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浅谈金安桥电站导流洞出口围堰预留岩坎爆破拆除施工技术
摘 要：金安桥水电站主要由碾压混凝土挡水重力坝、右岸溢流表孔及消力池、右岸泄洪（冲沙）底孔、左岸冲沙底孔、坝后厂房及交通洞等永久建筑物及导流隧洞、围堰等临时建筑物组成，坝高160m、电站装机2400MW。本工程施工导流采用围堰一次断流、右岸两条导流洞全年导流方式。导流洞出口围堰预留岩坎爆破拆除对施工技术和质量要求特别高，合理的施工方法，精细的施工工艺保证了金安桥水电站大江截流成功，取得了良好的爆破效果。 关键词：碾压混凝土挡水重力坝 导流洞 出口围堰预留岩坎 1.工程概括
金沙江金安桥水电站工程，位于云南省丽江市境内的金沙江中游河段上，是金沙江中游河段规划的第五级电站。电站距云南省会昆明、四川省攀枝花市和云南省丽江市的直线距离分别为300km、130km和20km。坝址距永胜县城和丽江市城区公路里程均为52.5km，距大理市公路里程232.5km，距昆明市公路里程589.5km，距攀枝花市公路里程225.5km。1#导流洞出口预留岩坎断面尺寸为：长45m,高6.0m，顶宽3.0m底宽4.8m。 2.导流洞出口围堰预留岩坎拆除爆破施工的方法
2.1设计依据
1、《爆破安全规程》（GB6722-2003）；
2、《水工建筑物岩石基础开挖施工技术规范》（SL47-94）；《水电水利工程爆破施工技术规范》(DL/T5135-2003)；
3、进、出口明渠设计图纸，地质资料等。 2.2钻孔参数设计 2.2.1钻孔直径
为确保成孔质量，达到抛掷爆破效果，减小爆破石渣块度。1#导流洞进口围堰预留岩坎爆破拆除全部采用潜孔钻造孔，孔径φ110mm；岩坎两端与岸坡相接部位采用预裂爆破，孔径φ110mm。
2.2.2钻孔布置
在岩坎顶部布置3排135个竖直（斜）孔，孔距1.0m，排距0.7 m，孔深5.0 -7.0m；岩坎底部布置1排45个缓倾角炮孔，倾角8，孔距1.0 m，孔深6.0 m。
岩坎两端各布置一列10个预裂孔，孔距0.3m（孔口距离），孔深6.0—7.0m，孔底距离0.5m。
为使爆破石渣比较顺畅的下泻，在岩坎爆破拆除时，需将预留的钻孔工作平台（3 m宽）
。
靠导流洞内侧修整为陡坡。距岩坎背水面坡脚处布置1排30个倾斜炮孔，倾角76。，孔距1.5 m，孔深6.2 m。
1#导流洞出口围留岩坎共布置φ110mm炮孔180个，钻孔总进尺约1200.0m。 2.2.3装药结构及装药量
设计原则是使药包在装药段内均匀分布，以增强破碎效果，所有梯段炮孔均采用连续装药，使用φ70mm乳化炸药药卷在φ90mmPVC管内装药；典型断面单孔装药量24.0—36.0kg。
两侧预留孔采用空气间隔不藕合装药，将φ55mm直径乳化炸药药串绑在竹片和导爆上，底部采用1节φ70mm直径药串加强装药；预留孔线装药密度500g/m.。
岩坎顶部垂直（斜）孔堵长按（0.8-1.2）ｗ选取。岩坎中段垂直（斜）孔堵长确定为1.0m；两端与明槽坡面相接的三角区，根据炮孔深度选择不同的堵塞长度，分别取为0.5m－1.2m；底部缓倾角孔堵长1.0m；预留孔堵长1.0m。钻孔工作平台上炮孔堵上1.5m。
1#导流洞出口预留岩坎设计总装药量2632.5kg，平均炸药单耗2.5kg/m。 2.3 起爆网络设计 2.3.1 起爆器材的选择 1、孔间传爆雷管的选择
