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安全监测设计

futao 爆破拆除 2019-06-05 458 0
川渝拆除17713551981

安全监测设计

1安全监测的必要性

三峡工程右岸厂房坝段和右岸非溢流坝段浇筑至高程185m并具备挡水条件后,为满足右岸电站厂房进水条件和右岸排漂过流条件,需在2006年汛前将三期上游RCC围堰作部分拆除拆除方案为“倾倒爆破+深孔爆破”。拆除时,堰前挡水水位为高程135m,大坝全线挡水运行,坝顶高程185m,左岸电站14台机组全部投产发电,右岸电站厂房正在紧张施工之中。拆除爆破区距下游侧的右岸厂房坝段及坝底防渗帷幕体的水平距离114m,距正在运行的左岸电站机组620m,距正在安装施工的右岸电站机组215m,距右岸地下电站进水口及边坡约350m,距正在施工的右岸地下电站洞室群约350m。纵向围堰坝段左侧与泄洪坝段相接、右侧与右厂坝段相接,上游通过纵向围堰与拆除体相连。

三期上游RCC围堰拆除爆破可能产生的有害效应主要包括:爆破振动作用,倾倒块体触地振动作用,水击波超压、动水压力、飞石、块体倾倒产生的涌浪、空气冲击波及噪音。本次拆除爆破的洞室爆破为水下爆破,空气冲击波及噪音作用可忽略。右岸坡段钻孔爆破与常规岩石开挖爆破相似,空气冲击波及噪音作用可忽略。爆破飞石采取覆盖防护措施,避免伤及建筑物。爆破振动、块体触地振动、水击波和涌浪作用将会对周围建筑物及设施产生怎样的影响,备受关注,除了对爆破试验资料进行分析外,必须进行现场实时安全监测,通过安全监测及资料的分析研究,判断围堰拆除对周围建筑物及设备的影响情况,为评价建筑物及设备的安全状况提供数据资料。

2安全监测依据

根据三峡工程三期上游RCC围堰拆除初步设计要求、新实施的国家标准《爆破安全规程》(GB6722-2003)第4.15条的规定及《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》(SL47-94)第3.2.6条的规定,对建筑物或防护目标的安全有要求时,应进行爆破监测,三峡大坝、电站厂房等建筑物无疑是必须重点防护的建筑物,因此,三峡工程三期上游RCC围堰爆破拆除时应进行现场实时安全监测。

3安全监测原则和安全控制标准

安全监测原则主要为:监测范围涵盖重要保护对象;监测对象和监测断面(部位)有代表性;监测项目涵盖爆破可能产生的主要有害效应;同监测断面的各监测项目收集的数据能互相印证;监测成果能为爆后处理提供依据,能为安全评定提供依据,尽量结合永久观测设施进行监测。

建筑物(金属结构)振动、水击波、动水压力及应变安全控制标准见技术要求。

4安全监测范围及项目

三峡工程三期上游RCC围堰拆除爆破安全监测范围包括已建左右岸大坝坝体及基础结构、左右岸电站厂房及机电设备、右岸高架桥、爆区附近场内重要施工设施(设备)等。

三峡工程三期上游RCC围堰拆除爆破可能产生的主要有害效应包括爆破振动、倾倒块体触地振动、水击波、动水压力及块体倾倒产生的涌浪。根据拆除爆破可能产生的主要有害效应,主要进行以下安全监测项目:

(1)振动效应观测。主要监测爆破振动、倾倒块体触地振动及涌浪引起的地震波对周围建筑物及设施的影响情况。

(2)爆破水击波及动水压力观测。主要监测爆破水击波超压及动水压力对周围临水建筑物及设施的影响情况。

(3)爆破噪音观测。主要测试拆除爆破周围区域噪音大小,为研究收集资料。

(4)块体倾倒涌浪观测。主要监测块体倾倒涌浪爬高情况。

(5)爆破应变观测。主要检测金属结构的影响情况。

(6)坝底压水检测。主要检测大坝混凝土与基岩结合处的影响情况,及爆破对帷幕灌浆体的影响情况。

(7)利用大坝已埋设的永久观测设备进行观测。特别应注意对大坝坝基和坝体,左厂1~5号坝段、右厂24~26号坝段坝基和基础的应力、变形、渗流、渗压、锚索应力等内容的加密观测,通过爆破前后观测资料的对比分析及研究观测数据时程曲线变化趋势,判断拆除爆破对大坝建筑物的影响程度。

