爆破技术在英那河水库扩建工程中的运用
张延成 2006-02-16
摘要：英那河水库扩建工程为在原浆砌石重力坝上加高培厚，文章介绍了定向爆破技术在扩建工程中的应用。
关键词：爆破 英那河水库 扩建工程
１、概况
英那河水库位于辽宁省大连市庄河地区的英那河中游，是一座以农业灌溉为主的中型水库。最大库容6053万ｍ３。工程始建于1972年，1974年建成蓄水，坝型为浆砌石重力坝，最大坝高２８ｍ，坝长276ｍ。为了满足大连城市供水的需要，大坝于2001年5月进行扩建，在原有的大坝上加高培厚，扩建后坝长346.6ｍ。其中左挡水坝段长123.33ｍ，右挡水坝段长108.27ｍ，溢流坝长115ｍ；挡水坝坝顶高程为83.1ｍ，比原坝增高15.1ｍ，溢流堰顶高程72.60ｍ，比原坝增高13.60ｍ，坝底扩宽11.12ｍ，既由原坝25.54ｍ扩至36.66ｍ。总库容为2.87亿ｍ3，扩建后的水库为大Ⅱ型水库。具体剖面如下所示：
扩建工程要在原坝基础上进行加宽、培厚，所以要对基础进行扩宽开挖，对老坝原有砼进行拆除。
施工区岩石为细粒角闪石黑云母花岗闪长岩（Ｔ3ｊ）和似斑状花岗岩（Ｔ3Ｑ），坝基除微风化～未风化外，尚有部分为弱风化岩，还有（ｆ1，ｆ2）的断层破碎带及断层影响带。
２、开挖主要措施
溢流坝扩建基础开挖采用手风钻浅孔按保护层开挖施工，建基预留50ｃｍ保护层进行风镐或人工撬挖，与老坝结合部位采取防震措施，并小药量松动爆破。
下游挑流鼻坎部位大体积砼（桩号0+22－0+26）采取爆破法施工。
2.1．溢流坝扩建基础开挖
爆破施工采用火花起爆方式，毫秒微差导爆管联接，炸药采用乳化炸药。为了减轻爆破地震效应对老坝体的影响，在扩建基础开挖时，距老坝下游边界2米处布设垂直防震孔一排。（该2米范围采用人工撬挖）；防震孔直径42ｍｍ，间距20ｃｍ。施工时先进行距老坝5ｍ以外的下游石方开挖，然后用防震孔做预裂孔进行老坝下游边界25ｍ范围的施工。与老坝体结合部位采取防震措施，并小药量松动爆破。爆破分层高度为1.0ｍ。爆破分区见2－1－1溢流坝段开挖分区示意图。
爆破参数如下表所示：
（1） 一般松动爆破参数
浅孔爆破施工采用手提式手风钻打垂直孔，分层高度1.0ｍ，每一爆区沿坝横方向为1ｍ，爆破参数如下：
表2－1－1
钻孔深度 （ｍ） 底板抵抗线 （ｍ） 炮孔间距 （ｍ） 炮孔排距 （ｍ） 单孔装药量 （ｋｇ） 总药量 （ｋｇ） 1.2 1.0 1.0 0.8 0.30 24
钻孔深度
（ｍ）
底板抵抗线
（ｍ）
炮孔间距
（ｍ）
炮孔排距
（ｍ）
单孔装药量
（ｋｇ）
总药量
（ｋｇ）
1.2
1.0
1.0
0.8
0.30
24
（２）浅孔预裂爆破参数
浅孔预裂爆破包括防震孔兼作预裂孔施工及建基面水平预裂施工。防震孔间距２０ｃｍ，作预裂孔时装药孔间距为40ｃｍ，中间不装药孔作导向孔，按开挖分区每一预裂区预裂长度沿坝横方向为10ｍ，为减轻爆破的地震效应，爆破时分两段进行。爆破参数如下：表2－1－2
孔径 （ｍｍ） 炮孔间距 （ｃｍ） 不偶合系数 线装药密度 （ｇ/ｍ） 孔口不装药长度 （ｍ） 同段预裂爆破总药量 （ｋｇ） 42 40 2.63 225 0.4 3.69
孔径
（ｍｍ）
炮孔间距
（ｃｍ）
不偶合系数
线装药密度
（ｇ/ｍ）
孔口不装药长度
（ｍ）
同段预裂爆破总药量
（ｋｇ）
42
