泽雅水库导流洞混凝土堵头爆破拆除设计及振动影响.pdf

第3 4 卷第1 期 2 0 1 7 年3 月 爆破 B L A S T I N G V 0 1 ．3 4N o ．1 M a r ．2 0 1 7 d o i 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 4 8 7 X ．2 0 1 7 ．0 1 ．0 2 0 泽雅水库导流洞混凝土堵头 爆破拆除设计及振动影响 覃毅宝1 ’2 1 ．温州市泽雅水库管理站，温州3 2 5 0 0 0 ；2 ．温州市瑞文高速公路有限公司，温州3 2 5 0 0 0 摘要邻近建构筑物爆破中振动控制对爆破设计有较高要求。以泽雅水库导流洞改建泄洪放空洞工程 为例，研究了面板堆石坝坝肩正下方的导流洞混凝土堵头爆破拆除方案及振动影响。基于短进尺、多循环的 爆破设计理念，提出了断面分上下两部分分部开挖的爆破拆除方案及最大孔深为1 ．0m 的初步钻爆参数，并 通过现场爆破试验确定了最大孔深可加大到1 ．5m 的钻爆设计参数。爆破施工过程中的爆破振动跟踪监测 结果表明，混凝土堵头爆破拆除未影响水库大坝及其他建构筑物的安全。 关键词混凝土堵头；爆破拆除；爆破振动；面板堆土石坝 中图分类号T U 7 4 6 ．5文献标识码A文章编号1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 1 7 0 1 一0 1 1 3 0 4 D e s i g no fE x p l o s i v eD e m o l i t i o no fD i v e r s i o nT u n n e lC o n c r e t e P l u go fZ e y aR e s e r v o i ra n dV i b r a t i o nA n a l y s i s Q ，ⅣY i ．b a 0 1 ’2 1 ．W e n z h o uZ e y aR e s e r v o i rM a n a g e m e n tS t a t i o n ，W e n z h o u3 2 5 0 0 0 ，C h i n a ； 2 ．W e n z h o uR u i w e nE x p r e s s w a yC oL T D ，W e n z h o u3 2 5 0 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t H i r g hs t a n d a r df o rb l a s t i n gd e s i g nw a sr e q u i s i t et oc o n t r o lt h eb l a s t i n gv i b r a t i o na d j a c e n tt ob u i l d i n g a n ds t r u c t u r e ．T a k i n gt h ed i s c h a r g et u n n e lr e c o n s t r u c t i o no fZ e y ar e s e r v o i rd i v e r s i o nt u n n e la sa ne x a m p l e ，t h eb l a s r i n gd e s i g na n dv i b r a t i o ni m p a c to fd i v e r s i o nt u n n e lc o n c r e t ep l u gb e l o waf a c er o c k f i l ld a mw a ss t u d i e d ．B a s e do nt h e s h o r tf o o t a g ea n dm u l t i c y c l eb l a s t i n gd e s i g n ，t h eb l a s t i n gs c h e m ew a sp r o p o s e db yd i v i d i n gt h es e c t i o ni n t oau p p e r p a r ta n dal o w e rp a r ta n dd e s i g n i n gp r e l i m i n a r yb l a s t i n gp a r a m e t e r sw i t hm a x i m u mh o l ed e p t h1 ．0m ．F u r t h e r m o r e ， t h eh o l ed e p t hw a sa d j u s t e dt o1 ．5mb a s e do nf i e l db l a s t i n gt e s t s ．