中国水电建设集团十五工程局有限公司 陕西西安 710016
摘要：进水口围堰爆破拆除施工采用水上及内侧瘦身部分分期分区爆破，上部大斗容反铲、下部长臂反铲装渣，80t运渣船运渣；水下部分一次性爆破，250t钻爆挖渣船上配长臂反铲装渣，20m3泥驳船运渣的施工方案，通过对施工方案多次优化调整，以达到满足施工安全、质量控制要求，施工成本最低且符合各相关方要求的目的。
关键词：进水口围堰；水上；内侧瘦身；分期分区爆破；水下部分；一次性爆破；水上出渣
1.工程概况
南俄1（Nam Ngum 1）水电站位于老挝首都万象以北约70km湄公河左岸一级支流南俄河（Nam Ngum）干流上，南俄1水电站大坝工程为混凝土重力坝，最大坝高75m，电站装机容量为155MW，本次扩机工程装机容量为80MW，扩机采用岸塔式进水口，布置于右岸坝头上游约100m处。进水口围堰采用预留岩坎（18m）+重力式混凝土挡墙（8m）。
2.施工特点及难点
⑴ 预留岩坎背坡坡脚距离进水口闸墩前沿距离约5m，水下爆破最大水深18m，常规乳化炸药的感度及爆力急剧下降，需采用特种爆破器材。
⑵ 围堰预留岩坎内侧发育整体顺层节理，层厚约几十厘米，围堰顶部采用了两排长度9m的垂直锚筋桩、背坡采用了两排长度6m的预应力锚杆及4.5m垂直于岩面的系统锚杆加强支护。
⑶不具备陆上出渣条件，爆渣拉运须采用水上出渣的作业方式。
⑷根据该工程要求进水口引渠渠底板不得残留石渣。
⑸根据相关规范要求，进水口围堰爆破拆除过程中爆破振动、水击波、飞石等不得对进水口拦污栅、闸门、临近边坡、大坝及开关站等造成破坏性影响。
3.围堰爆破拆除方案
经过多次优化后及多次专家方案讨论评审会意见，最终确定围堰爆破拆除施工技术方案：第Ⅰ期：混凝土挡墙爆破拆除；第Ⅱ期：围堰顶部及内侧上部瘦身爆除（EL206m～EL197m）；第Ⅲ期：内侧底部瘦身（EL197m～EL188m）及周边预裂爆破；第Ⅳ期：围堰剩余部分爆破拆除（EL203m～EL193m）。（其中：第Ⅱ期拆除分围堰瘦身（Ⅱ-1期）和顶部拆除（Ⅱ-2期）；第Ⅳ期拆除时分堰前瘦身（Ⅳ-1期）和水下一次性爆破（Ⅳ-2期））。
3.1混凝土挡墙拆除（Ⅰ期）
混凝土挡水墙拆除采用预埋水平φ45mmPVC管作为爆破孔的方案，预埋间距70cm，排距100cm，上游端部距挡墙边线30cm，可既节约成本，又可保证成孔质量，并加快施工进度。挡水墙爆破按设计混凝土结构缝共分成6个爆区进行爆破，每个爆区15～20m，采用光面爆破，装药直径φ32mm，线装药密度约600g/m，堵塞长度0.3m，孔内导爆索连接，每4孔导爆索由Ms2雷管起爆，排间由Ms5雷管起爆。爆破起爆网络详见图4-1，需用爆破器材见表4-1。
3.2围堰上部瘦身（Ⅱ期）
EL206m～EL203m岩坎顶部宽度约12m，底部约21m，开挖长度80m，计划采用手风钻，分3层钻孔，孔径φ42mm、间排距1.5m× 1.2m、孔深3m（见图4-2）。EL206m～EL203m每排13孔（其中2-1期8孔，2-2期5孔），单孔药量2kg，最大单响药量16kg（根据爆心距保护对象距离、爆破振动控制振速等参数计算、调整），共65排，上下游各分 6次爆破；EL203m～EL197m围堰瘦身宽度约10m，平均长度约67m，分两层钻爆，每层每排7孔，单孔药量2kg，最大单响药量14kg，共55排，可分为5次爆破。
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3.3预裂爆破及围堰底部内侧瘦身（Ⅲ期）