40
2.63
225
0.4
3.69
水平建基面预裂施工时，设计水平预裂孔深为1.0ｍ，为减轻爆破地震效应，爆破时分两段进行。爆破参数如下：
表2－1－3
孔径 （ｍｍ） 炮孔间距 （ｃｍ） 不偶合系数 线装药密度 （ｇ/ｍ） 同段预裂爆破总药量 （ｋｇ） 40 50 2.63 240 2.4
孔径
（ｍｍ）
炮孔间距
（ｃｍ）
不偶合系数
线装药密度
（ｇ/ｍ）
同段预裂爆破总药量
（ｋｇ）
40
50
2.63
240
2.4
2.2．原溢流坝段挑流鼻坎大体积砼拆除
挑流鼻坎部位砼拆除施工时，先沿拆除轮廓线预留20ｃｍ处布设防震孔一排，孔距１５ｃｍ，孔深2.5ｍ，然后进行松动爆破区切断钢筋及钢筋砼的松动爆破，最后利用防震孔作为切割爆破孔进行切割爆破。拆除施工按两作业面分向两岸方向同时进行施工采用ф38气腿式手风钻钻孔，导爆管进行微差爆破控制，炸药采用乳化炸药。该爆破如2.2－1图所示，分为减弱松动爆破区，切割爆破区及凿除区。凿除区为20ｃｍ，切割爆破区厚50ｃｍ，与凿除区共同组成保留砼在松动爆破时的保护层。其爆破参数如下表：
表2－2－1：
孔号 抵抗线 （ｃｍ） 炮孔倾角 孔距 （ｃｍ） 孔深 （ｃｍ） 装药量 （ｇ） 装药方式 Ⅰ号 50 70° 65 70 225 一节 Ⅱ号 50 70° 65 100 300 一节 Ⅲ号 50 70° 65 140 375 一节 Ⅳ号 50 60° 65 170 375 二节 Ⅴ号 50 60° 65 200 400 二节 切割孔Ⅵ 50 50° 15 250 150 三节
孔号
抵抗线
（ｃｍ）
炮孔倾角
孔距
（ｃｍ）
孔深
（ｃｍ）
装药量
（ｇ）
装药方式
Ⅰ号
50
70°
65
70
225
一节
Ⅱ号
50
70°
65
100
300
一节
Ⅲ号
50
70°
65
140
375
一节
Ⅳ号
50
60°
65
170
375
二节
Ⅴ号
50
60°
65
200
400
二节
切割孔Ⅵ
50
50°
15
250
150
三节
注：切割爆破时切割孔装药间距为30ｃｍ。
装药：Ⅳ、Ⅵ号孔采用导爆索下孔二节间隔装药方式。因钢筋处于上部，故上部适当多分配一些药量，由上至下按0.6ｇ、0.4ｇ，堵孔长度为40ｃｍ。
联线：导爆管联接分段起爆，控制最大一响药量不超过1.2ｋｇ。各排炮孔同段导爆管下孔，各排炮孔间分段微差，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ排孔每排3孔共9孔为一组，其中Ⅳ、Ⅴ排孔每排2孔共4孔为一组，Ⅵ排孔（切割孔）5孔为一组，组间分段微差。
起爆：爆破施工时，先进行第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三排孔施工，然后进行Ⅳ、Ⅴ排孔施工，最后进行Ⅵ排孔（切割孔）施工。每一爆区长约30ｍ。
３、安全监测
3.1．爆破实验
为了保证在新建结构的施工过程中不会对原建大坝产生破坏影响，特别是为了重点保护老坝体上游防渗墙不受破坏（防渗墙仅1ｍ，高18ｍ，桩号0+1.0）。爆破施工过程中委托大连理工大学振动与强度测试中心进行的砼拆除的监测工作，以施工期大坝安全，并根据监测结果调整爆破参数。
爆破实验分别在桩号0+119～0+124、0+124～0+130及0+130～0+135处进行。
