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1桐子林水电站导流明渠一期围堰拆除方案李姗姗邓晓琴(中国水利水电第七工程局有限公司成都水电建设工程有限公司，四川温江611130)摘要：桐子林水电站导流明渠高喷防渗墙围堰距建筑物距离小，受雅砻江水位变化和工期制约，同时要满足水下清渣块度要求，爆破规模和难度大。采用微差毫秒爆破技术，一次爆破成功，建筑物未受影响，水下清渣满足要求。爆破方案的设计是合理成功的。关键词：桐子林水电站高喷防渗墙围堰爆破拆除1、综述1.1工程概述桐子林水电站位于四川省攀枝花市盐边县境内的雅砻江干流上，由河床式发电厂房、泄洪闸及挡水坝等建筑组成，坝顶总长440.43m，最大坝高71.3m。电站总装机为600MW，水库正常蓄水位为1015.00m，总库容0.912亿m3，属二等大（2）型工程。导流明渠布置在右岸滩地上，结合水工右岸三孔泄洪闸的布置，导流明渠渠身段底宽63.8m，明渠中心线混凝土底板长609.77m；明渠进口底板高程为982.00m，明渠出口底板高程986.00m；左导墙最大高度52m，顶宽6.2m。1.2围堰布置及结构一期围堰布置于右岸河漫滩外侧，采用土石围堰，堰顶宽度为12.0m，堰顶高程为994.00m，枯期围堰堰顶轴线总长1056.68m，最大堰高约16m。堰体分两区堆筑，即砂砾石区和石渣堆筑区。砂砾石区顶宽8.0m，迎水面、背水面坡比为1：1.75；石渣堆筑区布置在迎水面，增加堰面的抗冲能力，该区顶宽4.0m，迎水面坡比为1：2.0。枯期围堰堰面进行钢筋石笼、铅丝石笼、抛石等进行适当保护。一期枯期围堰防渗采用高喷防渗墙，设计桩径为1.2m，单排布置，孔距0.8m，深度一般在40.0m以内，局部最深为51.0m。后经设计变更，（围）0-200.0m～（围）0-050.0m与桩号（围）0+080.0m～（围）0+190.0m段布置由一排变更为双排高喷防渗墙。经过两个汛期，修复后的堰顶宽度约20m，堰顶高程为994.50m。围堰上游段（0-211.36），围堰下游段（0+268.43），结构形式如下图所示。2图1上游段（0-211.36）过水围堰结构形式图2下游段（0+268.43）过水围堰结构形式1.3水文条件桐子林电站非汛期施工设计流量见表-1，坝址水位流量关系曲线见附图1。桐子林电站非汛期施工设计流量成果表表-1月份各频率设计流量（m3/s）3.33%4%5%1128002780275012216021502140120502050204022020202020103205020402030420702060206052620258025303附图1桐子林电站坝轴线水位～流量关系曲线9859909951000100510101015050001000015000200002500030000流量（m3/s）水位（黄海.m）点E（m）N（m）A1：349106.08543356313.2485A2：348944.91213356343.5712坝轴线控制点坐标1.4地质情况根据高喷钻孔揭露的地质情况显示，围堰拆除部分覆盖层主要为石渣回填层、砂层、砂卵砾石层构成。围堰拆除主要爆破对象为高喷防渗墙。1.5围堰拆除范围围堰拆除范围如下：（1）围堰上游（围）0-414.565m~（围）0-160.000m段，EL982.00m以上；（2）围堰下游（围）0+270.000m~（围）0+554.715m段，EL986.00m以上。1.6围堰拆除要求（1）设计要求范围内的一期围堰应拆除彻底；以满足二期河床截流及导流明渠过流要求，进入明渠内块石粒径应不大于20cm。（2）一期围堰拆除后桩号（围）0-414.565m及（围）0+554.715m处围堰轴线方向的坡度不得陡于1：2.0。