T h eb l a s t i n gv i b r a t i o nm o n i t o r i n gd a t as h o wt h a t t h ec o n c r e t ep l u gb l a s t i n gd e m o l i t i o nm a d el i t t l ei n f l u e n c eo nt h ed a m ss a f e t ya n do t h e ra r c h i t e c t u r a ls t r u c t u r e s ． K e yw o r d s c o n c r e t ep l u g ；e x p l o s i v ed e m o l i t i o n ；b l a s t i n gv i b r t a t i o n ；f a c er o e k f i l ld a m 水利水电工程中大量的施工期导流洞改建为后 期泄洪洞‘1 捌，能有效减少工程量，节约大量建设资 金。改建施工中会涉及到导流洞衬砌混凝土拆除、 堵头混凝土拆除等工程施工‘3 | ，拆除过程通常采用 爆破方法，而工程爆破伴随着爆破振动、空气冲击 收稿日期2 0 1 6 1 1 0 2 作者简介覃毅宝 1 9 7 4 一 ，男，高级工程师，主要从事水利水电工 程建设和高速公路工程建设管理， E m a i l 4 9 6 3 1 0 2 5 1 q q c o r n 。 波、飞石等爆破负面影响。其中，如何控制堵头拆除 爆破振动对邻近爆区的大坝、灌浆帷幕等建构筑物 的影响是众多工程建设者关注的重点‘4 ’5J 。不少研 究者分析了爆破振动对邻近建构筑物的影响，如宋 信荣等在邻近丹江口水利枢纽大坝基础部位进行了 爆破试验M j ，并成功在丹江口水利枢纽坝址附近进 行了自备防汛电厂基础石方开挖的控制爆破。朱奎 卫等研究了施工爆破对近区大坝已有静态监测仪器 万方数据 1 1 4爆破2 0 1 7 年3 月 的影响一J 。现有爆破振动的控制，通常根据爆破 安全规程 G B 6 7 2 2 - - 2 0 1 4 并结合工程现场特征确 定。8J ，对于复杂结构，也有通过有限元等方法确定， 如杨伟俊利用限元方法一- ，从坝体应力和坝坡稳定 等方面分析确定了合理的质点振动速度峰值并制定 了相应的爆破参数控制措施。 结合浙江省温州市泽雅水库泄洪放空洞施工， 分析了泄洪放空洞施工过程中的原导流洞混凝土堵 头爆破拆除方案，并基于现场爆破振动监测数据，研 究了拆除爆破振动对邻近保护对象的影响，研究成 果可供类似工程参考。 1 工程概况 位于浙江温州的泽雅水库枢纽工程主要由大 坝、溢洪道、引水隧洞等组成。大坝为钢筋混凝土面 板堆石坝，最大坝高7 8 ．8m 。坝址距泽雅镇约 7k m ，距温州约3 0k m 。原导流洞位于大坝左侧山 体内，全长4 5 4m ，其中洞身段长3 7 5 ．2 8n l ，城门洞 型，断面尺寸为8 ．2m 1 0 ．0 5m 。 由于原设计未设置放空设施，给水库的运行管 理带来不便，需要增设泄洪放空洞，泄洪放空洞设计 过程中，通过对新建泄洪放空洞及原导流洞改建泄 洪放空洞两个方案进行技术经济比较，最终选择原 导流洞改建方案。泄洪放空洞工程由进水口段、竖 井式检修闸门井、放空隧洞、出口工作闸门段、消能 段组成，总长度约3 7 5 ．7 6m ，图1 为改建泄洪放空 洞方案纵剖面图。该方案需要爆破拆除原导流} 同混 凝土堵头、新建竖井式检修闸门井、改建原导流洞的 进出口。导流洞堵头相对于水库大坝的位置如图2 所示。 图1改建泄洪放空洞纵剖面图 单位m m F i g ．1 T h ep r o f i l eg r a p ho ft h ed i s c h a r g et u n n e lr e c o n s t r u c t i o n u n i t m m 图2导流涮混凝上堵头、F 卣位丑和 堵头爆破监测测点分布图 F i g ．2 T h ep o s i t i o no fd i v e r s i o nt u n n e lc o n c r e t ep l u g a n dt h em e a s u r e m e n tp o i n t sa r r a n g e m e n to fb l a s t i n g 2 爆破拆除方案 泄洪放空洞施工中涉及的导流洞堵头爆破拆除 部位，位于原导流洞0 2 0 4 ．0 0 ～0 2 2 0 ．0 0 处，长 1 6m ，平面上位于水库大坝左坝肩正下方，空问上距 离坝基最近距离约4 5m 。原导流洞堵头由混凝土 填筑封堵，根据泄洪防空洞的设计方案，需要在混凝 土堵头中开挖出轮廓尺寸为底宽7m 、高8 ．8m 的 城门洞型隧洞，然后衬砌形成新建的泄洪放空洞的 一部分。