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​三峡工程三期上游RCC围堰概述

futao 爆破拆除 2019-06-04 317 0
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三峡工程三期上游RCC围堰概述

三峡工程三期上游RCC围堰由纵向围堰和横向围堰组成,其混凝土总量为330.69万m。其中,纵向围堰全长1150.47m,混凝土量为153.33万m3;横向围堰堰顶全长580m、最大堰高115m,混凝土量为167.36万m3。RCC围堰断面采用重力坝型。三峡工程纵、横向RCC围堰平面布置见图1.1,三峡工程三期上游RCC围堰断面图见图1.2。

图1.1三峡工程三期上游RCC围堰平面布置图(单位:m)

图1.1三峡工程三期上游RCC围堰平面布置图(单位:m)

图1.2三峡工程三期上游RCC围堰断面图(单位:m)

图1.2三峡工程三期上游RCC围堰断面图(单位:m)

鉴于水库的规模及工程的重要性,RCC围堰按I级临时建筑物设计,设计洪水标准为5%频率最大日平均流量72300m3/s,相应水位135.4m,保坝洪水标准为1%频率最大日平均流量83700m3/s时洪水不漫顶,相应水位139.8m。

1RCC围堰材料及配合比

配合比的设计原则是在满足强度要求的前提下,尽可能减少水泥用量,多掺用粉煤灰,以最大限度地减少混凝土的发热量。三峡工程实际施工中采用三级配90d龄期150号的混凝土,抗渗标号为W8,抗冻标号为F50。选用525号中热水泥、一级粉煤灰、花岗岩人工骨料。各种不同级配混凝土的配合比如表1.1所示。经过室内和现场生产性试验,量最大的内部混凝土,在掺JG-3或ZB-1A高效减水剂的情况下,确定的施工配合比用水量为93kg/m3和83kg/m3,水泥用量为75kg/m3。

表1.1三峡工程三期上游RCC围堰施工配合比

表1.1三峡工程三期上游RCC围堰施工配合比

2RCC围堰施工

(1)施工要求。由于工期紧,决定采用全断面通仓碾压,并参照国内外施工经验及施工机械水平,选择压实层厚30cm连续上升的方案。

(2)混凝土摊铺方式。最大的仓面面积达19000m2,按照压实层厚30cm,层间间歇6h的要求,入仓强度必须达到950m3/h,因此,研究比较通仓平层连续铺筑上升和通仓斜层铺筑上升两种方式。斜层铺筑主要为解决仓面过大、拌和系统供料强度不足、缩短层间间歇时间的一种作业方法。由于形成正常斜层时开始及结束的部分单层混凝土方量小,同时每一升层浇筑完成后需对层面按施工缝处理,不利于高强度连续施工。而平层铺筑法在拌和系统供料强度能保证的情况下,有利于高强度快速施工。经过施工过程仿真分析,若采用斜层铺筑方式虽然可以减轻入仓压力,但工期比通仓平层铺筑方式多1~1.5个月,故选用平层铺筑上升方式。

(3)碾压混凝土运输入仓方式。不分纵缝,可以最大限度地简化仓面,但要达到入仓强度950m2/h,而且要保证初凝时间不小于8h。因此,如何保证混凝土连续高强度地供应,选择什么样的入仓方式及相应的设备配置对于保证工程进度及质量至关重要。要满足这一要求,首先要在初凝时间上取得突破。经过反复室内试验及现场试验,最后确定掺用JG-3或ZB-1A高效减水外加剂,使初凝时间延长至16~23h。常用的碾压混凝土入仓方式有自卸汽车直接入仓、皮带机、塔带机、胎带机、负压溜槽、My-Box(一种内设固定搅拌叶片的垂直溜管)、门塔机等。根据该围堰施工场地狭窄、道路布置难、施工工期紧等特点,曾考虑两种方案,即自卸汽车直接入仓为主和皮带机直接入仓布料的方案。在自卸汽车为主方案中,主要考虑堰体下部采用自卸汽车直接入