4（3）一期围堰拆除时爆破施工应满足《水利水电工程爆破施工技术规范》（DL/T5135-2001）相关规定，爆破振动安全允许振速应满足《水利水电工程爆破安全监测规程》（DL/T5333-2005）中相关技术条款要求。2围堰拆除分区及时间安排2.1拆除分区根据水文资料查得5月份设计平均流量为2600m3/s、水位为991.00m同时根据高喷防渗墙拆除需爆破的施工特点，将上下游围堰均分为4个区，范围分别为：Ⅰ区：围堰顶部▽993.00m～▽994.50m水上部分、背水侧▽988.50m～▽993.00以及迎水面护坡钢筋石笼和孤石；Ⅱ区：围堰背水面▽982.00m）～▽988.5.00m部分（上游）、▽986.00m～▽988.50m部分（下游）；Ⅲ区：围堰迎水面▽982.00m～▽993.00m（上游）、▽986.00m～▽993.00m（下游）；Ⅳ区：围堰顶宽预留5m，迎水侧1：1放坡至拆除高程，背水侧1：0.75放坡至拆除高程；围堰上下游均按Ⅰ区→Ⅱ区→Ⅲ区→Ⅳ区顺序进行拆除。具体分区如下图图3围堰拆除上游分区图5图4围堰拆除下游分区图3施工方法3.1各区拆除方法鉴于一期围堰填筑材料主要为砂卵石、石渣，其拆除、清挖设备主要选用液压反铲、长臂反铲倒退法清挖、边清挖边装车，20T自卸汽车装车运输至头道河沟碴场；砼防渗墙主要采用破碎锤破碎（EL992.00m水面以上）和液压钻机向下垂直钻孔爆破拆除。开挖过程中，同一开挖面上先用短臂液压反铲最大范围内的石渣清除，水下部位短臂工作范围以外作业面的石渣由长臂反铲清除，做到工作面连续开挖为原则。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区围堰拆除采用自上而下分区施工方法，液压反铲装车，20T自卸汽车运输至头道河沟渣场，场内采用装载机平整作业面，形成施工道路，Ⅰ区堰顶混凝土拆除采用破碎头破碎，液压反铲装车，20T自卸汽车运输至头道河沟渣场。Ⅳ区采用爆破拆除，爆破后，先采用短臂挖机和装载机进行作业面平整，形成出渣通道，出渣主要采用长臂挖机倒退法出渣，20T自卸汽车运输至头道河沟碴场。3.2爆破设计3.2.1爆破对象围堰爆破拆除爆破对象为高喷防渗墙，强度10～20MPa。3.2.2火工材料的种类及规格炸药：二号乳化炸药，药卷直径φ32mm；雷管：毫秒非电雷管；传爆器材：导爆索，塑料导爆管；起爆器材：电雷管、导线、起爆器；63.2.3爆破参数由于▽993.00m以上砼防渗墙可在干地施工，将采用破碎锤进行拆除，而上游▽982.00m～▽993.00m、下游▽986.00～▽993.00m砼防渗墙属水下拆除，需爆破一次拆除完成。根据防渗墙结构特点，沿中心轴线布置一排炮孔，上游间距60cm、下游80cm.，如下图。炮孔布置图（1）炮孔直径：炮孔采用汤姆洛克钻机造孔，孔径d=76mm。（2）钻孔深度：L=H+h（h为超钻深度，取0.5m）L=11+0.5=11.5m（围堰上游）L=7+0.5=7.5m（围堰下游）（3）钻孔参数表钻孔参数表表-5序号部位孔距（m）孔径（mm）孔深（m）孔斜超钻深度（m）备注10-414.565~0-2000.67611.5垂直0.5单排防渗墙20-200~0-1600.87611.5垂直0.5双排防渗墙30+270~0+554.7150.6767.5垂直0.5（4）最小抵抗线：单排防渗墙W1=0.5m，双排防渗墙W1=0.8m。（5）单孔药量：Q＝qv单耗q取1.2kg/m3。Q1=1.2×7.92=9.50kg（围堰上游单排防渗墙）Q2=1.2×15.84=19.00kg（围堰上游双排防渗墙）Q3=1.2×5.04=6.05kg（围堰下游单排防渗墙）（6）堵塞长度：L=（1～1.2）W1，单排防渗墙取L=0.8m，双排防渗墙取L=1.0m，4.2.4装药结构7孔内采用间断装药结构，上游装药比例为5：3.5:1.5，上游底部2m加强装药，顶部1.5m减弱装药，下游底部1m加强装药，顶部1.5m减弱装药。