12逐孔起爆技术在向家坝二期纵向围堰下游段爆破拆除中的应用

逐孔起爆技术在向家坝二期纵向围堰下游段爆破拆除中的应用王嵬，柏贤生（三峡发展向家坝工程监理部，四川宜宾644612）摘要：文章介绍了向家坝水电站二期纵向围堰下游段爆破拆除中成功运用逐孔起爆技术的情况。针对爆破区域周边条件及特征,结合现场实际情况,本工程采用高精度雷管组成的逐孔起爆网络，严格控制单段药量的爆破方案,在保证爆破效果的同时满足爆破振动控制的要求，实现了爆破作业安全。关键词:纵向围堰；逐孔起爆；拆除ByholeblastingtechniqueinXiangjiabadownstreamofthesecondphaseofthelongitudinalcofferdamsectionoftheapplicationofblastingdemolitionWANGWei，BAIXiansheng(theThreeGorgesDevelopmentXiangjiabaprojectsupervisiondepartmentofSichuan,Yibin644612)Abstract：ThispaperintroducestheXangjiabahydropowerstation,thesecondphaseofthelongitudinalcofferdamdownstreamsectionbyholeblastingtechniqueareusedsuccessfullyintheblastingdemolition.Combiningwiththeactualsituationandtheblastingarea'scharacteristics,Thisprojectadoptsthehigh-precisiondetonatorbyholeblastingnetwork,strictcontrolofsingledoseofexplosiveblastingscheme.ItensurestheblastingeffectandtherequirementsofblastingvibrationcontrolandSafetyofblastingoperationKeywords：Longitudinalcofferdam；Byholeblasting；Demolition1项目基本情况二期纵向混凝土围堰下游段（桩号：二纵下0+000.000～0+240.000m段，以下简称C区），拆除工程量为8.57万m³。二期纵向围堰下游段为碾压混凝土围堰，廊道为预制混凝土，混凝土标号均为C15，二纵下0+000.000～0+200.000m段顶部高程为290.500m，顶部宽度7.0m；二纵下0+200.000～0+240.000m段顶部高程，从高程290.500～280.000m按照坡度i=0.2625递减。其中6#堰块部分和7#堰块右侧与主导航墙ZD1-ZD5-1左侧为结合型式。为保证升船机船厢室干地施工,设计在主导航墙ZD2与二纵下之间布置了一道砼挡墙，挡墙顶面高程286.4m，顶部宽度5m，下游挡水面为直立面，上游背水面有1：0.7坡面和6m直立面组成。围堰拆除爆破分两次进行，第一阶段将围堰整体拆除至高程272.000m，一次性爆破方量约3.6万m3.围堰仍具备挡水条件；第二阶段拆除至高程260.000m。2爆破设计总体思路2.1混凝土爆破拆除原使用技术混凝土结构爆破拆除以前多采用的是导爆索排间或非电微差起爆，主要存在以下问题：（1）由于同段起爆孔数较多，最大同段起爆药量较大，爆破振动幅度较大。（2）爆破质量不稳定，爆堆后冲、侧冲较大且松散程度欠佳，大块率较高，不利于后续作业。（3）导爆索网络在连接过程中需要逐个用胶布将孔内导爆索与主导爆索固定，劳动强度大。