李生峰

摘要：在水利水電施工建設(shè)中，對于大壩改造施工常常要對壩體的部分進行拆除施工，由于水工建筑物對爆破震動非常敏感的特殊性，一般的拆除施工采用鑿除或無聲破碎劑破碎施工，施工難度大，存在安全隱患，為加快施工進度及減少施工成本，采用控制爆破施工對主壩上部結(jié)構(gòu)進行拆除施工。該技術(shù)是新的大壩上部結(jié)構(gòu)控制爆破拆除技術(shù)。

關(guān)鍵詞：控制爆破；質(zhì)點震動速度；水利工程；水電站；大壩施工 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TV641 文章編號：1009-2374（2015）35-0105-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.052

水豐水電站是我國建國前最大的電站，也是目前我國黃河以北的最大庫容的電站，大壩建設(shè)至今已有70年歷史，溢流壩段26孔啟閉機工作橋及橋墩全部爆破拆除，橋墩下部的分流墩需要保留，其混凝土表面風(fēng)化嚴(yán)重，內(nèi)部強度降低。目前國內(nèi)水電工程領(lǐng)域還沒有任何單位對大壩頂部結(jié)構(gòu)爆破拆除施工技術(shù)進行全面系統(tǒng)的研究，特別是大壩如此老齡并且需保留緊鄰結(jié)構(gòu)在爆破拆除施工技術(shù)方面還沒有可以借鑒的成功經(jīng)驗和技術(shù)。

1 主要技術(shù)性能指標(biāo)

水豐水電站主壩為混凝土重力壩，最大壩高106.4m，正常蓄水位123.3m，死水位95.0m，壩頂高程126.4m，壩頂寬度8.5m。在擋水壩段壩頂上設(shè)有擋水墻，擋水墻高4.6m，底寬1.5m，其頂部高程為131.0m。壩頂全長899.5m，共分60個壩段，分別為擋水壩段、取水發(fā)電壩段和溢流壩段。大壩的溢流壩段設(shè)有26個開敞式溢流孔，堰頂高程為116.0m，采用挑流消能。每個溢流孔設(shè)有一道平面工作閘門，閘門孔口尺寸為12.0×7.3m（寬×高，下同），溢流壩啟閉機工作橋面高程為135.5m，橋上設(shè)有3臺2×600kN臺車式啟閉機，操作26扇工作閘門。

1.1 本次大壩改造的主要施工任務(wù)

1.1.1 原壩頂閘門啟閉機工作橋及橋墩拆除并重建，新建工作橋橋面高程為131.5m；拆除原有3臺2×600kN臺車式啟閉機，新設(shè)3臺2×630kN門機。

1.1.2 進行混凝土開挖，拆除并更新原有26扇工作閘門和閘門槽及底坎金屬結(jié)構(gòu)。

1.2 主壩工作橋控制爆破技術(shù)指標(biāo)

1.2.1 水豐水電站主壩溢流壩段啟閉機工作橋共26孔，單孔跨度為15m，凈跨12m，工作橋總長為390m。工作橋下溢流面高程為116，橋墩建在閘墩上部底高程為126m，橋墩高度為8m，橋墩截面為2×3m，工作橋橋梁重量約為165噸，橋面高程為135.5m。

1.2.2 主壩工作橋127.5m高程以上部分，采用定向控制爆破拆除方案，拆除混凝土方量為2802.38m?。

1.2.3 工作橋混凝土控制爆破拆除選用的爆破參數(shù)為：炸藥單耗0.8kg/m?，保護部位混凝土最大質(zhì)點震動速度不大于5cm/s，采用隔段非電毫秒雷管起爆。

1.2.4 選用的火工材料性能。本次爆破選用2#巖石乳化炸藥，乳化炸藥威力相對較低，爆速≥3200m/s，猛度≥12mm，炸藥密度為1.0～1.3g/cm3，防水性能好，利于拆除爆破使用。

1.2.5 質(zhì)點振動速度控制指標(biāo)。本次工作橋控制爆破拆除成功的關(guān)鍵在于質(zhì)點振動速度的控制，根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB 6722-2003）、《水工建筑物巖石基礎(chǔ)開挖工程施工技術(shù)規(guī)范》（DL/T 5389-2007）及參考《三峽工程建（構(gòu)）筑物附件的控制爆破技術(shù)》不同部位的安全允許質(zhì)點震動速度標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.6 主壩工作橋控制爆破拆除后，上部工作橋梁和橋墩落入水中，產(chǎn)生的涌浪高度應(yīng)該小于3m。

2 主要技術(shù)創(chuàng)新點與難點

水豐水電站修建于日偽時期，已運行近70年，電站產(chǎn)權(quán)為中朝雙方共有，但運行管理由朝方負(fù)責(zé)，所有前期的現(xiàn)場勘查、檢驗等技術(shù)工作都需要朝方密切配合，通過對現(xiàn)場混凝土進行聲波回彈測試顯示，大壩混凝土強度均一性很差，而且有的部位強度很低，給爆破拆除施工帶來了極大的困難及風(fēng)險?，F(xiàn)場作業(yè)面全部為高空作業(yè)，涌浪和動水壓力檢測需要在水上進行，存在一定安全問題，主要技術(shù)特點和難點如下：