仓,上部采用塔带机运输混凝土。

自卸汽车入仓适应性强、机动灵活,在基坑抽干水之后,可以立即进行,准备时间短。但是随着堰体上升,汽车入仓道路会越来越困难。经过综合比较,考虑到在土石方填量最小、上部施工方案来得及衔接的情况下,选用高程90m以下全部以自卸汽车直接入仓,高程90~115m以自卸汽车为主、塔(顶)带机为辅入仓,高程115m以上以塔带机为主、仓内汽车转料为辅的方案。

汽车人仓关键问题有三:一是入仓之前必须将汽车冲洗干净,绝对不允许污物入仓;二是入仓口的倒换和碾压过度的处理;三是仓内的行驶路线、指挥、卸料等各个环节必须经过严格规划,以便使整个施工组织有序进行。

(4)混凝土拌和及仓内设备配置。结合后面大坝和厂房施工,共布置两个系统,配置4座自落式拌和楼(2座4×4.5m2,2座4×3m3,均为中国产),可以满足1000m2/h的供应要求。一个系统直接由汽车接料运至仓内,另一个系统先由皮带机运到堰后一转料平台,然后由自卸汽车转运入仓,缩短汽车运距约1.5km。

仓内共配备16台BW-202AD和DD-110型号的振动碾,13台不同型号的平仓机和推土机。采用先静碾2遍,再有振碾压8遍。防渗层压实度按98%控制,其他部位要求到达97%。

1.1.3RCC围堰建设与拆除的新理念

三峡工程三期上游RCC围堰于2003年4月16日浇筑至高程140m;2003年5月20日水库开始蓄水,同年6月10日蓄水至水位达135m,11月5日水库水位达到139m。根据三峡工程施工进度安排,三期上游RCC围堰工作年限为2003年5月至2006年6月,其间拦蓄库容125.84亿m3。为满足三峡大坝挡水发电,以及纵向围堰坝身段排漂过流条件,应于2006年6月6日爆破拆除三峡工程三期上游RCC围堰。

三峡工程三期上游RCC围堰与国内外其他围堰不同之处在于,它在建设的同时就预先考虑了3年后爆破拆除并有机地在方案设计、初步设计和施工设计各阶段中协同和谐地体现出来,即:

1)3排预埋集中药室的预先布置。

2)爆破炸药的环保选型研制。

3)爆破拆除时堰前水库水生生物的保护等。

总之,三期上游RCC围堰的兴建与拆除为了一个共同的目标:使三峡大坝顺利浇筑并直接蓄水发电。兴建与拆除形式上似乎矛盾对立构成悖论,而内在本质却是矛盾统一、相得益彰。

图1.3预埋集中药室爆破倾倒布置示意图(单位:m)

图1.3预埋集中药室爆破倾倒布置示意图(单位:m)

(1)3排预埋集中药室的布置。三期上游RCC围堰浇筑施工之前,中国三峡工程开发总公司委托中国科学院力学研究所、长江水利委员会长江科学院等单位对三期上游RCC围堰拆除爆破进行科学研究,针对爆破松动方案、爆破倾倒方案和爆破滑移方案进行比选,研究结论推荐6~15号堰块段采取爆破倾倒方案,2~5号堰块段及纵向围堰接头段采取钻爆破碎法。同意长江科学院推荐的3排集中药室为主的爆破方案,1排药室位置:高程108.7m,离上游2.2m,2排药室位置:高程101.5m,离上游面6.0m;3排药室位置:高程106.4m,离上游面10.5m;在装药廊道下游侧堰体内高程109.7m预埋一排断裂孔(见图1.3)。

(2)爆破炸药的环保选型研制。用于三峡工程三期上游RCC围堰爆破拆除的炸药研制,其配方设计,除应遵循常规乳化炸药设计的一般原则外,还应同时满足现场混装乳化炸药的生产工艺要求以及爆破倾倒加钻爆炸碎拆除围堰的施工特点。也就是说,炸药选型的配方原则为:

1)首先应满足“三高”(高爆速、高威力、高抗水)炸药的性能要求,即:50m深水下浸泡168h后,爆速大于4500m/s,作功能力大于320mL,猛度大于16mm。