在单段药量严格控制的情况下，同一排相邻段是不能出现重段和串段现象的。当同排接力雷管延期时间小于起爆雷管误差时，则有可能出现重段，甚至出现同一排设计先爆孔迟后于相邻设计后爆孔起爆的情况。
2、排间传爆雷管的选择
在考虑起爆雷管延时误差的情况下，必须保证前后排相邻孔不能重段和串段现象，杜绝前排孔滞后或同时于后排相邻孔起爆。
3、起爆雷管的选择
为防止由于先爆孔产生的爆破飞石破坏起爆网络，对于孔内雷管的延期时间必须保证在首个炮孔爆破时，接力起爆雷管己起爆。
2.3.2网络可靠度计算
网络采用塑料导爆管雷管排间、孔间孔外接力传爆网络为多分支的并串联网络。网络中任一点的传爆可靠度按下式计算： Pij=[1-(l-R)]
m
(i+j)
3
式中：Pij为第i排结点第j个孔间结点的可靠度；R为单发雷管的可靠度；m为结点雷管并联数；i为排间结点顺序号；j为结点所在排的孔间顺序号。
在非电接力起爆网络中，每个结点的传爆可靠度是不同的，并随着结点数的增加，传爆可靠度随之降低。因此，排间与孔间结点数之和最多的支网络的传爆可靠度，即为整个网络的传爆可靠度P： Pij=[1-(l-R)]
m
max(i+j)
，
式中：max{i+j}为网络中间排、孔间结点数之和的最大值。
由于围堰堰内空间小，现场工作人员多，为保证网络传爆的可靠性，增加安全储备系数，排间、孔间接力雷管2发并联，孔内起爆雷管数不少于2发。孔间间隔5~6个结点用65ms段塑料导爆管雷管进行排间搭接。
排间最大节点数11，孔间最大节点数18，节点雷管并联数为4，高精度雷管单发雷管的可靠度R为99.9%(采用ORICA公司提供的数据)。代入上面公式计算得P=[1-(1-0.999)]=99.999%。
计算结果表明，采用高精度雷管的起爆网络可靠度满足要求。 2.3.3 网络联接和保护
起爆网络的联接和防护是爆破成败的一个很重要环节，首先严格联网制度，由专门经过培训的锻炼的专人联网，并有主管技术工程师负责网络的检查，由于堰顶炮孔数较多，网络联接应根据设计逐孔联接。接力雷管采用废旧胶管包裹保护，并用砂袋固定。
2.4 爆破飞石控制和防护
爆破飞石是本次爆破主要的防护重点，必须严格控制装药量和堵塞长度及质量。炮孔堵塞采用与炮孔孔径相同的圆形塑料袋，内装中砂，安排专职炮孔堵塞人员进行炮孔堵塞施工，保证堵塞质量，尽量保证炸药爆炸作用力充分作用在被拆除围堰堰体上及减少飞石的产生，从而保证了爆破效果。
2.5 对临近的可移动的设备和人员的防护
围堰爆破飞石的安全距离无法计算精确，类似工程的飞石距离为300m左右，个别飞石的距离可达上千米，但最小的安全距离不小于500m。爆破时, ?应将人员和可移动设备撤至500m以外的安全地带。
2.6 安全作业控制
严格按《爆破安全规程》和其它作业技术要求进行操作，主要包括：
2
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1、爆破作业人员必须持证上岗；
2、所有爆破器材在使用前均经严格检查，确认合格方可投入使用； 3、严格执行各种安全制度、岗位责任和关键技术操作细则；
4、做好施工过程中各个工序的质量检查，特别是装药、堵塞由连线三个关键工序的质量控制;
5、按设计确定警戒范围，明确岗哨位置和岗位职责，做好安全警戒工作。 3 爆破安全评价
3.1 本工程爆破有害效应分析
从围堰拆除爆破来看主要的爆破有害效应有：爆破地震效应、爆破水击波及动水压力、爆破飞石、爆破涌浪、爆破水石流、爆破空气冲击波等。如何最大限度地控制有害效应对需保护物的影响是关注的焦点。