2.1 工作橋控制爆破拆除質(zhì)點振動速度控制標(biāo)準(zhǔn)高

該電站是河床式電站，發(fā)電廠房在左岸朝鮮國境內(nèi)河床壩段，由朝鮮人民民主共和國管理，機組最右端臨近爆破區(qū)，其水平距離不足30m，垂直距離約80m，爆破期間機組仍在正常發(fā)電。質(zhì)點振動速度等安全標(biāo)準(zhǔn)要滿足兩國要求。本次爆破位置敏感，稍有不慎將引起兩國外交糾紛，必須仔細(xì)、謹(jǐn)慎地制定各項技術(shù)措施，做到萬無一失。

2.2 控制爆破拆除飛石控制標(biāo)準(zhǔn)高

主壩交通橋位于工作橋下游側(cè)與之平行，橋面高程為126.8m，長度與工作橋相同均為390m，朝方在主壩交通橋欄桿上布置一條10kV高壓電纜，高程為128m，高壓電纜位于主壩工作橋橋墩下游側(cè)，距離橋墩7m，朝方側(cè)距本次拆除爆破區(qū)域端部20m處為朝方壩上變壓器房，需保證變壓器在爆破時正常運行。

2.3 拆除爆破下部結(jié)構(gòu)保護難度大

由于啟閉機工作橋為水豐主壩上部結(jié)構(gòu)，使用超聲波檢測后，結(jié)果顯示目前其鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)強度均一性極差，下部與之相連的閘墩是需要保留的結(jié)構(gòu)，根據(jù)超聲波檢測情況反應(yīng)也存在不同程度的強度問題，因此，該研究課題解決的技術(shù)關(guān)鍵之一就是如何保證上部結(jié)構(gòu)拆除時，不得損壞下部的保留結(jié)構(gòu)。

2.4 主壩工作橋爆破拆除落入水庫產(chǎn)生涌浪和動水壓力控制難

主壩工作橋采用定向控制爆破拆除后，工作橋橋墩和上部結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，瞬間向庫內(nèi)傾倒，完成拆除，爆破崩落物墜入庫區(qū)內(nèi)后，勢必會產(chǎn)生浪涌，該研究課題解決的技術(shù)關(guān)鍵之一是爆破產(chǎn)生的涌浪、動水壓力對壩體及庫區(qū)岸坡等的影響，使之控制在允許范圍之內(nèi)。水豐水電站設(shè)計蓄水位高程為123.3m，主壩工作橋頂高程為135.5m，主壩工作橋控制爆破拆除施工時段為枯水期，水庫水位高程處于90～100m之間，距大壩正常水位有20m高的安全儲備，但工作橋墜落物距水面越高所具有的動能越大。首先對中方側(cè)3孔（26、25、24孔）工作橋進行爆破拆除試驗，以驗證爆破參數(shù)是否合理，檢測涌浪、動水壓力是否對大壩有不利影響，檢測爆破震動數(shù)據(jù)是否超標(biāo)。

2.5 起爆網(wǎng)絡(luò)可靠度高

主壩工作橋控制爆破拆除試驗后剩余22個橋墩需要一次性整體爆破，工作橋距下部溢流面18m高，需保證同步向上游水庫中傾倒，防止上部工作橋梁墜落到下部砸壞大壩溢流面混凝土。起爆網(wǎng)絡(luò)是整體拆除爆破成功的重要因素，因此對整個起爆網(wǎng)絡(luò)的可靠性要求極高。工作橋控制爆破拆除使用2條起爆主線，材料為導(dǎo)爆索，單條起爆主線長度超過400m，導(dǎo)爆索需要進行多次搭接，搭接接頭能否有效傳爆是爆破拆除成功的前提，根據(jù)起爆網(wǎng)絡(luò)試驗，導(dǎo)爆索接頭搭接長度為30cm，使用電工膠帶綁扎。

2.6 閘墩墩頭防護難度大

工作橋橋墩爆破后結(jié)構(gòu)失穩(wěn)向上游傾倒，在傾倒過程中會撞擊閘墩下部的分流墩墩頭，對此部位需要進行重點防撞減震防護，避免分流墩墩頭混凝土結(jié)構(gòu)損壞，因此合理設(shè)計墩頭混凝土防護措施是爆破拆除的重點和難點。

4 結(jié)語

課題依托水豐水電站金屬結(jié)構(gòu)和安全監(jiān)測改造工程，深入開展了水豐水電站主壩工作橋上部結(jié)構(gòu)控制爆破拆除施工技術(shù)系列科研攻關(guān)，在新技術(shù)、新工藝等方面取得了一系列具有廣闊應(yīng)用前景的科研成果，進一步研究和完善了大壩上部結(jié)構(gòu)控制爆破拆除施工技術(shù)，明顯加快了大壩上部結(jié)構(gòu)混凝土拆除的施工進度、降低了工程造價，完善了大壩上部結(jié)構(gòu)控制爆破拆除的施工工藝。

參考文獻

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（責(zé)任編輯：黃銀芳）