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实例湖南省湘江大源渡电站河中纵堰拆除爆破

川渝拆除17713551981

(湖南中人爆破工程有限公司)

1)工程概况

大源渡电站位于湘江中下游、湖南省衡山县城上游12km处。经过5年的建设,已建好全部墩体和闸门,现要拆除河中纵向围堰,工程分两期施工,Ⅰ期工程包括8孔低堰泄水闸及右岸厂房,Ⅱ期工程包括左岸15孔高堰泄水闸,Ⅱ期围堰承担临时挡水发电和围护II期工程施工任务。Ⅱ期围堰平面图如图17-1所示。

图17-1Ⅱ期围堰平面示意图

图17-1Ⅱ期围堰平面示意图

ⅡI期河中纵向围堰利用上下游Ⅰ期纵向围堰和8号闸墩、8号导流墙,通过上下游连接段连接而成,为C15混凝土。上、下游纵堰共用段为矩形台阶式断面,顶宽1.5m、底宽10.36m、高16.0m;连接段为梯形断面,顶宽2.0m、底宽9.15m、高16.0m。由于纵向围堰为折线形,且上游连接段为梯形断面,紧靠9号弧门,将9号闸孔占去近一半,所以必须将纵向围堰全部拆除,拆除长度为230m,拆除方量达14000m3

2)拆除爆破总体方案的确定

(1)根据被拆围堰的结构特点,以及被保护对象的距离,对围堰由上而下分层拆除。在同层中,首先拆除围堰与8号墩及8号墩的导流墙相连的部分,使被拆围堰与被保护对象分

5)爆破安全

爆破中为了防止飞石飞散、噪声扰民和爆破振动,除了采取各“拱”分别爆破切割,减少装药量和延时起爆外,还在爆破点加强了防护,第一层防护为水浸棉被(双层),第二层防护为润湿沙土袋,第三层防护为浸湿床(草)垫,第四层防护为金属网,四层防护物相互之间用铁丝连接加固,形成一整体的防护墙。实践证明,四层保护措施是有效的,噪声小,无飞石。现场埋设的振动测试仪测试结果表明,临近爆区的振速小于3cm/s,周边民居和最近距离的加油站及地下储油罐都安然无恙。

6)技术点评

(1)本例从方案的选择、方案的实施比较全面地介绍了用爆破切割技术拆除钢骨架无铰拱桥的过程,对类似工程有参考价值。

(2)拱桥按静力体系分为:三铰拱,无铰拱,两铰拱。无铰拱属于三次超静定结构,在荷载作用下,拱的内力分布比三铰拱好。由于没有设铰,其构造简单,施工方便。温度变化、材料收缩、墩台位移将使拱圈内产生附加应力。但是,无论是三铰拱、两铰拱,还是无铰拱,对爆破参数的选取并无太大的影响。

(3)对于钢骨架桥釆用切割与控爆切割拆除方法具有施工简单、安全可靠、便于管理等优点,而且爆破效果良好。离,尽量减少同一层中后期爆破的次数,降低爆破振动峰值压力,以便对8号墩及其导流墙进行有效的保护

②)在爆破技术上,一方面釆用减振孔、预裂孔以降低爆炸应力波的强度,另一方面,按照《爆破安全规程》(GB6722—-2003)的规定及本工程具体要求,采用毫秒延期爆破控制每响允许的最大药量。

(3)在上游方向,8号、9号闸门门叶与被拆围堰之间设置空气帷幕装置,以降低水中冲击波对闸门门叶的破坏。由于纵向围堰工程量大,每次爆破不尽相同,不能一一叙述,现就工程最关键部位—上游连接段的水下爆破作扼要介绍。

3)上游连接段的爆破

8号墩上游连接段与8号闸墩相连,二者间仅隔一层厚2cm的泡沫板,且爆源与闸门门叶的距离仅3.5m,它的拆除关系到整个纵向围堰拆除的成败,关系到8号、9号孔弧形闸门的运行。爆破分三阶段进行:首先进行水上部分(高程52.5~47.5m)的爆破;然后在二期基坑充水前对背水坡脚进行预处理;待充水完毕后再进行水下部分(高程47.5~39.0m)的爆破,水上部分爆破与水下基本相似,不再赘述。

(1)一次最大起爆药量的确定

对于爆源与被保护物的距离如此近的水下控制爆破,其技术关键在于如何确定一次最大起爆药量。由于爆破在水中进行,所以必须同时考虑地震波与水击波的影响

①水击波

水中控制爆破时所产生的冲击波压力目前尚无统一认识,本工程由水下钻孔爆破冲击波峰值压力公式估算最大一次起爆药量。

力=31(Q3/R)145(17-1)

式中:p—冲击波峰值压力, kgf/ cm2(1kgf/cm2=9.81×10Pa);

Q单次起爆最大药量,kg

R爆源至被保护物的距离,m

由式(17-1)得:

Q=R3(力/31)207(17-2)

②地震波

水下爆破地震波引起相邻建筑物质点振动速度可用下式表示

v=KK(Q/R)a(17-3)

式中:水底岩面垂直振动速度,cm/s;K,a与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数,根据本工程Ⅰ期厂房纵向围堰拆除爆破的试验值,取K=160,α=1.68;

次起爆最大药量,kg;

R爆源至测点的距离,m

K修正系数,取0.5

由式(17-3)可得:

Q、=R3[v/(160×0.5)]3168(17-4)

根据闸门门叶允许最大安全压力(2kgf/cm2)与闸墩基础允许振动速度(标准为5cm/s,计算时取℃=4cm/s),比较Q与Q,从而确定一次起爆药量。计算结果见表17-1。