3.2．爆破监测结果
在砼爆破拆除过程中进行爆破震动反映实测数据如下：
桩号0+119～0+124段挑流面爆破震动反映实测结果表3－2－1
测点位置
拾振方向
同组最大药量
（ｇ）
爆心距
（ｍ）
最大反映振速
（ｃｍ/ｓ）
挑流面底
水平
2100
10
1.9
挑流面中间
水平
18
1.5
闸门底
水平
25
1.0
闸门底
垂直
25
0.8
桩号0+124～0+130段挑流面爆破震动反映实测结果表3－2－2
测点位置
拾振方向
同组最大药量
（ｇ）
爆心距
（ｍ）
最大反映振速
（ｃｍ/ｓ）
挑流面底
水平
2700
10
2.4
挑流面中间
水平
18
1.4
闸门底
水平
25
0.8
闸门底
垂直
25
0.6
桩号0+130～0+135段挑流面爆破震动反映实测结果表3－2－3
测点位置
测振方向
爆心距
（ｍ）
反映振速峰值
（ｃｍ/ｓ）
同响最大药量
（ｋｇ）
备注
爆破点下排水孔
水平
5.5
0.94
1.125
共11响
爆破点侧下排水孔
水平
15
0.86
溢洪面顶
水平
18
0.31
溢洪面顶
垂直
18
0.84
3.3爆破监测结论
通过对英那河水库爆破施工时大坝振动影响的几次监测，大连理工大学振动与强度测试中心工程质量检测报告得出以下结论：
1） 爆破影应速度2.0cm/s的指标只相当于Ⅴ度地震裂度，按照该振速指标控制大坝防渗墙的振动幅度，可以保证心墙结构的安全。
2） 监测得到的大坝防渗心墙附近最大振动速度响应幅值均小于2.0ｃｍ/ｓ的设计限制值。监测的几次爆破方案均为设计合理方案。
3） 按照所提供并进行监测爆破方案进行施工不会威胁大坝防渗心墙结构的运行安全。
４、施工质量控制
爆破施工中严格进行施工质量控制，具体措施有：
1）．覆盖层放样，平面位置点误差不大于200ｍｍ，高程点误差不大于100ｍｍ。
2）．基岩放样，平面位置点误差不大于100ｍｍ，高程点不大于100ｍｍ。
3）．测量交底，特别重视现场当面交底，将拆除范围、深度及要点交待清楚。
4）．专人旁站监督，发现问题及时解决。
5）．对于溢流坝挑流鼻坎大体积砼拆除，先进行砼拆除实验，取得成果后将详细方案交监理工程师审批后实施。各道质量层层把关。
6）．孔位布置、钻孔角度、孔径、孔深都严格按爆破设计要求进行。
7）．钻孔完毕后先清除孔内岩粉，并保护好孔口，检查合格后装药。
8）．炮孔装药、堵塞、爆破网络联接严格按爆破设计早先，严格检查最磊一响药量。
５、结语
1）．砼拆除及扩建基础开挖采用控制爆破工艺，有效地加快了施工进度，提高了工程施工质量。
2）．在砼拆除实验中分别进行先预裂后松动法及先松动后切割法施工。从爆破监测及现场爆破效果看，先松动后切割法施工既有利于减轻爆破地震效应，且施工时易于操作控制。在以后类似工程中当优先选用。
3）．在起爆方式上，同时起爆虽然爆破效果好，但是装药量大，爆破震动影响大；该工程采用毫秒微差导爆管联接，分段微差起爆，起爆时不断创造了辅助临空面，提高能量利用率，起到了减震作用，并且改善破碎块度，提高了清碴装车效率。
4）．砼拆除施中用斜孔爆破，有效提高了能量的利用率。但在施工过程中一定要严格控制孔的斜度，及钻孔深度。
主要参考文献：
１、 黄河水利校 乔有谟 主编——水利工程施工
２、 大连理工大学振动与强度测试中心进行的砼拆除的监测报告