为了加快施工速度，设计采用爆破方法拆 除混凝土堵头，而临近导流洞混凝土堵头，有大坝建 筑物、民房、公路边坡、无线电信号塔等需要保护的 建构筑物，而且混凝土堵头位于左坝肩正下方，因此 需要严格控制爆破振动的影响。 万方数据 第3 4 卷第1 期覃毅宝泽雅水库导流洞 昆凝土堵头爆破拆除设计及振动影响 11 5 2 ．1 炮孔布置 爆破拆除设计中，采用断面分部开挖的施工程 序，以及短进尺、多循环的浅孔爆破技术。首先根据 现场施工条件，钻设深度为1 ．0I l l 、直径为4 2m m 的 炮孔进行爆破试验，根据爆破试验结果，调整爆破循 环进尺及最大单响药量。堵头段爆破开挖为先开挖 下部混凝土，然后扩挖上部混凝土，采用直孔掏槽，中 心设一个9 0 ～1 1 0m m 的大空孔 该空孔可一次钻成 贯通} 昆凝土堵头 ，布置8 个掏槽孑L ，分两段爆破掏 槽。爆破试验设计掏槽孔孔深均为1m ，崩落孔和周 边孔孔深取0 ．9m ，图3 a 为爆破拆除试验的炮孔布 置图，图3 b 为上部混凝土堵头扩挖炮孔布置图。 M S a 下部混凝土爆破网路设计示意图 a T h es k e t c hg r a p ho fd e t o n a t i n gn e t w o r ko ft h e l o w e rc o n c r e t ee x c a v a t i o nb l a s t i n g b 上部混凝土扩挖爆破网路设计示意图 b T h es k e t c hg r a p ho fd e t o n a t i n gn e t w o r ko ft h e u p p e rc o n c r e t ee x p a n s i o nb l a s t i n g 图31 ．0m 最大孔深方案爆破网路 设计示意图 单位e m F i g ．3 T h es k e t c hg r a p ho fd e t o n a t i n gn e t w o r ko f 1 ．0mb i g g e s th o l ed e p t h u n i t c m 2 ．2 装药结构与起爆网路 掏槽孔和崩落孔分别采用3 ．5 节和2 ．5 节 击3 2m m x1 5 0g 的卷装乳化炸药连续不耦合装药， 使用炮泥堵塞，采用导爆管雷管起爆。周边孔采用 西2 5m m x1 0 0g 2 0c m 的药卷装药，将每个药卷 分散为两小节，每个周边孔装药采用3 小节，采用空 气等间隔不耦合装药，每段间隔1 0c n l ，使用炮泥堵 塞，采用导爆索起爆。其中下部混凝土爆破开挖的 钻孔参数及装药参数分别见表1 。上部混凝土扩挖 与下部混凝土开挖的炮孔参数仅在孔数和对应的单 响药量略有不同。 采用塑料非电毫秒导爆管雷管微差起爆，先进行 直孔掏槽，然后依次起爆崩落孑L 和周边孑L ，其中光面 爆破孑L 由导爆索起爆，起爆网路见图3 。上部混凝土 的扩挖程序为从下到上依次起爆崩落孔，最后进行周 边孔爆破。试验中最大单响药量设计为3 ．0k g 。 基于现场爆破试验成果，在后续的混凝土爆破 拆除过程中，调整钻孔深度为1 ．5m ，最大单响药量 为5 ．0k g ，炮孔布置保持不变，起爆网路在图3 的基 础上稍作调整，顺利地完成了1 6m 长的} 昆凝土堵头 爆破拆除工作。 3 爆破振动安全监测及影响评价 为分析混凝土堵头拆除爆破振动对保护对象的 影响，在堵头拆除爆破施工过程中进行了振动监测。 施工期的爆破振动监测对象主要是大坝坝基、坝顶、 临近民房及公路边坡，并基于各部位的振动响应评 价爆破振动对保护对象的安全影响。 3 ．1 爆破振动安全控制标准及测点布置 按照国家和行业爆破安全控制标准，并基于多个 类似工程的爆破安全控制标准分析，结合泽雅水库泄 洪放空洞工程的特点，提出了适用于泽雅水库泄洪放 空洞工程施工的爆破安全控制标准，如表2 所示。并 基于爆破安全规程 G B 6 7 2 2 - - 2 0 1 4 国家标准和相 关行业规范的有关规定进行现场监测，在坝基、坝顶、 信号塔及民房处布置4 个测点 无线电信号塔与公路 边坡采用同一个监测点 ，测点布置如图2 所示，监测 混凝土堵头拆除过程中爆破振动。 3 ．2 监测结果及振动影响评价 混凝土堵头爆破施工过程中共进行爆破振动监 测1 8 次，获得7 2 个有效数据，各个保护对象的峰值 振动速度及相应的主频见表3 ，典型爆破振动波形图 如图4 所示。由表3 可知，泽雅水库大坝及其他各保 护对象处的振动速度均在爆破振动安全控制标准内， 而且布置在水库大坝上的渗流量、变形等静态监测参 数也未见异常变化。可知，导流洞混凝土堵头拆除爆 破振动未影响大坝及其他保护对象的安全。 