水利工程论文-导流隧洞进口堰前引渠水下爆破施工技术.doc水利工程论文-导流隧洞进口堰前引渠水下爆破施工技术.doc

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水利工程论文导流隧洞进口堰前引渠水下爆破施工技术摘要小湾水电站导流隧洞进口围堰堰外引渠水下爆破开挖采用了目前国内较为先进的孔内延时,孔外微差的爆破技术,整个爆破区分为多段起爆,从而达到高单耗,低单响药量的控制目的,将质点的最大振动速度控制在允许范围内,有效保证了围堰、围堰岩埂灌浆帷幕区及进水塔等建筑物的安全,为导流隧洞顺利导流提供了保证。本文对导流隧洞进口围堰堰外引渠水下爆破方案的有关参数和震动监测等进行描述。关键词导流隧洞围堰堰外引渠水下爆破安全振动监测UNDERWATERBLASTINGEXECUTIONTECHNIQUEOFGUIDEDITCHAHEADOFWATERCONVEYANCETUNNELABSTRACTANEWADVANCEDBLASTINGTECHNIQUEINCHINA,DELAYINHOLEANDSEQUENCEOUTHOLEBLASTINGTECHNIQUE,WASADOPTEDINUNDERWATERBLASTINGEXCAVATIONOFGUIDEDITCHAHEADOFWATERCONVEYANCETUNNELATXIAOWANHYDROPOWERSTATION,THEREBYTHECONTROLLINGAIMOFHIGHEXPLOSIVERATEANDLOWSINGLEDYNAMITEWEIGHTWASACHIEVED,THEMAXIMALPARTICLEVIBRATIONVELOCITYWASCONTROLLEDINALLOWABLERANGE,GUARANTEEDTHESAFETYOFCOFFERDAMANDROCKDAMANDENTRANCEWATERTOWERANDSOON,PROVIDEDPOWERFULGUARANTEEFORTHESUCCESSFULGUIDEWATEROFTHEGUIDETUNNELTHEPAPERDESCRIBEDTHERELATIONALPARAMETERSANDVIBRATIONTESTOFTHEUNDERWATERBLASTINGOFGUIDEDITCHAHEADOFWATERCONVEYANCETUNNELKEYWORDSWATERCONVEYANCETUNNEL,GUIDEDITCHAHEADOFCOFFERDAM,UNDERWATERBLASTING,SAFEVIBRATIONTEST1工程概况小湾水电站位于云南省西部南涧县与凤庆县交界的澜沧江中游河段,系澜沧江中下游河流规划八个梯级水电站中的第二级,小湾水电站导流隧洞进口围堰堰外引渠开挖参数为1#导流隧洞宽266M;2#导流隧洞宽266M~3835M,中墩保留宽208M;引渠底板开挖高程为988M。导流隧洞堰外引渠开挖长度(水流方向)为26~35M。2003年11月下旬实测流量为730M3/S,枯水期水位为10037M高程,围堰前期部分堰外引渠开挖至996~998M高程,为提供F5沟出渣通道,将围堰外侧回填至1016M高程形成出渣道路,为减少钻孔难度及工程量,根据澜沧江水位将堰外堆渣体平台高程降至1004M高程,再进行水下爆破钻孔施工。但回填石渣深度仍有3~15M左右。导流隧洞进口1堰外引渠Ф115MM预裂孔57个,爆破孔245个,设计孔深176M;2堰外引渠Ф115MM预裂孔35个,爆破孔288个,设计孔深176M。