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控制爆破在大体积混凝土拆除施工中的应用

2016-08-24 15:01:55.0 责任编辑:崔玮娜

李东锋

(中国水利水电第三工程局有限公司,陕西西安,710016)

摘要:某水电工程二期纵向围堰结合段混凝土拆除采用控制爆破施工,爆区周边环境复杂,安全控制要求高。在爆破施工中,采取了国内目前科技含量较高的数码电子雷管联网起爆的方案,一次性拆除C25素混凝土20500m3,爆破振动满足安全控制标准要求,爆破效果良好。

关键词:大体积;混凝土拆除;控制爆破

引言

控制爆破是指通过一定技术措施严格控制爆炸能量和爆破规模,使爆破的声响、振动、飞石、倾倒方向、破坏区域以及破碎物的散坍范围在规定限度以内的爆破方法。控制爆破目前在工程施工中已得到广泛应用。

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区建(构)筑物的拆除以及为减小爆破对被保护对象有害效应的爆破。本文以某水电工程中的混凝土爆破为例,阐述控制爆破方法在大体积混凝土拆除施工中的应用。

2工程概况

某水电站坝址位于金沙江下游河段,电站混凝土重力坝最大坝高162m,电站共装8台单机容量800MW的发电机组,总装机6400MW。工程采用分期导流方案,一期围左岸非溢流坝段、冲砂孔坝段,在非溢流坝段内留导留底孔和缺口,同时施工二期混凝土纵向围堰,由右岸河床泄流。二期围右岸,在二期基坑中进行右岸非溢流坝、泄水坝、左岸坝后厂房及升船机等建筑物的施工,由左岸一期预留的导流底孔和坝段缺口泄流。按工程总体设计要求,施工期第6年枯水期时,需拆除二期纵向围堰结合段(指冲沙孔坝段上二期纵向围堰279m高程以上部分混凝土),开始冲沙坝段部位的厂房安装间施工。需拆除的堰体的长度90.1m,堰体断面呈梯形形状,顶部宽度6.Om,底面宽度15.Om,高度16.0~23.Om,拆除方量约20500m3,堰体材料为C25素混凝土,采用控制爆破拆除施工方法。堰体位置示意如图1所示。

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拆除堰体与冲沙孔坝段相连,属零距离,堰体底部与6号导流底孔拱顶垂直距离仅有6.Om,与厂房安装间边墙最近距离15.Om,与厂房8号机帷幕灌浆区距离43.Om,与已安装8号机蜗壳的最近距离79.Om。

3施工难点分析

(1)拆除围堰周边环境非常复杂,爆破难度大。待拆除围堰紧邻大坝,与厂房上下游边墙的最近距离不足10.Om,与冲沙孔坝段下游坡脚的最近距离17.15m,与已安装8号机蜗壳的最近距离79.Om;围堰爆破的左侧为缺口坝段280平台,因此爆区周围环境十分复杂,爆破施工难度大。

(2)安全控制要求高。爆区周围均为重要的永久性建筑物,爆破安全控制标准要求高,必须严格控制爆破振动效应的影响,确保爆区周围建筑物的安全,安全防护要求高。

(3)爆破块体、爆渣堆积方向控制要求高。由于堰内不宜堆积大量的爆渣,因此,应使爆渣绝大部分向堰外抛掷,结合周边建筑物安全防护上的要求,爆渣块度绝大部分应控制在0.8m以下,而且爆渣应尽量向堰体左侧的280.Om高程平台抛掷。

(4)爆破方量大、施工精细化程度要求高。由于爆破方量大,钻孔数量多,钻孔、装药、联网大部分需在施工排架上进行,因此,施工难度大,精细化程序要求高,钻孔施工时,孔位、孔向、倾角、孔深等必须精确控制,装药时必须按设计装药结构进行操作;网路连接时,必须严格按设计精确设置各孔内的起爆雷管延期时间,并精心连接,保护好起爆网路。

4爆破设计

4.1  方案比选

根据该电站二期纵向围堰拟拆除部位的工程特点、技术要求、现场施工条件以及周围结构物的分布情况,进行了多个爆破设计方案的比选。经过4个方案的比较,以堰内堆渣量小为主要评价指标,认为以坡面倾斜孔为主的方案最为合理,并对该方案进行优化设计,最终形成的爆破总体方案是:堰内全部布置倾斜孔、堰顶辅以垂直浅孔,围堰两侧边界预裂、底部预裂加光爆,采用数码电子雷管起爆网路严恪控制单段药量的总体爆破方案,如图2所示意。

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4.2爆破参数

根据相关国家标准、行业标准[1,2]及工程设计[3]要求,结合现场爆破试验,确定主要爆破参数如下:围堰拆除预裂孔、光面爆破孔、破碎孔、主爆孔及隔振孔孔径均为φ79mm;边界预裂孔孔距为0.60m,底部预裂孔孔距为0.80m,光爆预裂孔孔距为0.80m,主爆孔孔排距为1.50m×1.50m,破碎孔孔排距为0.80m×0.80m。

爆破选用卷状乳化炸药,主爆孔以φ60mm药卷为主,局部使用φ32mm药卷;光爆、预裂和破碎孔的药卷直径均为φ32mm。炸药总单耗按照0.70kg/m3设计;其中围堰上部及两端为控制爆破振动机飞石,单耗略有降低,取值为0.65~0. 70kg/m3;围堰中下部为克服多排孔夹制作用,同时增加向堰外抛掷量,炸药单耗适当调增为0.70~0.80kg/m3。爆破参数详见表1。