2)由于在装药施工中,需采用小型装药器进行二次泵送,为确保施工顺利进行,不仅要求炸药的粘度适中,便于泵送,而且要求炸药机械感度低,确保制药安全。

3)起爆器材具有一定的耐温要求,为减小混装炸药温度对起爆器材的不利影响,混装炸药的入孔温度应满足起爆器材的耐温要求。

4)炸药的配方尽量接近零氧平衡,以利爆轰完全,减少有毒气体的产生,所以此炸药也应具有“环保炸药”的特点。

通过一系列的理论研究和多次室内外性能对比试验,最后成功研制出符合上述原则的混装乳化炸药,即:

1)炸药组分:乳化炸药+高氯酸盐十铝粉。

2)炸药水相材料:硝酸钠与硝酸铵,其配量分别为40%~70%与8%~15%,其中水含量控制在10%~14%范围内。另外,高氯酸盐作为炸药高能组分加放到水中的用量比例为3%~10%。

3)炸药油相材料:油相材料含量约为水相材料的1/27~1/15。除选用优质的LZ2731型现场混装车专用乳化剂外,还选用了粘度适中的CD-40机柴油与之配合使用,其用量为2.5%~6.5%。

4)炸药密(重)度调节剂:除采用较高油相比例(最高达5.5%)和加入一定数量的铝粉外,还采用了物理发泡方法,加入一定量的玻璃微珠以促混合发泡。

5)干粉组分:选用不同粒径的铝粉作为炸药干粉,其最佳含量为5%~8%。

三峡工程三期上游RCC围堰爆破拆除实际选型的炸药主要性能计算值为:

1)氧平衡:一0.02%。

2)爆容:861L/kg。

3)爆热×4.1868:4344kJ/kg。

此配方最接近零氧平衡,有利于完全爆轰,其炸药爆速与威力最高,有毒气体的产生可能性最小,具有“环保炸药”的特征。

本书称新研制炸药为“三峡RCC围堰拆除炸药”,其外观为银灰色膏状物,有弹性,重度在1.2~1.3g/cm3之间。其爆轰性能均满足三峡工程三期上游RCC围堰爆破倾倒加钻爆炸碎的拆除性能指标(见表1.2)。

表1.2三峡RCC围堰拆除炸药性能指标

表1.2三峡RCC围堰拆除炸药性能指标

注L一长度。

由表1.2可知,“三峡RCC围堰拆除炸药”不仅在“三高”上满足了设计要求,而且现场混装造药安全、炸药新鲜保质、装填效率高、造价成本低(见表1.3)。

表1.3三峡工程三期上游RCC围堰拆除炸药的优越性

表1.3三峡工程三期上游RCC围堰拆除炸药的优越性

(3)爆破拆除时堰前水库水生生物的保护。采用爆破倾倒加钻爆炸碎新技术拆除三峡工程三期上游RCC围堰,不仅要使致密牢固的碾压混凝土瞬时倾倒炸碎,并且还要做到炸药爆炸无污染,爆破时对堰前水库中的水生生物主要是鱼类得到保护。

据调查,三峡库区约有鱼类127种,特有鱼类和主要经济鱼类约30种,其中白、达氏候和胭脂鱼是库区资源量较少的珍稀濒危鱼类。白和达氏为我国国家一级重点保护水生野生动物、国际自然保护联盟极危级物种、国际濒危动植物种贸易公约附录2保护物种,胭脂鱼也被国家列为二级野生保护动物。因此,这3种鱼是此次鱼类保护被确定的主要对象。

RCC围堰爆破拆除对堰前水库中水生生物的保护,主要体现在“赶鱼”措施上。即在方案设计和施工设计时,事先对堰前水域(平面面积500m×600m和水深10m)的三维水体内所有鱼类驱赶到该水体的上游库区安全水域。

另外,炸药在爆破拆除时和拆除后均不留任何有毒和有害气体与固体残迹,以确保瞬间爆破和爆后环境的安全。


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