设计总钻孔深度为11000米,其中回填土中钻孔深度约为5375米,水下岩石钻孔深度约为5625米。从2004年1月21日至2004年2月14日进行导流隧洞进口围堰堰外引渠预裂孔钻孔及爆破施工;2004年2月15日至2004年3月23日进行导流隧洞进口围堰堰外引渠主爆区钻孔及爆破施工,施工强度达到268M/天。2爆破方案选择因进口堰外引渠爆破开挖纵深较长,达到26~35M,一次起爆药量较大,为保证围堰、预留岩埂及进水塔建筑物的安全,考虑了两种方案根据综合考虑,最后确定每条洞堰外引渠爆破区一次爆破,既能保证工期,又能通过爆破网络减少对周围建筑物安全影响,满足工程需要。3预裂爆破震动前期监测预裂孔施工采用英格索兰MZ200及阿特拉斯PC460、HF460三台多功能钻机进行炮孔钻孔施工,人工装药爆破。根据测量放出的炮孔位置固定好地质钻机,调整钻机钻杆角度,使其满足设计要求。在回填石渣内钻孔时为防止塌孔,钻机需跟管钻进,钻孔结束后,通过钢管套管往孔内插入一根硬质PVC塑料管,将硬质塑料管引出施工平台以上30CM左右,管口采用彩条布包裹,防止石渣及杂物进入管内,引起炮孔堵塞,拔出钢管套管。PVC塑料管接口部位采用硬质接头,以防止相邻孔钻进时石渣挤压引起接口错位,影响爆破装药。炸药通过PVC塑料管进行装填,按设方案概述优点缺点每条洞堰外引渠爆破区分两区爆破1、有效减少一次起爆药量;2、爆破网络连接相对简单;3、可提供后区爆破有效及准确的临空面;4、对周围建筑物安全影响较小。1、前区爆破对后区爆破孔破坏防护困难,有可能造成后区爆破区前几排爆破孔无法装药;2、施工工期长,很难保证在枯水期施工完成,对导流隧洞分流影响巨大。每条洞堰外引渠爆破区一次爆破1、不存在前后区爆破影响问题;2、爆破孔网参数相对一致、简单,钻孔易于控制;3、可通过爆破网络连接、起爆顺序及后冲方向减少对周围建筑物安全影响;4、施工工期相对较短,满足施工工期要求,为导流隧洞分流提供有效保证。1、一次起爆药量较大;2、爆破网络连接复杂,网络防护困难;3、需通过造孔记录推断爆破临空面位置;4、对周围建筑物安全影响较大。计爆破参数要求将炸药绑在竹条上,使药包能放置在炮孔底部。预裂孔布孔及装药参数如下孔径Ф115MM,孔距80CM,所有炮孔均超深15M;预裂孔装Ф32MM药卷,线装药密度为0364KG/M。1堰外引渠Ф115MM预裂孔57个,设计孔深176M;2堰外引渠Ф115MM预裂孔35个,设计孔深176M。进口围堰外引渠开挖后,围堰仍需渡过一个汛期,因此,为保证围堰及预留岩埂安全渡汛,堰外预留80米岩埂区不清除(与围堰同时拆除),沿预留开挖线打预裂孔,预裂孔坡向江心取101角度,用以有效减少爆破质点震动对预留岩埂及防渗区的破坏,进而保证岩埂的完整性和防渗性,同时进行爆破震动安全监测,通过监测数据利用爆破振动一元回归公式可求得岩石爆破水平径向、垂直向、水平切向的K值及Α值,用于堰外引渠主爆区及围堰拆除时单响药量控制计算。为缩短工期和减少预裂孔爆破对爆破孔影响,进口堰外先进行1引渠预裂孔施工,在1引渠预裂孔装药爆破同时进行2引渠预裂孔钻孔施工两次预裂爆破观测测点布置图见下图11引渠预裂孔测点布置图其中710测点为预埋测点,测2个方向;其它均测3个方向22引渠预裂孔测点布置图其中5测点为预埋测点,测2个方向。其它测3个方向。通过监测数据显示1引渠爆破振动沿水平距离衰减趋势水平径向105CM/S(堰后底,20M)12CM/S(中墩底,36M);垂直向61CM/S19CM/S;水平切向86CM/S23CM/S;2引渠爆破振动沿水平距离衰减趋势水平径向14CM/S(灌浆区地表,距离83M)22CM/S(中墩底,距离33M);垂直向748CM/S315CM/S;水平切向856CM/S232CM/S。