(8)宏观调查。采取可靠的手段及技术措施,对可见测点及其附近介质进行爆破前后的详细调查,调查资料与测试资料综合分析、判断破坏程度和安全性。

5安全监测部位及测点布置

5.1安全监测布置原则

(1)选择与拆除爆破影响关系密切的关键部位布置监测断面。

(2)选择距离爆破区最近的部位布置监测断面。

(3)选择河床最深、大坝最高的部位布置监测断面。

(4)选择基础岩石存在地质缺陷的部位布置监测断面。

(5)每种类型坝段至少布置一个监测断面。

5.2振动效应监测部位和测点布置

由于质点振动速度与介质破坏的关系最为密切,采用质点振动速度作为振动效应观测的参量。在重要建筑物的关键部位布置振动效应观测测点,每测点设置2个测向,即垂直向和水平径向,以便综合分析监测成果。

距离爆区较近的建(构)筑物有右岸厂房坝段、右岸电站厂房、右岸非溢流坝段、纵向围堰、纵向围堰坝段、泄洪坝段、左岸厂房坝段、左岸电站厂房、右岸施工桥及右厂24~26号坝段锚索区。

为了获得较全面的实测资料,设置18个观测断面(或单元)和1条振动衰减规律测线,观测断面(或单元)分别为右厂24号坝段、右安Ⅲ坝段、右厂17号坝段、右厂19号坝段、纵向围堰坝段、泄洪23号坝段、泄洪2号坝段、右安皿厂房、右厂19号机组段、右厂17号机组段、左厂14号机组段、左厂安Ⅲ段、左厂3号坝段、左安Ⅱ上游副厂房、右岸高程120m施工栈桥、右厂24~26号坝段锚索区及设备部位。振动衰减规律测线布置在上游纵向围堰堰顶(高程140m)。各断面(单元)测点具体布置如下:

(1)右厂24号坝段(断面I):该部位基岩面较高,距离上游RCC围堰钻孔爆破区较近,钻孔爆破振动效应将迅速影响该坝段。测点布置在24号一1坝段与24号一2坝段分界线附近,从下部至上部分别为高程84m、高程84m、高程130m及高程152m排水廊道的上游侧及高程185m坝顶上游侧,共计5个测点,10条测线。

(2)右安Ⅲ坝段(断面Ⅱ):该坝段及右厂17号和19号坝段正对上游RCC围堰药室爆破部位,河床部位基岩面较深,是重点监测的部位。测点布置在右安Ⅲ一1坝段与Ⅲ一2坝段分界线附近,从下部至上部分别为高程39m、高程66m、高程94m、高程130m、高程152m排水廊道的上游侧及高程185m坝顶上游侧;在高程39m上游基础灌浆排水廊道钻孔至基岩与混凝土交接面(高程35m)布置1个测点,孔深4m,孔径160mm,埋设低频振动计。共计7个测点,14条测线。

(3)右厂17号坝段(断面Ⅲ):测点布置在右厂17号一1坝段与右厂17号一2坝段分界线附近,从下部至上部分别为高程49m、高程72m、高程94m、高程130m、高程152m排水廊道的上游侧及高程185m坝顶上游侧;在高程49m上游基础灌浆排水廊道钻孔至基岩与混凝土交接面(高程40m)布置1个测点,孔深9m,孔径160mm,埋设低频振动计。共计7个测点,14条测线。

(4)右厂19号坝段(断面Ⅳ):测点布置在19号一1坝段与19号一2坝段分界线附近,从下部至上部分别为高程38.3m、高程72m、高程94m、高程130m、高程152m排水廊道的上游侧及高程185m坝顶上游侧;在高程39m上游基础灌浆排水廊道钻孔至基岩与混凝土交接面(高程38.3m)布置1个测点,孔深8.3m,孔径160mm,埋设低频振动计。共计7个测点,14条测线。

(5)纵向围堰坝段(断面V):该坝段通过上纵围堰与碾压混凝土围堰拆除爆破区相连,爆破振动效应将迅速传至该坝段。测点布置在距49+227.5断面(右纵1坝段与右纵2坝段交接面),从下部至上部分别为高程49m、高程72m、高程96m、高程116.5m及高程152m排水廊道的上游侧及高程185m坝顶上游侧,共计6个测点,12条测线。

(6)泄洪23号坝段(断面Ⅵ):23个泄洪坝段中该坝段距离爆破区最近。测点布置在泄23号坝段右端断面,从下部至上部分别为高程48.7m、高程80.5m、高程116.5m、及高程140m排水廊道的上游侧及高程185m坝顶上游侧,共计5个测点,10条测线。