各分段起爆安全药量计算 表17-1

各分段起爆安全药量计算 表17-1

(2)坡脚的预处理

由于连接段水下部分为梯形断面,坡比较缓(1:0.65),上部顶宽仅2m,而39m高程处底宽达7.5m,若用斜孔爆破,难免会在坡脚处出现大的块体,不利于水下清渣,故在Ⅱ期基坑充水前,即斜坡侧无水时,进行切脚处理。然而,爆破后断面宽度显著减小,故应校核连接段挡水的稳定。经计算,在39m高程断面的宽度由7.53m减至4.28m时,无论是抗滑稳定还是抗倾覆稳定都不能满足要求,安全系数K=0.84,迎水面底板出现拉应力σ=-2.9kgf/cm2。但如果少钻炮孔,减少切脚断面,则坡脚的预处理所起作用不大,为此采取如下措施:

①先将所有预切孔都钻设好;

②分三次爆破,每次只起爆两排,每孔作为一段孔间延期,逐孔起爆,力求将爆破振动影响降低到最小,使层面之间凝聚力仍发挥作用,保持断面的稳定;

③爆破时间定在期基坑充水的前一天,万一爆破后岀现层面漏水,不会有大的影响其爆破参数如表17-2,炮孔布置如图17-2所示

坡脚预处理钻爆参数表17-2

坡脚预处理钻爆参数表17-2

(3)水下部分的钻爆

①钻孔与装药

用潜孔钻机钻6mm孔,钻孔倾斜角度为78°~88°,由于钻孔作业所需时间较长,在Ⅱ期基坑充水前预先将所有孔钻好。充水采取抬高上游库水位、在纵堰上漫流的方式,为防止漫水时杂物堵塞钻孔,充水前用橡胶和木塞将孔封堵。装药时,预裂孔及分离槽孔均采用帖2mm药卷,间隔装药,间距50cm。底部加大药量,堵塞长度0.6~0.7m主爆孔采用连续装药,底部08~3m采用%0mm药卷,其上部采用帖2mm药卷。孔内药卷用长导爆索相连,用竹片固定,为安全起见分别在孔底、中部、上部各绑扎1发MS13

图17-2坡脚预处理钻孔布置图(尺寸单位:m

图17-2坡脚预处理钻孔布置图(尺寸单位:m

雷管,同时引爆。事先绑扎好的炸药与雷管随竹片一同送至孔底。共钻孔59个,总进尺568m,MS13雷管17l发,MS4雷管108发,总装药量579.2kg。

②网路连接与起爆延时

网路连接见图1冮-3,釆用接力式起爆网路结构,段间用2发MS4“过桥”传爆,做到双保险,分3次起爆。

图17-3延时起爆网路(尺寸单位:mm)

图17-3延时起爆网路(尺寸单位:mm)

4)主要安全措施

(1)爆破振动控制

控制爆破振动的主要措施是控制最大一段爆破药量,另外在8号墩前钻减振孔和预裂孔,防止地震波直接传至8号闸墩(2cm泡沫板同样能起到减振作用),同时采用先爆破形成一条3m宽分离槽,隔断后爆区与8号闸墩的联系,多段延期爆破。

(2)对堰体基础帷幕灌浆的保护

由于爆破在水中进行,无法用水平减振孔减振,因此考虑在钻孔时超钻1m,并在孔底填塞锯屑形成缓冲层,从而起到减振作用,对基础帷幕灌浆加以保护

(3)爆破个别飞散物的控制与预防由于连接段与弧门门叶、油缸距离较近,采取如下措施:

①适当增加孔口堵塞长度,同时提高堵塞质量,防止冲炮;

②在最小抵抗线部位覆盖竹夹板;

③实施主动防护,在油缸上吊挂木盒、竹笆;

④通过选择最小抵抗线方向,使爆破碎块飞散方向避开闸门门叶与油缸。

(4)水中冲击波的防护

每次爆破的一段齐发爆破药量都控制在允许药量范围以内,为了确保爆破时闸门门叶不受破坏,应进一步降低水的冲击波对弧门的压力;在8号孔、9号孔弧门前各设两排气泡帷幕。

5)技术点评

(1)该次拆除爆破的重点和难点是如何解决拆除与8号墩和8号墩的导流墙相连的堰段时,特别是距要保护的墩头和墩体3~5m范围段时,爆破产生的水中冲击波和爆破振动对8号墩和8号、9号孔闸门门叶的影响问题。爆破结果显示,爆破效果良好,没有发现弧门和闸墩有损伤。水上部分爆破效果很好,块体直径都控制在0.3~1.0m范围内,机械凊渣顺利;水下部分爆破效果稍差,在下游出现了少量约1.5m的较大块体;另外在靠近8号墩处的分离槽部位也出现了几块直径1.2~1.5m的混凝土块体,值得进一步改进。

(2)《爆破安全规程》GB6722—2003)规定:

三级水电枢纽工程的围堰、堤坝和挡水岩坎需要爆破拆除时,宜在修建时就提出爆破拆除的方案和设想,收集必需的基础资料和采取必要的措施。而该工程就是这样进行的。例如:施工导流纵向围堰布置,应与永久建筑物相结合,像大源渡这种大江大河上分期导流施工,高堰与低堰在8号墩分成两个不同的泄流区,纵向围堰可与永久导流墙相结合,并布置在同一条直线上,这样可以减少拆除工程量,节约投资。此外,须在水下拆除的纵向围堰,尽量不要采用斜坡断面,避免加大拆除难度。


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