根据以上数据进行的爆破振动一元回归公式水平径向(拟用于围堰振动控制)K549,Α147、垂直向(拟用于中墩振动控制)K156,Α078、水平切向(拟用于中墩振动控制)K187,Α087。4主爆破爆破技术41爆破区钻孔及装药主爆破区钻孔及装药方法与预裂爆破方法相同,为减小一次起爆药量,尽量减少爆破对预留岩体的破坏,采用孔内延时,孔外微差爆破网络,爆破自江边向围堰方向,一次钻爆到设计高程,采用乳化炸药、防水导爆索等防水爆破材料,且每个炮孔装四发MS15段雷管,确保一次爆破成功。为使回填石渣内大块孤石亦得到解炮,爆破孔装药需做调整,在完整岩石炮孔内连续装Ф80MM药卷,回填石渣炮孔内连续装Ф50MM药卷,两种炸药间采用中砂堵塞80CM,以保证岩石内炸药暴力完全作用于岩石,为解决爆破孔内两种炸药不能同时起爆,致使后爆炸药被先爆炸药压实,产生拒爆现象,在爆破孔内两种炸药装药区段绑扎一根导爆索,将爆破孔内两部分炸药联为一体。42爆破区爆破孔网参数根据以往工程经验及预裂爆破震动监测数据进行的爆破振动一元回归公式得出的岩石参数,爆破布孔参数如下爆破孔孔径Ф115MM,孔距180CM,排距180CM,所有炮孔均超深15M。1堰外引渠Ф115MM预裂孔57个,爆破孔245个,设计孔深176M;2堰外引渠Ф115MM预裂孔35个,爆破孔288个,设计孔深176M。设计总钻孔深度为11000米,其中回填土中钻孔深度约为5375米,水下岩石钻孔深度约为5625米,当最外一排炮孔位置岩石面距底板开挖988M高程大于1~15M时,炮孔仍需向江心方向继续延伸,直至岩石面距底板开挖面985M高程在1~15M时不再增设下一排相对应的炮孔。爆破网络采用孔内外微差毫秒延期复式爆破网络,为使爆破一次成功,加大起爆网络可靠性,孔外爆破网络雷管均采用双雷管,爆破孔内布置四发MS15段非电起爆雷管,以保证完全起爆。为防止孔外起爆网络雷管爆炸时飞起的石子打断起爆网络,在雷管外部用硬质塑料管包裹,尽量减少石子飞起几率。爆破装药参数爆破孔岩石部位连续装Ф80MM药卷,爆破单耗为176KG/M3,堆渣体部位连续装Ф50MM药卷,爆破单耗为067KG/M3,单孔装药量为12~94KG,根据预裂爆破震动质点数据采用一元回归公式反推可求得岩石爆破水平径向、垂直向、水平切向的K值及Α值,通过计算确定最大单响药量控制在100KG以内时,周围建筑物的爆破振动质点速度满足规范要求。为尽量将预留岩埂及围堰处的爆破质点震动速度控制在允许范围内,距预留岩埂及围堰15M范围内的爆破孔均采用一孔一响,其余爆破孔为两孔一响。本次爆破单响最大药量控制在100KG以内,1引渠爆破装药量约为11401KG,2引渠爆破装药量约为18610KG。2#堰外引渠一次爆破纵深较深,且一次起爆药量较大,为尽量减少爆破对围堰及预留岩埂防渗帷幕灌浆区破坏,将爆破反冲方向调整为冲向上游侧山体上。爆破网络见下图43主爆区爆破振动监测主爆区爆破时需要监测的重点建(构)筑物包括围堰堰体、围堰防渗体、进水塔中墩边墩。监测目的监测爆破在需要保护的建(构)筑物基础或“身体”产生的质点振动速度,作为评估爆破对其产生影响程度的依据;同时,获得爆破振动沿导流洞中心线方向的传播规律,为后期的围堰拆除积累资料。为了达到以上目的,在1和2#围堰堰体防渗体各布置2个内部测点,监测爆破在防渗体内部产生的质点振动速度;在1#导流洞进水塔中墩的基础和顶部各布
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