在进水口开挖线底部沿设计边界及在EL197m～EL188m围堰两端边界布置在水平预裂孔，EL203m平台围堰两端边坡布置垂直或斜预裂孔，孔距0.5m，孔径76mm，孔深10m～11.5m（具体视地质情况而定），药卷直径φ32mm，堵塞长度1.0m，线装药密度600g/m，单孔装药量约6kg～7.5kg，2孔一响，最大单响药量15kg，预裂分段延时间隔17ms、共156孔78段、总延时1309ms，预裂爆破起点延时1700ms，采用高精度数码雷管。预裂爆破炮孔布置及网络连接图见图4-2。EL197m～EL188m围堰瘦身削薄开挖宽度10.25m、开挖平均长度约50m（上排长55m，下排长45m），孔径90mm、孔排距1.5m×1.5m、最大孔深11.5m，上排36孔、下排28孔，共布置163孔（见图4-2）。围堰瘦身爆破自远离原大坝一侧向靠近大坝一次起爆，采用奥瑞卡公司生产的数码雷管进行起爆，分段时差17ms，总延时160×17=2720ms。
3.4岩坎水下爆破拆除（Ⅳ期）
围堰EL203m～193m高程剩余部分岩坎分两期爆破拆除（Ⅳ-1期和Ⅳ-2期）。Ⅳ-1期在水下爆破试验阶段结合水下爆破试验在250t钻爆、装渣两用船上采用2台GY-2A钻机钻孔，边钻孔边装药，分区分次爆破拆除，待水下爆破全部完成后再清渣；Ⅳ-2期采用2台GY-2A钻机（加配履带）陆上造孔、装药爆破，钻孔深度11.5m（含超钻1.5m），钻孔直径为φ90mm，孔距（0.8m～1.5m）、排距1.5m，陆上钻孔每排约11孔、55排，共593孔。
采用大规模数码雷管起爆，孔间时差17ms，采用水下敏感度较高的防水炸药、起爆弹、防水导爆索以及数码雷管起爆。。
3.5爆渣拉运
结合爆破施工进度，采用反铲装泥驳船运输指制定地点的出渣方式，上部采用CAT320D反铲装渣，下部采用PC360加装0.4m3长臂铲斗装渣。
4.爆破安全控制
4.1爆破振动控制
爆破振动是围堰拆除工程中危害最大的爆破负面效应，爆破振动控制的关键是对爆破振速的控制，而实际施工时主要是控制爆破最大单响药量以达到控制爆破振速的目的。
4.2水击波控制爆破
根据水击波超压计算分析，进水口围堰拆除时，水击波对大坝、原厂房、开关站及中控室均不会产生影响（远小于0.11MPa超压警戒值），可以不做专项做防护；对于新建进水口闸墩、闸门，水击波超压ΔP=0.2～0.3Mpa，均超出了水击波超压规范要求的控制标准，需要做专项防护措施。
控制水击波危害的关键是降低炸药单耗和对最大单响药量的控制，在爆破前要严格控制孔口堵塞质量，保证装药不得露出孔外。同时在闸门前遮挡刚柔结合的防护结构，可以完全切断水击波传播路线，对闸门及混凝土起到安全保护作用。
4.3空气冲击波及噪声
水下爆破拆除不会产生空气冲击波及噪音，围堰混凝土拆除和预留岩埂第一层拆除均在干地施工，爆破拆除时会产生空气冲击波及噪音，需采取一定措施加以控制。
4.4爆破飞石
由于围堰距新建进水口闸墩、拦污栅距离较近（5～20m），在个别飞石危害范围内，因此，在施工过程中必须采取有效的防护措施，避免个别飞石对其产生损伤和危害。
进水口围堰拆除爆破飞石的防护措施如下：
⑴ 爆体覆盖：在混凝土挡水墙上铺设装砂编制袋，在爆源处控制飞石；
⑵ 装药、连线后，采用沙袋等柔性材料对孔口表面进行覆盖，以减少个别飞石；
⑶ 被保护对象的遮挡与覆盖：采用竹跳板、砂袋等遮挡、覆盖进水塔建筑物的顶部、边墙与底板；
⑷ 采取多钻孔、少装药，增加爆破孔堵塞深度，以降低飞石规模和飞石距离。
5为了确保安全，安全警戒范围不小于300m，爆破时，施工人员及设备必须撤至安全区，对那些无法撤离的设备及其他需保护的对象则需进行合理的防护。
论文作者:姬红卫,张利红
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第20期
论文发表时间:2017/12/29
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