（具体网络布置详见围堰拆除爆破网络图）4.2.5最大单响药量围堰爆破拆除，爆源附近的建筑物主要为左导墙。根据《基坑及边坡开挖和支护施工技术要求》：新浇混凝土（＞28天龄期）安全质点振动速度为7~10cm/s。依据萨道夫斯基公式：V=K*（Q1/3/R）a进行最大单响药量的计算。式中R—为保护混凝土到爆源的距离（m），围堰上游约18m、下游约22m；Q—最大一段起爆药量（kg）；V—左导墙允许的最大振动速度（cm/s）；K、a—与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数。围堰爆破体以下以砂卵砾石层为主，根据实际情况和查阅相关书籍，系数的取值分别为：K=300,a=2。综合各系数取值后可得V=300*（Q1/3/R）2。通过变形可得最大单响药量为Q=[R*（V/300）1/2]3。根据计算，围堰上游拆除控制最大单响药量为：42.75kg，围堰下游为：65.26kg。4.2.6爆破网络整个爆破网络采用复式网络。上游单排防渗墙部位采用4个孔为一个单响，单响药量为38kg,双排防渗墙部位采用2个孔为一个单响，单响药量为38kg，孔外采用MS2非电雷管延时，孔内采用导爆索连接。下游防渗墙爆破采用10个孔为一个单响，单响药量为60.5kg,孔外采用MS2非电雷管延时，孔内采用导爆索连接。4.2.7爆破参数表依据以上爆破设计计算，爆破参数见表-6。爆破参数表表-6序号部位孔径（mm）孔深（m）单耗（kg）单孔药量（kg）堵塞长度（m）单响药量（kg）备注10-414.555～0-2007611.21.29.500.838单排防渗墙20-160～0-2007611.21.219.001.038双排防渗墙30+270～0+554.715767.21.26.050.860.5单排防渗墙4.2.6钻孔围堰拆除炮孔采用汤姆洛克液压钻机造孔。造孔前，先采用全站仪依据爆破设计精8确布孔，造孔过程中随时检查炮孔的垂直度，遇到偏差及时纠偏，保证钻孔质量。4质量保证措施（1）爆破拆除造孔须严格控制孔间距、孔向、孔深、孔内装药量及最大单响装药量。（2）爆破网络完成后，采用沙袋覆盖网络，防止飞石和保护网络。（3）水下部分拆除须尽量保证清挖高程至相应设计高程，减少水流冲砂量，并尽量保证过水断面清挖彻底性。5安全文明保证措施（1）所有进入围堰拆除的施工人员配备救生衣进入施工现场。（2）炮孔装药完成后，采用沙袋覆盖，减少飞石。（3）网络连接完成后，必须确认连接安全可靠。（4）拆除作业时派专职安全员对围堰进行巡视，发现裂缝等异常情况立即组织撤离。（5）设备统一服从现场生产部指挥及安排，并持证上岗，杜绝习惯性违章。（6）围堰削薄时需保证预留挡水堰体宽度及安全稳固性，以免突发涌水溃堰危险发生。（7）砼防渗墙爆破拆除时需严格按照相关爆破安全操作规程进行防护及设备退避，并按正常程序原则“警戒→爆破→安全处理→进行下一道工序”组织施工。（8）安全警戒时需保证安全距离以内无设备及施工人员时，并通知临近工作面作业人员后，在现场技术员指令指导下方可进行起爆。（9）施工人员除遵守相关劳动生产纪律及安全规章制度外，还需时常关注周边施工环境卫生。结语：桐子林导流明渠围堰拆除主要难点在于高喷防渗墙爆破。高喷防渗墙的介质不均匀，钻孔深度大，钻孔精度要求高，钻孔采用液压钻机达到了预期的效果；同时，由于不均匀介质，钻孔过程中需做好钻孔记录，详细记录好爆破对象的地质情况，装药时根据实际情况进行装药结构的调整。事实证明，桐子林一期围堰高喷防渗墙爆破是成功的。作者简介：李珊珊（1981.6～）女，汉族，西华大学，助理工程师，从事水电技术、施工管理。9邓晓琴（1983.2～）女，汉族，西南林学院，助理工程师，从事水电技术、施工管理。