科技創(chuàng)新
TECHNOLOGICAL INNOVATION
長江三峽水利樞紐三期上游碾壓混凝土圍堰拆除爆破成功
發(fā)布時間：
2009-10-22 17:32
來源：
長江三峽水利樞紐三期上游碾壓混凝土圍堰
拆除爆破成功
長江三峽水利樞紐三期上游碾壓混凝土圍堰于2006年6月6日16時進(jìn)行了爆破拆除，實際總裝藥量191.3噸，爆破總延期時間12.888s，共分了961段，爆破總方量18.6萬米3，爆破拆除取得成功。
本次拆除爆破規(guī)模、爆破難度和重要性在國內(nèi)外圍堰拆除史上均無先例。
1、工程概況
三峽工程三期上游碾壓混凝土圍堰和下游土石圍堰與縱向混凝土圍堰共同形成三期基坑，為右岸廠房壩段及電站廠房干地施工創(chuàng)造條件，保證三期工程安全施工。同時，三期橫向碾壓混凝土圍堰與縱向圍堰及其以左的大壩共同擋水(135m水位，攔蓄庫容124億m3，水位140m庫容147億m3)，以保障永久船閘通航和左岸電站發(fā)電。設(shè)計擋水位135.4m，保堰水位139.8m。目前，圍堰按不超過139m水位運行。
三期上游碾壓混凝土圍堰平行于大壩布置，橫向圍堰軸線位于大壩軸線上游114m，其右側(cè)與右岸白巖尖山體相接，左側(cè)與混凝土縱向圍堰上縱堰內(nèi)段相連。橫向圍堰軸線總長546.5m，從右至左分為右岸坡段(2號～5號堰塊，長106.5m)、河床段(6號～15號堰塊，長380m)和左接頭段(長60m)；縱向圍堰上縱堰內(nèi)段軸線總長122m。
三期碾壓混凝土圍堰為重力式結(jié)構(gòu)型式。堰頂寬度8m，堰體最大高度121m。迎水面高程70m以上為垂直坡，高程70m以下為1:0.3的邊坡；背水面高程130m以上為垂直坡，高程130m至50m為1:0.75的臺階邊坡，其下為平臺。
鑒于右岸廠房壩段和右岸非溢流壩段混凝土施工進(jìn)度提前，在2006年5月20日已澆筑至壩頂高程185m，汛期具備大壩擋水條件。三峽樞紐工程可提前(2006年汛期)運行發(fā)揮部分防洪效益，確定2006年汛期由大壩擋水，因此可提前結(jié)束圍堰擋水發(fā)電期，向初期運行期過渡，為此需將三期上游碾壓混凝土圍堰予以拆除。
由于左岸電站14臺機組全部投產(chǎn)發(fā)電，大壩全線擋水運行，右岸電站廠房正在緊張施工之中，堰前擋水水位為高程135m。因此，要求拆除爆破施工必須確保大壩、電站廠房及其它重要設(shè)施的安全。
2、爆破拆除規(guī)模
為滿足三峽工程右岸電站12臺機組投產(chǎn)發(fā)電的要求，三期上游圍堰需拆除至110m高程，拆除高度為30m（從高程140m～110m）；經(jīng)水力學(xué)模型試驗，圍堰拆除范圍為：右岸5號堰塊，長40m；河床段6號～15號堰塊，長380m；左連接段，長60m，拆除總長度為480m。
3、爆破拆除方案
根據(jù)圍堰結(jié)構(gòu)特點和堰前水下地形，經(jīng)充分論證，三期RCC圍堰爆破拆除方案為：河床段（7#~15#堰塊）采用傾倒爆破，右岸坡段5#堰塊和左連接段采用鉆孔爆破方案，6#堰塊采用傾倒與鉆孔爆破相結(jié)合的方案。
傾倒爆破部分利用修建圍堰時預(yù)留的藥室和炮孔進(jìn)行裝藥，在6#～15#堰塊共預(yù)埋藥室354個，其中1#藥室178個，2#藥室78個，3#藥室98個；1#、2#、3#單個藥室設(shè)計裝藥量分別為60kg、690kg、160kg。在高程109.7m處預(yù)埋有376個斷裂孔。
為減小堰塊觸地產(chǎn)生的振動，以每一個堰塊作為傾倒單元（其中15#、14#堰塊為一個傾倒單元），并在每個堰塊分界處布置了一排切割孔，共布置8列切割縫。
為確保爆破不對大壩等建筑物的影響，對爆破振動、水擊波、飛石等進(jìn)行嚴(yán)格控制。
爆破振動的控制措施：嚴(yán)格控制爆破單響藥量，并采用目前世界上最先進(jìn)的數(shù)碼雷管，對爆破段與段之間的時差進(jìn)行精確控制。本次爆破共使用數(shù)碼雷管2506發(fā)，這也是首次將數(shù)碼雷管應(yīng)用到國內(nèi)爆破工程中，一次使用的規(guī)模處于世界領(lǐng)先水平。
