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            • 控制爆破在大體積混凝土拆除施工中的應用
            • 來源: 作者: 發布日期:2019-11-04 16:04:47
            • 某水電工程二期縱向圍堰結合段混凝土拆除采用控制爆破施工,爆區周邊環境復雜,安全控制要求高。在爆破施工中,采取了國內目前科技含量較高的數碼電子雷管聯網起爆的方案,一次性拆除C25素混凝土20500m3,爆破振動滿足安全控制標準要求,爆破效果良好。

            1  引言

            控制爆破是指通過一定技術措施嚴格控制爆炸能量和爆破規模,使爆破的聲響、振動、飛石、傾倒方向、破壞區域以及破碎物的散坍范圍在規定限度以內的爆破方法??刂票颇壳霸诠こ淌┕ぶ幸训玫綇V泛應用。

            不同于一般的工程爆破,控制爆破多用于城市或人口稠密、附近建筑物群密集的地區建(構)筑物的拆除以及為減小爆破對被保護對象有害效應的爆破。本文以某水電工程中的混凝土爆破為例,闡述控制爆破方法在大體積混凝土拆除施工中的應用。

            2工程概況

            某水電站壩址位于金沙江下游河段,電站混凝土重力壩最大壩高162m,電站共裝8臺單機容量800MW的發電機組,總裝機6400MW。工程采用分期導流方案,一期圍左岸非溢流壩段、沖砂孔壩段,在非溢流壩段內留導留底孔和缺口,同時施工二期混凝土縱向圍堰,由右岸河床泄流。二期圍右岸,在二期基坑中進行右岸非溢流壩、泄水壩、左岸壩后廠房及升船機等建筑物的施工,由左岸一期預留的導流底孔和壩段缺口泄流。按工程總體設計要求,施工期第6年枯水期時,需拆除二期縱向圍堰結合段(指沖沙孔壩段上二期縱向圍堰279m高程以上部分混凝土),開始沖沙壩段部位的廠房安裝間施工。需拆除的堰體的長度90.1m,堰體斷面呈梯形形狀,頂部寬度6.Om,底面寬度15.Om,高度16.0~23.Om,拆除方量約20500m3,堰體材料為C25素混凝土,采用控制爆破拆除施工方法。堰體位置示意如圖1所示。

             823104831.jpg

            拆除堰體與沖沙孔壩段相連,屬零距離,堰體底部與6號導流底孔拱頂垂直距離僅有6.Om,與廠房安裝間邊墻最近距離15.Om,與廠房8號機帷幕灌漿區距離43.Om,與已安裝8號機蝸殼的最近距離79.Om。

            3施工難點分析

            (1)拆除圍堰周邊環境非常復雜,爆破難度大。待拆除圍堰緊鄰大壩,與廠房上下游邊墻的最近距離不足10.Om,與沖沙孔壩段下游坡腳的最近距離17.15m,與已安裝8號機蝸殼的最近距離79.Om;圍堰爆破的左側為缺口壩段280平臺,因此爆區周圍環境十分復雜,爆破施工難度大。

            (2)安全控制要求高。爆區周圍均為重要的永久性建筑物,爆破安全控制標準要求高,必須嚴格控制爆破振動效應的影響,確保爆區周圍建筑物的安全,安全防護要求高。

            (3)爆破塊體、爆渣堆積方向控制要求高。由于堰內不宜堆積大量的爆渣,因此,應使爆渣絕大部分向堰外拋擲,結合周邊建筑物安全防護上的要求,爆渣塊度絕大部分應控制在0.8m以下,而且爆渣應盡量向堰體左側的280.Om高程平臺拋擲。

            (4)爆破方量大、施工精細化程度要求高。由于爆破方量大,鉆孔數量多,鉆孔、裝藥、聯網大部分需在施工排架上進行,因此,施工難度大,精細化程序要求高,鉆孔施工時,孔位、孔向、傾角、孔深等必須精確控制,裝藥時必須按設計裝藥結構進行操作;網路連接時,必須嚴格按設計精確設置各孔內的起爆雷管延期時間,并精心連接,保護好起爆網路。

            4爆破設計

            4.1  方案比選

            根據該電站二期縱向圍堰擬拆除部位的工程特點、技術要求、現場施工條件以及周圍結構物的分布情況,進行了多個爆破設計方案的比選。經過4個方案的比較,以堰內堆渣量小為主要評價指標,認為以坡面傾斜孔為主的方案最為合理,并對該方案進行優化設計,最終形成的爆破總體方案是:堰內全部布置傾斜孔、堰頂輔以垂直淺孔,圍堰兩側邊界預裂、底部預裂加光爆,采用數碼電子雷管起爆網路嚴恪控制單段藥量的總體爆破方案,如圖2所示意。

             823104832.jpg

            4.2爆破參數

            根據相關國家標準、行業標準[1,2]及工程設計[3]要求,結合現場爆破試驗,確定主要爆破參數如下:圍堰拆除預裂孔、光面爆破孔、破碎孔、主爆孔及隔振孔孔徑均為φ79mm;邊界預裂孔孔距為0.60m,底部預裂孔孔距為0.80m,光爆預裂孔孔距為0.80m,主爆孔孔排距為1.50m×1.50m,破碎孔孔排距為0.80m×0.80m。

            爆破選用卷狀乳化炸藥,主爆孔以φ60mm藥卷為主,局部使用φ32mm藥卷;光爆、預裂和破碎孔的藥卷直徑均為φ32mm。炸藥總單耗按照0.70kg/m3設計;其中圍堰上部及兩端為控制爆破振動機飛石,單耗略有降低,取值為0.65~0. 70kg/m3;圍堰中下部為克服多排孔夾制作用,同時增加向堰外拋擲量,炸藥單耗適當調增為0.70~0.80kg/m3。爆破參數詳見表1。