万方数据 1 1 6爆破2 0 1 7 年3 月 表1混凝土堵头拆除爆破试验钻孔参数及装药参数表 T a b l e1 D r i l l i n gp a r a m e t e r sa n dc h a r g i n gp a r a m e t e r so fc o n c r e t ep l u gb l a s t i n gd e m o l i t i o n 表2 爆破开挖影响的保护对象及振动控制标准 T a b l e2P r o t e c t i o no b j e c ti nb l a s t i n ge x c a v a t i o n a n dv i b r a t i o nc o n t r o ls t a n d a r d s f 、O ．5 0 ’ 0 ．2 5 0 ‘- 0 ．2 5 盘一O ．5 0 O2 5 05 0 07 5 0 T ／m e _ ，m s a 水平径向 a L o n g i t u d i n a ld i r e c t i o n 02 5 05 0 07 5 01 0 0 0 n m e _ ，m s b 竖直向 b V e r t i c a ld i r e c t i o n 图4 典型爆破振动波形图 F i g ．4 R e c o r d e dt y p i c a lv e l o c i t y t i m e h i s t o r i e so fb l a s t i n gv i b r a t i o n 表3 保护对象的最大振动速度及主频 T a b l e3T h eb i g g e s tv i b r a t i o nv e l o c i t y a n df r e q u e n c yo fp r o t e c t i o no b j e c t 保护对象 堡垫堕鏖 峰值／ c m s 一 主频／H z 控制标准／ c m s 。 4 结语 通过采用短进尺、多循环的爆破技术，严格控制 爆破单响药量，采用爆破方法顺利拆除了泽雅水库 大坝坝肩正下方的导流洞混凝土堵头，并有效地控 制了爆破振动对水库大坝等建构筑物的影响。 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 ]高鹏，杨永全，许唯临．导流洞改建有压突扩泄洪洞 研究[ J ] ．四川大学学报 工程科学版 ，2 0 0 8 2 1 - 7 ． [ 1 ] G A OP e n g ，Y A N GY o n g q u a n ，X UW e i ．1 i n ．S t u d yo nt h e r e c o n s t r u c t i o no fd i v e r s i o nt u n n e li n t op r e s s u r es u d d e ne n l a r g e m e n tr e l e a s et u n n e l [ J ] ．J o u r n a lo fS i c h u a nU n i v e r s i t y E n g i n e e r i n gS c i e n c eE d i t i o n ，2 0 0 8 2 1 - 7 ． i n C h i n e s e 下转第1 2 3 页 8 4 O 4 8 o o 如 加 一．∞．g。一、蚤芑。_7避 万方数据 第3 4 卷第1 期张建平，费鸿禄，啦广建，等异型截面楼房定向爆破的关键技术和应用 1 2 3 上接第1 1 6 页 [ 2 ] 孙双科，刘之平，周胜，等．小湾水电站大型导流洞 改建泄洪洞研究[ J ] ．水力发电，2 0 0 1 1 2 6 3 1 ，6 8 ． [ 2 ] S U NS h u a n g k e ，L I UZ h i p i n g ，Z H O US h e n g ，e ta 1 ．S t u d y o nt h ee n g i n e e r i n go fd i v e r s i o nt u n n e lr e c o n s t r u c t i o nt o d i s c h a r g et u n n e lo fX i a o w a nh y d r o p o w e rs t a t i o n [ J ] ．W a t e rP o w e r ，2 0 0 1 1 2 6 3 1 ，6 8 ． i nC h i n e s e [ 3 ]王艳杰，江河．马来西亚巴贡电站导流洞改建工程 施工研究[ J ] ．黑龙江水利科技，2 0 1 0 4 6 8 ． [ 3 ] W A N GY a n j i e ，J I A N GH e ．R e s e a r c ho nt h ec o n s t r u c t i o n o ft h ed i v e r s i o nt u n n e lr e c o n s t r u c t i o np r o j e c to fB a g o n g s t a t i o ni nM a l a y s i a [ J ] ．