湖北白芷河抽水蓄能电站下库出进水口预见岩坎爆破拆除

湖北白芷河抽水蓄能电站下库出进水口预见岩坎爆破拆除

1岩坎清除的必要性湖北省莲花河引水蓄能站下坝（以下简称坝）口备用岩段，是为了确保水库底部的挖掘和悬污设施和箱涵段混凝土的施工，并在边坡上挖掘预留的挡水坝。它距离莲花河的主水库（粘土心墙水库）约150米。当电站主体工程施工完毕后，需将预留岩坎进行拆除。由于岩坎附近水工建筑物比较多且岩坎本身节理裂隙比较发育（基坑开挖前虽已对岩坎进行了帷幕灌浆，但由于基坑开挖时爆破冲击波的影响，拆除前岩坎背水面已出现了大量的渗水路径），尤其是临近的已建白莲河主坝的安全稳定对下游的人民生命安全至关重要且该建筑物建设年代已久，是爆破施工中需要重点保护的建筑物。总拆除量约3.6万m3（不含预拆工程量），最大水深约20.0m。2清挖后爆破石坎(1）要求对下水库出（进）水口预留岩坎进行控制爆破与清挖，爆破后引水渠体型良好，边坡稳定,不得留有未爆的小石坎。清挖后，流道范围内不得留有爆破石渣，下水库出（进）水口引水渠前沿必须留有足够的淤积库容。(2）爆破块度控制：爆渣粒径大于30cm的不超过10%。(3）爆渣抛掷方向：爆破爆渣应尽量抛向水库；(4）爆破应采用堰内充水方案，并采用稳妥的防护措施，防止水击波对拦污栅、尾水闸门等建筑物造成破坏影响。3或围堰内强岩的预处理(1）削薄处理爆破。为缩短超深孔的长度、增大最后一次爆破距离拦污栅的距离、减少水下出渣量、降低最后一次的爆破方量，利用干地施工的有利条件，对围堰内侧的岩石进行削薄处理，同时削薄爆破可对布置在围堰内侧表面的锚杆（Ф22@2m×2m）进行了预处理，有利于改善最后一次爆破效果。(2）混凝土子围堰预拆除。根据水库的水位情况，可对（93.9～90.5)m高程的混凝土子围堰进行预拆除，爆破后保留的岩坎顶部应完整，爆破不应对帷幕灌浆及闸墩等需保护物产生危害，确保保留岩坎安全和稳定。4炮孔与爆破参数(1）炮孔布置。岩坎围堰拆除底高程为：堰内从尾0+92.4m处70.0m高程起坡，按1∶5的坡度交75m高程线，斜坡面以外岩坎底板开挖高程按75m高程控制。并据此进行详细方案设计，炮孔开口位置还需根据实际堰内地形进行调整。在围堰内侧以钻下倾10°的缓倾孔为主，两侧边坡面及拆除底高程面上布置预裂孔。(2）炮孔直径。考虑到岩坎的岩性，在钻孔过程中，当穿过灌浆帷幕时，不可避免存在渗漏水、透水以及成孔后出现塌孔等情况，因此，为便于装药方便，全孔需采用PVC管护孔。对于孔内装Ф75mm药卷的炮孔，PVC管内径应达到Ф95mm，相应的炮孔直径应达到Ф115mm以上。(3）炮孔间排距。高程72.0m以上深孔部分，采用的孔排距为1.5m×1.5m；高程72.0m以下浅孔部分，采用的孔排距为0.75m×0.75m。岩坎围堰拆除爆破共布置16排爆破孔（其中有3排手风钻浅孔）和一排预裂孔。底部及两侧边坡布置预裂孔，预裂孔的孔距取0.8m。(4）炮孔超深。预裂孔从堰内70m高程起坡，沿上倾1∶5的坡度面钻凿，预裂孔的孔底至74m高程，预裂面上的主爆孔不超深，炮孔底高程距预裂面1.0m。对于拆除至75m高程部位，为保证爆破效果，炮孔超深1.0m，即炮孔底高程至74.0m。(5）炮孔深度。由于方案设计前业主委托有关部门对岩坎迎水面水下部位采用了水下机器人进行了测量，得到了较为准确的水下地形图。从地形图上看水下岩坎纵深较大，最大纵深水平长度为58.8m，水下岩坎平均坡度约37°，因此，炮孔普遍较深，最大孔深达51.7m。主爆孔钻孔深度与钻孔数统计表见附表。(6）炸药单耗。炸药单耗q决定着爆破效果、炮孔布置等，它与炸药性能、岩石性质等因素有关。水下岩坎爆破的要求相对较高：必须绝对保证爆破一次成功，不留残埂，爆破块度满足水上挖掘设备的要求，因为在水下进行二次爆破极为困难，为此，适当提高炸药单耗。为满足爆渣粒径大于30cm的不超过10%的要求，水深6m范围内的爆破部位，炸药单耗按1.25kg/m3设计；水深6m以下的爆破部位，由于钻孔深度大，考虑施工过程中存在一些不可确定因素，如个别部位成孔困难，装药过程中出现卡孔、堵孔致使装药不到位等，要确保相邻孔的炸药能将这些部位的岩石予以破碎，因此，炸药单耗按（1.8～2.1)kg/m3设计，装药时再根据实际情况作适当调整。