6月6日16時進行了爆破拆除,實際總裝藥量191.7t,爆破總延期時間12.88s,共分了961段,爆破總方量18.6萬m3,從圍堰爆破的整體效果來看,爆破設計思想、爆破參數、起爆網路等設計都是合理的,爆破是成功的。從爆破規模、爆破難度和重要性上講在國內外圍堰拆除史上尚無先例。
(②)在該次爆破中也出現了一個遺憾,即15號堰塊沒有隨整體圍堰順利傾倒。事后調
查發現擔負15號堰塊起爆的42發雷管沒有被起爆器激活,導致整個布置在15號堰塊中的炸藥沒有被引爆。進一步調査證實,這是由于負責數碼雷管起爆系統的澳瑞凱公司工作人員操作失誤造成的。15號堰塊的數碼雷管經重新接通后,于6月19日下午順利實施傾倒爆破。
3)在爆破現場和電視機前的觀眾都可以看到:起爆指令發出后,停留了約30s第1孔才開始起爆。這是由于該爆破一次起爆的數碼雷管比較多,起爆使用了主、副兩個起爆器,在起爆指令發出后各個數碼雷管與編碼器,編碼器與起爆器之間還有一個相互通信的過程。
推薦閱讀：