(7)泄洪2号坝段(断面Ⅶ):该坝段部位河床最低、大坝最高。测点布置在泄洪2号坝段底孔轴线断面,从下部至上部分别为高程15m、高程49m、高程80.5m、高程117.5m及高程140m排水廊道的上游侧及高程185m坝顶上游侧,共计6个测点,12条测线。

(8)右厂安段(断面Ⅷ):右岸厂房在RCC围堰拆除爆破时尚未封顶,结构不完整,在爆破振动作用下抗振能力较弱。故在右厂安Ⅲ段、右厂17号和19号机组段部位厂房布置监测断面。在厂房上游侧墙发电机层(高程75.3m)、大桥机牛腿(高程93.3m)、小桥机牛腿(高程105.5m)和配电盘室(高程75.3m)、保护盘室(高程82m)、载波机室(高程87.8m)及GIS室(高程93.6m)上游侧各布置1个测点,共计7个测点,14条测线。

(9)右厂19号机组段(断面区):在厂房上游侧墙发电机层(高程75.3m)、大桥机牛腿(高程93.3m)、小桥机牛腿(高程105.5m)和配电盘室(高程75.3m)、保护盘室(高程82m)及GIS室(高程93.6m)及副厂房顶部(107.4m)上游侧各布置1个测点共计6个测点,12条测线。

(10).右厂17号机组段(断面X):在厂房上游侧墙发电机层(高程75.3m)、大桥机牛腿(高程93.3m)、小桥机牛腿(高程105.5m)和配电盘室(高程75.3m)、保护盘室(高程82m)及GIS室(高程93.6m)上游侧各布置1个测点,共计6个测点,12条测线。

(11)左厂14号机组段(单元I):在厂房上游侧墙发电机层(高程75.3m)、大桥机牛腿(高程93.3m)、小桥机牛腿(高程105.5m)、厂房顶部和配电盘室(高程75.3m)、主变压器室(高程82m)、GIS室(高程93.6m)及副厂房顶部(107.4m)上游侧各布置1个测点,房单元控制室(高程75.3m)及电制动功率柜室(高程82m)各布置2个测点,共计12个测点,24条测线。

(12)左厂3号坝段(断面):该坝段基础岩石存在地质缺陷。测点布置在左厂3号坝段进水口轴线断面,从下部至上部分别为高程91m、高程94.6m、高程130m及高程152m排水廊道的上游侧及高程185m坝顶上游侧,共计5个测点,10条测线。

(13)左厂安Ⅲ段(单元Ⅱ):在厂房上游侧墙发电机层(高程75.3m)、大桥机牛腿(高程93.3m)、小桥机牛腿(高程105.5m)、厂房顶部和设备室(高程75.3m)、保护盘室(高程82m)、载波机室(高程87.8m)、GIS室(高程93.6m)、副厂房顶部(107.4m)及光纤室(高程87.8m)及电源盘室上游侧各布置1个测点,共计12个测点,24条测线。

(14)左安Ⅱ上游副厂房(单元Ⅲ):左安Ⅱ是左岸厂房中央控制室所在部位,控制单元是必须进行安全监测的。在高程82.0m层中央控制室控制台等设备附近布置3个测点,在高程89.25m层通信电源室、调度程控交换机室、计算机网络室、计算机测试室及运行室个布置1个测点,共计8个测点,16条测线。

(15)右岸施工桥单元(单元Ⅳ):右岸施工桥距离碾压混凝土围堰右端头爆破区较近,RCC围堰拆除爆破时必须进行监测。在距爆区最近的数个桥墩的底部各布置2个测点,在桥面布置3个测点,共计7个测点,14条测线。

(16)右厂24~26号坝段锚索区单元(单元V):右厂24~26号坝段区域基岩存在较多不合理结构面组合,布置了大量预应力锚索,必须进行爆破振动效应监测,在右厂24号坝段高程84m预应力锚索施工廊道,顺流向每隔10m布置1个测点,共4个测点。在右厂26号坝段高程90.2~96.2m横向交通廊道,顺流向每隔10m布置1个测点,共4个测点。单元V共计布置8个测点,16条测线。

(17)拦污栅柱、梁结构为相对单薄体(与大坝相比),爆破振动作用下其抗振较弱,必须进行振动安全监测。拦污栅柱在布置6个测点,计12条测线。

(18)三峡工程三期上游RCC围堰拆除爆破时,三期大坝坝顶还在进行施工,坝顶布置了大量施工和永久设备,必须进行振动安全监测。拟预留随机测点20个,计40条测线,根据设备重要性和位置布置振动安全监测点。