             823155641.jpg

            4.3起爆網路

            4.3.1  雷管選擇

            由于縱向圍堰周圍環境復雜,需嚴格控制爆破振動等有害效應的影響,為此,需嚴格控制爆破單段藥量、段間時差,不允許出現重段、串段現象。而常規塑料導爆管雷管、高精度電子雷管由于延時誤差較大,難以滿足上述要求,因此,圍堰拆除爆破需采用數碼電子雷管。因拆除爆破的方量巨大,炮孔數量多,數碼雷管延期時間按設計要求在0~6000ms范圍內設置。

            4.3.2起爆順序

            總體起爆順序:以擬拆除堰體順水流長度中間處(總長90m,選在45m處)炮孔為中心,采取V形開口起爆,依次向上下游方向起爆、自上而下逐排傳爆。

            4.3.3起爆延期時間

            根據試驗成果,為進一步降低爆破振動,孔間延時設定為36ms,排間延時設定為205~216ms,總延期時間為5238ms。

            4.3.4  網路連接

            各孔裝藥時,炮孔的編號在數碼雷管腳線端部貼上標簽,并與數碼雷管編號進行一對一的登記造冊,以便設定相應孔內數碼雷管的起爆時間。每160發數碼雷管為一組,用一個LOGGER數碼雷管控制器。LOGGER控制器可逐一輸人數碼雷管位置編號和對應的延期時間,也可先對數碼雷管位置進行逐一編號,然后再統一輸入對應的延期時間。在數碼雷管延期時間設定后,通過LOGGER控制器對起爆網路的數碼雷管位置編號、身份編碼、延期時間等信息進行檢查。然后將各LOGGER數碼雷管控制器用導線連接到數碼雷管專用起爆器中,并進行網路的整體導通檢測。

            5爆破施工

            5.1火炮設計及鉆鑿

            根據爆破設計,拆除造孔總數為2167個,其中爆破孔2133個,導向孔8個,堰頂隔振孔26個,孔徑φ79mm,造孔總延米11497.43m,單孔深度0.8~13.4m不等。圍堰右側坡面主爆孔、三排破碎孔設計造孔角度下傾3l°,坡面預裂、光爆孔水平布置,堰頂破碎孔垂直布置共設八排。因拆除爆破對爆渣投擲方向要求非常高,因此要求造孔需達到“對位準、方向正、精度高”的要求。造孔開孔及施工部位選擇在圍堰右側,利用圍堰右側279平臺搭設造孔腳手架進行,設置造孔樣架進行造孔角度的控制,并采用全站儀將每一個爆破孔的孔位精確測量,用噴漆標在堰體混凝土表面,同時在后方腳手架鋼管合適位置測出相對應的方向點,用貼紙貼在方向點上,并與開孔點標上同一序號。

            5.2裝藥

            根據爆破設計,拆除爆破共需炸藥12339.4kg,其中φ32mm藥卷2939.2kg,φ60mm藥卷9400.2kg,數碼雷管使用數量3000發,導爆索14000m。

            5.2.1主爆孔裝藥結構

            堰體兩端主爆孔采用雙節φ32mm藥卷竹片綁扎連續裝藥,雙股導爆索連接,其余主爆孔均采用φ60mm藥卷連續裝藥,在裝藥段上部和下部各安裝1發數碼雷管。為了最大限度地降低爆破振動對周邊構筑物的影響,對單孔藥量超過21kg的爆破孔,在孔段中部將設計藥量按照設置50cm間隔體分段裝藥,單孔上部和下部雷管采取微差延時5ms起爆。堵塞長度0.8m,底部采用20cm編織袋,中間40cm河沙,上部20cm黃泥進行堵塞。

            5.2.2預裂孔及光爆孔裝藥結構

            為取得較為理想的不偶合系數及更加均勻地分布炸藥,預裂孔藥卷按設計線裝藥密度連同導爆索一起用膠布均勻地綁扎在竹片上。底部預裂孔采用φ32mm藥,雙股導爆索連接,裝藥段上部安裝1發數碼雷管,堵塞方法與主爆孔相同。光爆孔采用φ32mm藥卷竹片綁扎,雙股導爆索連接,裝藥段上部安裝1發數碼雷管,每間隔25cm綁扎半節φ32mm藥卷,堵塞方法與主爆孔相同。

            53聯網

            爆破拆除共使用3012發數碼電子雷管,劃分為22個區進行網路連接管理,聯網嚴格按爆破設計要求進行,詳見本文3.3節內容,不再贅述。

            5.4安全防護

            因拆除爆破周邊環境復雜,爆破安全防護主要分為近體防護和遠體防護,近體防護主要指對爆區堰體本身的主動防護,遠體防護指對廠房安裝間、蝸殼、壩體等采取的被動防護。防護措施主要有壓網防護,鋪設砂袋緩沖墊層,鋪設柔性防護層,設置擋渣坎、防護網、防護墻等。

            6結語

            該電站二縱圍堰結合段于2011年11月實施了一次控制爆破拆除,根據振動監測結果,質點振動速度均小于該電站設計方對二縱圍堰拆除爆破質點振動速度控制標準中提出的安全值,未對周邊建筑物、大體積混凝土及金屬結構造成不利影響,拆爆破取得了全面成功。尤其是在方案中采取了數碼電子雷管進行網路連接,大大提高了爆破網路掩飾的精度,為滿足振動安全要求提供了保障,可供類似工程借鑒。


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