本工程重点考虑得时爆破震动危害、爆破飞石对周围建筑的危害，至于爆破产生的水石流、动水压力、爆破涌浪、空气冲击波的危害，相对而言要小的多。
3.2 质点震动速度控制标准和震动传播规律
围堰拆除爆破控制的重点就是震动控制。尾水出口有闸室、边墙需要保护的建（构）筑物。这些保护物大多为钢筋混凝土建（构）筑物。以往类似工程的经验认为钢筋混凝土结构具有很强的抗震性能，爆破震动控制值较高。例如：葛洲坝大江围堰混凝土心墙，山西禹门口提水工程进口岩埂，东风水电站导流隧洞进、出口围堰等的拆除爆破，大朝山水电站、小湾导流隧洞围堰及岩埂爆破拆除，围堰体均距主体建筑物很近，有些还是紧连，最近处实测到的质点振速20cm/s 左右，紧邻爆区的质点振速还要大。拆除爆破后这些建筑物均未发生破坏。
通过以往工程经验总结分析，可以基本看出，不同的工程，钢筋混凝土结构采用的质点允许振速差异比较大，最小的采用15cm/s，最大的采用30cm/s以上的振速值。从各个工程实际测试结果可以看出，钢筋混凝土结构的抗震能力一般都在20cm/s以上，个别工程实测达到35cm/s也未见破坏。
国家标准《爆破安全规程》（GB6722-2003）中对爆破震动安全允许标准规定（钢筋混凝土结构房屋（基础）：3~5cm/s；新浇大体积混凝土：7~12cm/s；水工隧道：7~15cm/s。以上规定是指结构物基础的质点震动速度，而结构物的响应速度会有若干倍的放大，尤其是塔状结构的钢筋混凝土体，其放大倍数一般都在3～5倍，有的
甚至更高。这就是在很多工程实践中，实际测试的爆破质点震动速度将达15～30cm/s，甚至个别超过35cm/s，钢筋混凝土结构也未见损坏的原因。如禹门口围堰拆除，实测到距离爆区仅4m处闸墩的爆破质点震动速度达19cm/s，爆破后需保护建筑物安然无恙。
云南澜沧江小湾水电站围堰及岩埂控制爆破拆除、贵州乌江构皮滩水电站围堰及岩埂控制爆破拆除及重庆彭水围堰及岩埂拆除均控制单响药量为150kg左右。本工程单响药量控制在100kg左右。
为了有针对性地分析导流洞进口、尾水出口建筑物的结构抗震能力，收集了几个类似围堰拆除爆破工程经验。
3.3 爆破质点振速的控制 爆破震动速度按下式计算: V= K (Q/R) 式中：V——质点震动速度,cm/s；
R——爆源中心至建筑物的距离，m； K 、α——场地系数。
选择围堰拆除时周围距离堰体最近的保护物进行爆破单响药量反算。 最大单响药量按下式计算：
Q=R(V/K)
3
（3/α）
1/3
α
1/3
1.5
K、α值根据SL47-94规范选取，K＝150、α＝1.5（公式一：V= 150 (Q/R)）的公式选取。
根据国内外近期研究成果，孔间采用9ms的延时间隔，实测爆破振动较小。即9ms的延时间隔爆破有干涉降振作用。根据长沙金凤滩高科技有限责任公司《湖南省东江水电厂扩机进水口工程爆破振动安全监测中间成果报告》，远区振动叠加在实测中并未发现有4倍的放大作用。而水击波计算值较低，对单响药量尚无制约。
通过计算可知，采用Qmax＝100kg进行最大单响药量的控制是可行的。但局部位置采用Qmax＝50kg进行最大单响药量的控制存在一定的影响。 4.导流洞出口围堰预留岩坎拆除爆破后的效果
爆破后最大爆堆高度为1.5m，爆破块度95%都在20cm以下，待导流洞进口岩砍爆破完后，水流将爆堆爆破石渣冲入江中，达到预期分流效果，确保了金安桥大坝顺利截流。