针对以上存在的问题，向家坝水电站在2012年开始引进Orica公司高精度毫秒延期雷管，并使用在向家坝水电站二期纵向围堰下游段第一阶段爆破作业中。2.2逐孔起爆网络逐孔起爆就是在爆区中每个炮孔在空间上都是按照一定的顺序单独起爆。它的核心是单孔延时起爆，利用导爆管雷管控制地表、孔内延时，使前一个炮孔的起爆为后一个炮孔创造新的自由面。逐孔起爆网络包括两个部分：孔内延期雷管和地表连接网络。其中确定地表排间内孔间延期时间和排间延期时间是逐孔起爆技术的关键。（1）爆破网络设计要求及参数选取：①起爆网路的单段药量应满足振动的安全要求。②在单段药量严格控制的情况下，同一排相邻段、前后排的相邻孔不能出现重段和串段现象。③延后一定时间的传爆信号进孔以后前段炸药才能起爆。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，保证爆破效果，纵向围堰下游段采用下游开口、爆渣向中间抛掷、主爆孔单孔单段、预裂和光爆孔4孔1段的起爆方式。起爆顺序为同一排孔间由下游段向两侧逐孔传爆；排间从左侧向右侧、从上部向下部逐排传爆。（2）在选择雷管段位时，注意了以下几个方面：①排间传爆雷管的选择在考虑起爆雷管延时误差的情况下，应保证了前后排相邻孔不能出现重段和串段现象，杜绝前排孔滞后或同时与后排相邻孔起爆，因此本次拆除爆破选用65ms连接雷管作为排间传爆雷管。②孔间传爆雷管的选择为控制爆破振动，主爆孔采用单孔单段。在控制单孔药量的情况下，同一排的相邻段不能出现重段和串段现象。在不考虑起爆雷管延时误差的情况下，同一排相邻孔不会重段。如考虑起爆雷管的延时误差，则当接力雷管延期时间小于起爆雷管误差时，有可能出现重段，甚至会出现同一排设计先爆孔滞后于相邻后爆孔起爆的情况。因此拆除爆破选用17ms连接雷管作为孔间传爆雷管，局部选用9ms。③孔内起爆雷管的选择围堰拆除爆破共布置8排炮孔，同一排最大炮孔数为160个。为防止由于先爆孔产生的爆破飞石破坏起爆网路，必须使孔外接力雷管传爆到一定距离后，孔内雷管才能起爆。这就要求起爆雷管的延时尽可能长些，但延时长的高段别雷管其延时误差也大，为达到排间相邻孔不串段、重段，同一排相邻的孔间尽可能不重段的目的，高段别雷管的延时误差不能超过排间接力传爆雷管的延时值，对单段药量要求特别严格的爆破，高段别雷管的延时误差还不能超过同一排孔间的接力雷管延时值。因此本次拆除爆破选用1020ms雷管作为孔内起爆雷管。（3）雷管可靠性计算雷管排间、孔间孔外接力传爆网络属多分支的并串联网络，网络中任一结点的传爆可靠度可按下式计算：Pij=[1-(1-R)m](i+j)式中：Pij为第i排、第j个结点的可靠度；R为单发雷管的可靠度；m为结点雷管并联数；i为排间结点顺序号；j为结点所在排的孔间顺序号。在非电接力起爆网路中，每一个结点的传爆可靠度是不同的，并随着结点数的增加，传爆可靠度随之降低。因此，排间与孔间结点数之和最多的支网路的传爆可靠度，即为整个网路的传爆可靠度P：P=[1-(1-R)m]max{i+j}式中：max{i+j}为网路中排间、孔间结点数之和的最大值，其余符号意义同前。由于围堰堰内空间小，现场工作人员多，为保证网路传爆的可靠性，增加安全储备系数，排间、孔间接力雷管2发并联。如单发雷管的可靠度R=99%，结点雷管并联数m=2，网路中排间、孔间结点数之和的最大值max{i+j}=160+8=168，则整个网路的传爆可靠度P为：P=[1-(1-R)m]max{i+j}=[1-(1-99%)2]168=98.33%结论：高精度雷管理论可靠度计算结果满足爆破网络需要。