水电站扩建工程爆破控制设计

1、水电站扩建工程爆破控制设计概况柘林水电站扩建工程位于江西省北部，鄱阳湖以西的柘林镇，地处修河中游末端。柘林水电站水库总库容 79.2 亿 m3，是我国最长的粘土心墙坝（总长590.75m）。扩建工程在原柘林水电站泄洪（兼放空）洞北侧，水工建筑物由引水系统（引水明渠、进水口、二条引水隧洞）和厂区系统（地面厂房、开关站、尾水渠）组成。装机二台单机容量 120MW，扩建后该电站总装机容量达 420MW两.台机组分别于 2001 年 12 月和 2002 年 5 月并网发电。新厂房布置在古滑坡体地基山上，紧靠老电站厂房和老开关站。进水口布置毗邻宽仅 30 余 m的“ 80 山包”，它实际上起着挡水坝的

2、作用，并且“ 80山包”底部被 F65、F67 两条大断层切割成棱体，扩建工程中的两条引水隧洞从此构造棱体的底部穿过。新开关站紧靠老开关站布置。扩建工程施工期，原电站仍需承担江西电网的调峰任务，要求保证其正常运行发电。大坝系统和泄洪系统仍按原设计、校核洪水标准拦蓄和宣泄洪水。施工期有正常航运、过木和供水要求。因此，控制爆破的成功与否，关系到整个扩建工程的成败。2 施工特性扩建工程土石方开挖总量为219.7 万 m3，主体工程开挖项目有：引水明渠、进水口、引水隧洞、地面厂房、尾水渠、开关站等。各部位开挖工程量见表1.该工程地质条件复杂，“ 80 山包”为一单薄的柘林水库挡水山体，山体厚度约 30

3、 m，风化严重，其间受 F65、F67 两断层横向切割组成一构造棱体，成倒三角形，体积近 12 万 m3，它的稳定直接关系到水库的安全。因此，在进水口、厂房实施开挖爆破时，必须严格控制爆破振动对“ 80山包”及构造棱体产生的不利影响。此外，由于本扩建工程厂区系统开挖距原枢纽建筑物较近，并穿插其中，而施工过程中要求爆破开挖不影响原建筑物的安全，保证电厂正常发电，开挖量大、爆破频繁。3 爆破试验爆破试验的目的是为了观测爆破开挖对“ 80 山包”、原电站建筑物及正在运行的机电设备的影响，确定爆破参数，提供参考的施工经验公式。爆破地震波在岩体内的传播规律，质点振动速度的衰减特性可用下式来拟合：式中：

4、Q单响药量（ kg）R测点至爆心的直线距离（m）V为质点振动速度峰值（ cm/s）K，反映爆破方式与地质条件等综合影响的回归待定统计系数。进水口爆破开挖，对“ 80 山包”沿地面传播一般的规律，共进行了 6 次爆破试验。厂房段开挖爆破，对原厂房、开关站、继保室沿地面传播一般的规律，共进行了 8 次爆破试验。对进水 EL106m以上梯段开挖爆破（孔径 110mm）拟合的 K 值为 36.2 ， 值为 1.469 ；对进水 EL106m以下梯段开挖爆破（孔径70mm）拟合的 K 值为 20.3 ， 值为 1.35 ；对厂区 EL40m以上梯段开挖爆破（孔径 110mm）拟合的 K 值为 98.23

5、 ， 值为 1.97 ；对厂区 EL40m以下梯段开挖爆破（孔径 70mm）拟合的 K 值为 23.1 ， 值为 1.413.根据建（构）筑物所允许的安全控制标准，由爆破振动衰减规律公式得允许最大单响药量，从而对单响药量控制。其单响药量计算公式为：表 1 各部位开挖工程量表开挖部位土岩石石方岩（性万m3）引水引51.Zbd硅质泥灰岩、Zbp冰明水渠系统568 碛岩、Zad6 中粗粒砂岩15.进 27水口Zad5 粗粒砂岩、少量Zad6 中粗粒砂岩Zad6 厚层长石石英砂岩、Zad引 3.9 6中水79细砂隧岩、洞Zad6 中粗粒砂岩排0.2水洞 335.尾 772水渠厂区系统10.开 306关

6、站97.425Zad6 中粗粒砂岩、Zad6 中粗粒砂岩、Zad6 中粗粒砂岩、ptba 泥质板岩ptba 泥质板岩厂房边坡其它围堰0.1761.521爆破可能对原枢纽建筑物产生一定的影响，扩建开挖各爆区与需要保护的建筑物之间直线距离见表2.表 2 各爆区与需保护建（构）筑物之间最短直线距离表需直保线护距建离（ m构）爆筑物区拦 280河大引坝 12水0渠进 泄水洪 50口 （兼放空）洞进口“80山包”棱体及原防渗帷幕拦 50河大坝 50泄 40洪（兼 10放 0厂 空）房洞进 11口 0“ 1080 0山包”棱体原防渗帷幕原厂房原开关站原厂房原 50开关0站尾水0渠泄洪（兼放空）洞原 0开关

7、开 站关站泄洪（兼放空） 150引洞水及隧“8洞 0 山包”棱体4 爆破施工设计 4.1 各开挖部位控制爆破参数确定 根据国家标准爆破安全规程 GB22 86 和水电部水工建筑岩石基础开挖工程施工技术规范 SL47 94，提出了部份建筑物的地面质点允许振速，对规范没有提到的建（构）筑物，根据现场爆破试验监测及参考国内外其它工程经验确定。部份国内外工程实践中采用的爆破安全质点振速控制指标见表 3.表 3 部份国内外工程实际采用的允许振速表建（电V/构）站（c 筑名m/s 物称）序号天边生10坡桥坡二角1 级4厂房滑开坡挖北京官厅4水库2溢5流6道扩建体房屋土坝开关站青铜峡唐渠3 电站八盘峡扩4 机2中控0. 室5电1机层1.5中控室9.5帷幕10 灌浆2.5三0.5门峡0.55大体积混凝土闸门发电机楼板机组运行时江帷幕垭灌水1.5浆电6站西1.6 水班轮牙机7 维3拉卡闸水