爆破水擊波的控制措施：除嚴(yán)格控制爆破單響藥量、加強堵塞質(zhì)量、對裸露在水中的導(dǎo)爆索進(jìn)行覆蓋外，還在大壩前布設(shè)了一道氣泡帷幕，對水擊波進(jìn)行削減，從而確保大壩、閘門等建筑物的安全。
爆破總的起爆順序為：左連接段深孔爆破→15#～6#傾倒爆破→5#～6#深孔爆破；一次爆破的延期時間、分段數(shù)為目前國內(nèi)之最。
4、爆破方案的前期研究
由于圍堰距大壩等重要建筑物近、拆除工程量大、工期緊、且拆除堰體絕大部分處于水下，拆除難度大，為加快圍堰拆除進(jìn)度，減少鉆孔工作量，盡可能減少水下出渣量，在2001年中國長江三峽工程開發(fā)總公司（簡稱三峽總公司）委托長江科學(xué)院等單位對其拆除爆破方案進(jìn)行了研究，研究結(jié)論：河床段（6~15#堰塊）推薦采用爆破傾倒方案、三期上游圍堰已建部分（右岸坡段、左連接段）采取鉆孔爆破方案。
2003年，三期碾壓混凝土圍堰在澆筑時預(yù)留了爆破藥室和斷裂孔。
2004年，三峽總公司為了提高傾倒爆破方案的可靠性，又委托長江科學(xué)院對三峽碾壓混凝土橫向圍堰傾倒爆破拆除方案進(jìn)行試驗研究工作，研究內(nèi)容包括爆破器材及起爆網(wǎng)絡(luò)可靠性試驗、爆破地震效應(yīng)研究、定向傾倒可能性及觸地震動研究等。
2005年，長江科學(xué)院和長江設(shè)計院做了大量的調(diào)研、試驗與研究工作，進(jìn)行了1∶100圍堰模型傾倒試驗和1∶10圍堰模型傾倒和混凝土試塊爆破試驗等，試驗表明：預(yù)埋藥室是能形成傾倒缺口的，并且圍堰堰塊能按設(shè)計要求定向傾倒；圍堰傾倒在壩前產(chǎn)生的涌浪高度為2.33m，不會對大壩產(chǎn)生影響，在正對圍堰沿鳳凰山坡處產(chǎn)生的涌浪最大爬高為4.2m等結(jié)論。
2006年元月，由長江科學(xué)院和長江設(shè)計院編制的《長江三峽水利樞紐三期RCC橫向圍堰爆破拆除試驗研究總報告》，包括了火工材料選型、安全允許標(biāo)準(zhǔn)、爆破振動及水擊波、爆破涌浪影響、安全防護(hù)等研究成果，為《長江三峽水利樞紐三期上游圍堰拆除爆破設(shè)計》提供了必要的試驗資料。三峽總公司在實施前，多次主持召開了專家論證會，為該方案的完善做出了很大貢獻(xiàn)。
5、實際爆破效果
起爆指令發(fā)出后，停留了約30s第1孔才開始起爆，這是由于一次起爆的數(shù)碼雷管數(shù)量比較多、起爆使用了主副兩個起爆器，在起爆指令發(fā)出后各個數(shù)碼雷管與編碼器、編碼器與起爆器之間還有一個相互通訊的過程造成的。
起爆后，左連接段深孔部分從中部向兩側(cè)順序爆破，從第3000ms開始，依次從左岸向右岸爆破，堰塊按設(shè)計意圖依次傾倒，至9264ms， 5#、6#堰塊從右向左順序爆破。煙霧散盡后，發(fā)現(xiàn)15#堰塊未傾倒，其余部分完全達(dá)到設(shè)計要求。實測爆破振動、水擊波、涌流、動應(yīng)變、壓水等項目的監(jiān)測成果表明：爆破沒有對大壩等周圍建筑物產(chǎn)生不利影響。對于15#堰塊進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)：從拉至堰頂?shù)?#、2#、3#藥室的41發(fā)數(shù)碼雷管未爆。進(jìn)一步調(diào)查證實：負(fù)責(zé)數(shù)碼雷管起爆系統(tǒng)的ORICA數(shù)碼雷管專家承認(rèn)未爆的這一組數(shù)碼雷管是由于他們的操作失誤造成的。15#堰塊的數(shù)碼雷管經(jīng)重新接通后，于6月9日下午順利實施傾倒爆破。
從圍堰爆破的整體效果來看：爆破設(shè)計思路、爆破參數(shù)、起爆網(wǎng)路等設(shè)計都是合理的，爆破是成功的。
（長江科學(xué)院趙根供稿）
相關(guān)下載