(7）炸药品种。主爆孔选用防水、抗水性能好，便于深孔装药的震源药柱系列的高能乳化炸药。药卷直径选用两种：Ф60mm、Ф75mm，带螺纹接头塑料壳外包装。浅孔及预裂孔采用防水塑料包装的乳化炸药，药卷直径选用Ф32mm。(8）装药结构。水深6m范围内的炮孔部位，装Ф60mm的药卷；水深6m以下的炮孔部位，装Ф75mm的药卷。采用连续装药的装药结构形式。为增加孔内炸药的传爆性能，孔内装一股防水导爆索。20m以内的炮孔，在装药段的上、下部分别放置1发起爆雷管；20m以上的炮孔，在装药段的上、中、下部分别放置1发起爆雷管。(9）堵塞。对于间排距为1.5m×1.5m的炮孔，堵塞长度取1.5m；对于间排距为0.75m×0.75m的炮孔，堵塞长度取0.7m；堵塞材料采用袋装砂。为防止产生过多的爆破飞石，保证爆破效果，堵塞时必须确保堵塞长度和堵塞质量。(10）预裂爆破参数。底部及两侧预裂孔，采用潜孔钻钻孔，孔径（90～100)mm左右，孔间距为0.8m。两侧边坡预裂孔孔深由开挖边坡的纵深长度确定（堰内边坡需预先开挖成型），底部预裂孔的孔深为20.5m左右（根据堰内地形，预裂孔的深度有所变化）。线装药密度为500g/m左右,孔口堵塞长度为1.0m，采用双股防水导爆索将Φ32乳化药卷绑扎在竹片上成串状的装药结构，孔内放一发起爆雷管。(11）单孔装药量及总药量。主爆孔单孔装药根据装药结构按下式计算：式中Q主爆单孔———主爆孔单孔装药量（kg）;L60———孔内Ф60药卷的装药长度（m）;q60———为孔内Ф60药卷每米装药量（kg/m），按2.85kg/m计算；L75———孔内Ф75药卷的装药长度（m）;q75———孔内Ф75药卷每米装药量（kg/m），按4.75kg/m计算。单孔装药量由于孔深变化较大，最小单孔装药量仅3.0kg，最大单孔装药量为238.5kg。主爆孔总装药为主爆孔单孔之和，即：Q主爆总=∑Q主爆单孔预裂孔单孔装药根据装药结构按下式计算：式中Q预裂单孔———预裂孔单孔装药量（kg）;L1、L2、L3———分别为预裂孔内顶部减弱装药段、中部正常装药段、底部加强装药段的装药长度（m）;q1、q2、q3———分别为预裂孔内顶部减弱装药段、中部正常装药段、底部加强装药段的线装药密度（kg/m）,q1按0.5q2、q3按4q2进行计算。预裂孔总装药为预裂孔单孔之和,即:Q预裂总=∑Q预裂单孔整个围堰拆除爆破设计总装药量为：60500kg（不含预拆除部分）。5爆炸网络5.1高精度塑料导爆雷管削薄处理和混凝土子围堰预拆除部位的爆破，采用普通塑料导爆管雷管。由于主体围堰拆除追求最佳的爆堆形状、最合理的抛掷方向、最优化的抛掷顺序、最佳的减震效果，因此对起爆顺序和起爆时间的准确性要求很高，普通塑料导爆管雷管起爆系统难以满足要求，宜采用Orica公司生产的高精度塑料导爆管雷管。(1）排间传爆选择42ms连接雷管。(2）孔间传爆选择25ms连接雷管作为孔间传爆雷管，局部使用9ms雷管。(3）孔内起爆选择1020ms雷管作为孔内起爆雷管。5.2爆破方式及时间安排为缩短起爆网路的孔外接力雷管的传爆时间、降低爆破振动、改善爆破效果，采用中部开口、爆渣向中部抛掷、单孔单段的起爆方式。起爆顺序：同一排孔间由中间向两侧逐孔传爆；排间从围堰上部向下部逐排传爆。围堰拆除爆破共布置了16排孔，同一排最大炮孔数为65个。排间采用42ms、孔间采用25ms（局部9ms）、孔内采用1020ms雷管，孔外接力传爆总延期时间为1405ms。联网完毕后，应做好必要的起爆网路的防护。6柔性垫层防护(1）采用砂袋、竹跳板、钢丝网等材料对出露水面的区域进行覆盖。对近岸建筑、暂时无法转移的设备、设施等，可在迎飞石方向采用钢板、竹跳板、废胶管帘等作立体遮护，对保护体表面覆盖。(2）在闸墩处采用柔性垫层（废旧轮胎等）和刚性垫层组合防护。首先在表面挂轮胎（柔性），轮胎上面挂一层竹跳板（类刚性），每个防护层都必须固定并紧贴在保护体的上面。(3）在叠梁门槽部位，采取码砂袋、充填柔性材料（如稻草等）等保护防护措施。(4）在闸墩前布置2道气泡帷幕，防止水击波对拦污栅、尾水闸门等建筑物的损伤与破坏。(5）在爆区前方的防护对象近岸边，如大坝部位，水面布置防浪竹排、干柴捆或其他防浪措施，必