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4.3起爆网路

4.3.1  雷管选择

由于纵向围堰周围环境复杂,需严格控制爆破振动等有害效应的影响,为此,需严格控制爆破单段药量、段间时差,不允许出现重段、串段现象。而常规塑料导爆管雷管、高精度电子雷管由于延时误差较大,难以满足上述要求,因此,围堰拆除爆破需采用数码电子雷管。因拆除爆破的方量巨大,炮孔数量多,数码雷管延期时间按设计要求在0~6000ms范围内设置。

4.3.2起爆顺序

总体起爆顺序:以拟拆除堰体顺水流长度中间处(总长90m,选在45m处)炮孔为中心,采取V形开口起爆,依次向上下游方向起爆、自上而下逐排传爆。

4.3.3起爆延期时间

根据试验成果,为进一步降低爆破振动,孔间延时设定为36ms,排间延时设定为205~216ms,总延期时间为5238ms。

4.3.4  网路连接

各孔装药时,炮孔的编号在数码雷管脚线端部贴上标签,并与数码雷管编号进行一对一的登记造册,以便设定相应孔内数码雷管的起爆时间。每160发数码雷管为一组,用一个LOGGER数码雷管控制器。LOGGER控制器可逐一输人数码雷管位置编号和对应的延期时间,也可先对数码雷管位置进行逐一编号,然后再统一输入对应的延期时间。在数码雷管延期时间设定后,通过LOGGER控制器对起爆网路的数码雷管位置编号、身份编码、延期时间等信息进行检查。然后将各LOGGER数码雷管控制器用导线连接到数码雷管专用起爆器中,并进行网路的整体导通检测。

5爆破施工

5.1火炮设计及钻凿

根据爆破设计,拆除造孔总数为2167个,其中爆破孔2133个,导向孔8个,堰顶隔振孔26个,孔径φ79mm,造孔总延米11497.43m,单孔深度0.8~13.4m不等。围堰右侧坡面主爆孔、三排破碎孔设计造孔角度下倾3l°,坡面预裂、光爆孔水平布置,堰顶破碎孔垂直布置共设八排。因拆除爆破对爆渣投掷方向要求非常高,因此要求造孔需达到“对位准、方向正、精度高”的要求。造孔开孔及施工部位选择在围堰右侧,利用围堰右侧279平台搭设造孔脚手架进行,设置造孔样架进行造孔角度的控制,并采用全站仪将每一个爆破孔的孔位精确测量,用喷漆标在堰体混凝土表面,同时在后方脚手架钢管合适位置测出相对应的方向点,用贴纸贴在方向点上,并与开孔点标上同一序号。

5.2装药

根据爆破设计,拆除爆破共需炸药12339.4kg,其中φ32mm药卷2939.2kg,φ60mm药卷9400.2kg,数码雷管使用数量3000发,导爆索14000m。

5.2.1主爆孔装药结构

堰体两端主爆孔采用双节φ32mm药卷竹片绑扎连续装药,双股导爆索连接,其余主爆孔均采用φ60mm药卷连续装药,在装药段上部和下部各安装1发数码雷管。为了最大限度地降低爆破振动对周边构筑物的影响,对单孔药量超过21kg的爆破孔,在孔段中部将设计药量按照设置50cm间隔体分段装药,单孔上部和下部雷管采取微差延时5ms起爆。堵塞长度0.8m,底部采用20cm编织袋,中间40cm河沙,上部20cm黄泥进行堵塞。

5.2.2预裂孔及光爆孔装药结构

为取得较为理想的不偶合系数及更加均匀地分布炸药,预裂孔药卷按设计线装药密度连同导爆索一起用胶布均匀地绑扎在竹片上。底部预裂孔采用φ32mm药,双股导爆索连接,装药段上部安装1发数码雷管,堵塞方法与主爆孔相同。光爆孔采用φ32mm药卷竹片绑扎,双股导爆索连接,装药段上部安装1发数码雷管,每间隔25cm绑扎半节φ32mm药卷,堵塞方法与主爆孔相同。

53联网

爆破拆除共使用3012发数码电子雷管,划分为22个区进行网路连接管理,联网严格按爆破设计要求进行,详见本文3.3节内容,不再赘述。

5.4安全防护

因拆除爆破周边环境复杂,爆破安全防护主要分为近体防护和远体防护,近体防护主要指对爆区堰体本身的主动防护,远体防护指对厂房安装间、蜗壳、坝体等采取的被动防护。防护措施主要有压网防护,铺设砂袋缓冲垫层,铺设柔性防护层,设置挡渣坎、防护网、防护墙等。

6结语

该电站二纵围堰结合段于2011年11月实施了一次控制爆破拆除,根据振动监测结果,质点振动速度均小于该电站设计方对二纵围堰拆除爆破质点振动速度控制标准中提出的安全值,未对周边建筑物、大体积混凝土及金属结构造成不利影响,拆爆破取得了全面成功。尤其是在方案中采取了数码电子雷管进行网路连接,大大提高了爆破网路掩饰的精度,为满足振动安全要求提供了保障,可供类似工程借鉴。

参考文献

[1]冶金部安全技术研究所.GB 6722--2003爆破安全规程[S].北京:中国标准出版社,2003.

[2]长江水利委员会长江科学院,水利部岩土力学与工程重点实验室.DL/T 5333--2005水电水利工程爆破安全监测规程[S].北京:中国电力出版社,2005.

[3]二期纵向围堰拆除爆破质点振动速度控制标准[R].中国水电顾问集团中南勘测设计研究院.2009.

摘自《中国爆破新进展》