质点振动衰减规律测线布置:纵向围堰堰顶(高程140m),顺流向从拆除爆破区至纵向坝段前沿,布置一条质点振动衰减规律测线,共计6个测点,12条测线。

5.3水击波及动水压力测试部位和测点布置

三期RCC围堰拆除时,堰内充水至139m水位,拆除爆破时为了测试水击波及动水压力沿程衰减规律及对右厂坝段上游迎水面混凝土、金属结构(如闸门等)的影响,在堰内水域布置2条水平测线,在RCC围堰上游水域布置2条水平测线,三期大坝迎水面前布置4条垂直测线。水平测线分别布置在与坝轴线垂直的右安Ⅲ一1坝段及右厂17号一1坝段的断面上,每条测线布置5个测点,高程106.4m。4条垂直测线分别布置在右安

Ⅲ一1坝段(排漂孔中轴线断面)右厂19号一1坝段(进水口中轴线断面)、右厂17号一1坝段(进水口中轴线断面)、坝前及右厂19号一1坝段迎水面上游15m处(对比观测水击波超压经过气泡帷幕的衰减情况),每测线布置3个测点,右安Ⅲ一2坝段测线测点高程从下部至上部分别为77.5m、114.5m及130m,右厂17号一1、右厂19号一1坝段及右厂19号一1坝段坝前15m处的测线测点高程从下部至上部分别为85.0m、114.5m及130m。

5.4涌浪爬高测试部位和测点布置

为了检测块体倾倒的涌浪爬高情况,在右安Ⅲ一2坝段、右厂17号一1坝段、右厂19号一1坝段及凤凰山自然边坡各布置2个观测断面,进行涌浪爬高观测。

5.5应变测试部位和测点布置

为了检测爆破作用下金属结构的应变情况,在右非1号坝段3号排漂孔工作闸门(弧型门)及右厂17号坝段和右厂19号坝段电站进水口工作闸门各布置6个应变测点,每测点3个测向(垂直向、水平向和45°方向)。排漂孔弧形闸门在弧形面板背面、左、右支架各布置2个测点。进水口工作闸门在背面高程118.5m、114.5m及109.5m分别布置2个测点。

5.6压水观测孔布置

(1)为了检测RCC围堰拆除爆破对大坝与基岩接触面和对帷莫灌浆整体的影响,拟在右安Ⅲ坝段上游基础灌浆高程39m廊道。右厂19坝段上游基础灌浆高程38.3m廊道和右厂17坝段上游基础灌浆高程49m廊道内各布置两个压水观测孔,进行爆破前后的声波和压水试验检测。

(2)钻孔布置及间距。同一廊道内的压水观测孔沿帷幕轴线并在两帷幕灌浆孔的中心位置布置,两观测孔间距为2m。

5.7静态观测

(1)爆破拆除前后7天内应对下列关键和重要部位进行加密观测:

1)左厂1号、5号、14号坝段、泄23坝段、右纵1号坝段,右厂17号、右厂24~26号等坝段的坝基和坝顶位移进行加密观测(正、倒垂线)。

2)上述部位上游灌浆廊道排水幕处测压管或渗压计应加密观测。

3)上述部位及右非1号坝段坝踵处的基岩变形计、测缝计、应变计、无应力计应进行加密观测。

(2)右厂17号、26号坝段、右非1号坝段所埋设的振动计在爆破时应进行跟踪监测,了解坝体的振动速度情况(包括坝体和引水钢管)。

(3)右厂21号坝段引水钢管上的动应变计在爆破时进行实时跟踪监测,了解动应变变化情况。

(4)大坝垂直位移观测平时每月观测一次,爆破实施前后对三期工程基础廊道垂直位移加密观测一次,以获得爆破前后垂直位移变化资料。

(5)将每10天观测一次的时间作适当调整,分别于6月1~2日和6月9~10日进行常规的全面观测,分别作为爆破拆除前后的观测资料,并分析两次观测成果变化情况。

7.6安全监测工程量

振动测点安全监测工程量见表4.16。

表4.16振动测点安全监测工程量

表4.16振动测点安全监测工程量

水击波(动水压力)安全监测工程量见表4.17。

涌浪、噪音、应变安全监测及压水、声波检测工程量见表4.18。

静态观测工程量见表4.19。

表4.17水击波(动水压力)安全监测工程量

表4.17水击波(动水压力)安全监测工程量

表4.18涌浪、噪音、应变安全监测及压水、声波检测工程量

表4.18涌浪、噪音、应变安全监测及压水、声波检测工程量

表4.19静态检测工程量表

表4.19静态检测工程量表

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