H e i l o n g j i a n gS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y o fW a t e rC o n s e r v a n c y ，2 0 1 0 4 6 - 8 ． i nC h i n e s e [ 4 ] 朱华，李进，邓成发，等．隧道爆破对大坝振动影 响监测分析[ J ] ．工程爆破，2 0 1 3 S 1 2 0 2 3 ． [ 4 ] Z H UH u a ，L IJ i n ，D E N GC h e n g f a ，e ta 1 ．M o n i t o r i n ga n d a n a l y s i sf o rv i b r a t i o ni n f l u e n c eo ft h et u n n e lb l a s t i n go n d a m [ J ] ．E n g i n e e r i n gB l a s t i n g ，2 0 1 3 S 1 2 0 - 2 3 ． i n C h i n e s e [ 5 ]邓成发，许昌，葛国昌．大坝爆破振动响应评估分析 [ J ] ．长江科学院院报，2 0 1 2 4 2 6 2 9 ，3 9 ． [ 5 ] D E N GC h e n g f a ，X UC h a n g ，G EG u o c h a n g ．A s s e s s m e n t a n a l y s i so nt h ed a mb l a s t i n gv i b r a t i o nr e s p o n s e [ J ] ．J o u r n a lo f Y a n g t z e R i v e rS c i e n t i f i cR e s e a r c h I n s t i t u t e ， 2 0 1 2 4 2 6 - 2 9 ，3 9 ． i nC h i n e s e [ 6 ]宋信荣，冯俐，汤元昌．近区爆破对大坝及其基础的 影响[ J ] ．工程爆破，1 9 9 6 4 7 5 - 7 9 ． [ 6 ] S O N GX i n r o n g ，F E NL i ，T A N GY u a n - c h a n g ．B l a s t i n gi n f i u e n c eo nd a ma n di t sH e a l “ f o u n d a t i o nD a n j i a n g k o uw a t e r c o n s e r v a n c yp r o j e c t [ J ] ．E n g i n e e r i n gB l a s t i n g ，1 9 9 6 4 7 5 7 9 ． i nC h i n e s e [ 7 ] 朱奎卫，王科峰，李俊富，等．施工爆破对大坝已有静 态监测仪器的振动影响[ J ] ．工程爆破，2 0 1 4 3 5 3 5 5 ．4 2 ． [ 7 ] Z H UK u i w e i ，W A N GK e f e n g ，L IJ u n f u ，e ta 1 ．C o n s t r u c - t i o nb l a s t i n gv i b r a t i o ne f f e c t so nt h es t a t i cm o n i t o r i n gi n s t r u m e n ti n s t a l l e di nt h ed a m [ J ] ．E n g i n e e r i n gB l a s t i n g ， 2 0 1 4 3 5 3 5 5 ，4 2 ． i nC h i n e s e [ 8 ]中华人民共和国国家标准．G B6 7 2 2 - - 2 0 1 4 爆破安全 规程[ S ] ．北京中国标准出版，2 0 1 4 ． [ 9 ]杨伟俊．近区爆破对土石坝安全影响分析[ J ] ．水利与 建筑工程学报，2 0 1 2 3 1 7 8 1 8 1 ． [ 9 ] Y A N GW e i - j u n ．B l a s t i n gi m p a c ta n a l y s i so ns a f e t yo f e a r t h r o c kd a mn e a r b y 『J ] ．J o u r n a lo fW a t e rR e s o u r c e s a n dA r c h i t e c t u r a lE n g i n e e r i n g ，2 0 1 2 3 1 7 8 1 8 1 ． i n C h i n e s e 万方数据