3爆破振动安全校核表3.1围堰拆除爆破孔网参数统计表类型孔距(m)行距(m)孔数（个）孔深(m)总长(m)单孔药量（kg）总药量（kg）竖直孔1.501.5012172.18~18.5014875.602.00~34.6026830.40光爆孔0.80--691.17~13.88--0.40~4.50--预裂孔0.80--161.50~18.50197.501.00~7.0083.50合计----1302------爆区附近需要保护对象的爆破振动速度按萨道夫公式进行计算：根据前期爆破拆除试验的成果，代入公式：V=70.951（Q1/3/R)1.30分别计算主导航墙、帷幕灌浆区安全振动速度范围内单段药量的最大允许值，结果如下表3.2所示。表3.2围堰爆破振动安全校核表保护部位KαV标准(cm/s)R距离(m)Qmax(Kg)帷幕灌浆区70.951.300.5030.00.302.030.05.345.030.060.29主导航墙12.010.016.75结论：爆破设计中主爆孔单孔药量较大，如精确控制起爆时差，孔内分段等措施，出现爆破损害的可能性不大。位于主导航墙下方的帷幕灌浆区由于距离近，控制标准严格。当帷幕灌浆龄期较短时，复核的最大允许单段药量较小；当龄期达到28天以上时，最大允许单段药量达到14.14kg，如主爆孔采用孔内分段，则单段药量可以满足控制要求。4爆破效果（1）二期纵向围堰下游段混凝土爆破拆除第一次爆破已于2012年11月28日进行。通过实时观察起爆效果和爆后宏观调查，本次爆破飞石均在可控范围之内，爆破飞石最大块径0.5m，飞行最远距离70m，没有超出理论计算值范围，本次爆破有效控制了飞石等有害效应。（2）爆后爆堆整体移动性好，爆堆表面隆起1～3m，岩石破碎较均，松散度较好，基本无大块产生；无后冲、侧冲及后翻现象。清碴工作完成后，新形成的台阶自由面整齐，爆区底部平整，无根底，为后续爆破施工创造了有利条件。（3）爆破设计孔外延时为2611ms，总延时为3631ms。从主导航墙墙体的振动监测波形显示，爆破应力波在1920ms开始显著衰减，在2480ms以后衰减完毕。从升船机基础的振动监测波形显示，爆破应力波在2600ms开始显著衰减，在2950ms以后衰减完毕。监测波形显示的时间与设计延时基本一致，见下图4.1、4.2，表4.1。图4.1EL.282.00m主导航墙爆破振动历程图4.2EL.260.00m升船机基础爆破振动历程表4.1围堰周边保护对象实测振动速度统计表部位单段药量(kg)爆源距(m)计算振速(cm/s)爆源距(m)实测振速(cm/s)安全控制标准(cm/s)船闸室24.0422.18185.4412.012.4402.29300.62帷幕灌浆区23.0254.17155.275.012.4302.51203.355结语：（1）使用高精度雷管精确延时逐孔起爆，可以使爆破地震波主要能量分布向高频发展，避开信号的低频带，在10Hz以上频带较为均匀的分布，以主振频率为中心基本成正态分布，对于保护受爆破振动影响的建(构)筑物是有利的。（2）逐孔起爆技术的关键问题是孔间和排间延时的精确性，因此，需要在现有高强度导爆管精度上，进行更深入的研究，进一步减小雷管误差。提高雷管延时的精度。同时从爆破设计和施工角度进行深入研究，以避免由于孔间和排间延时误差对爆破效果的影响。（3）如何根据不同的物体性质，综合考虑孔网参数、破碎和移动等因素的影响，选取更为合理的孔间、排间微差延时时间，最终达到控制爆破振动的最佳效果，也是需要更深入研究的课题。参考文献：[1]言志信，彭宁波，江平等爆破振动安全标准探讨煤炭学报，2011.3[2]毛静民．高精度雷管爆破效应测试分析长江科学院学报，1996.1[3]吴新霞;彭少军;张宁;王秀杰;小湾水电站导流洞围堰爆破时临近建筑物的安全评价爆破;2005.4------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------作者简介：王嵬（1982--），男，湖北宜昌人，工程师，从事大型水电站土建施工和监理工作。柏贤生（1987--），男，四川广元人，助理工程师，从事大型水电站土建施工监理工作。