循環(huán)水泵房進(jìn)水口巖塞爆破設計與施工

第11卷第4期工程爆破Val.11 ,No.42005年12月ENGINEERING BLASTINGDecember 2005文章編號: 1006 - 7051( 2005 )04 - 0027 - 05循環(huán)水泵房進(jìn)水口巖塞爆破設計與施工陳志剛潘偉君(中國水利水電第十二工程局,杭州310004 )摘要:溫州電廠(chǎng)三期工程循環(huán)泵房進(jìn)水口巖塞爆破其周邊環(huán)境復雜,如何確保本工程在實(shí)施過(guò)程中避免對已建的一、二期工程及其周?chē)穹慨a(chǎn)生不利影響如何保證巖塞爆破后取水口過(guò)水斷面滿(mǎn)足設計要求這是本工程要解決的重點(diǎn)問(wèn)題。本文介紹了巖塞爆破開(kāi)口尺寸與形狀、爆破方案設計、爆破參數計算,以及巖塞爆破施工等技術(shù)問(wèn)題。本次巖塞爆破非常成功。關(guān)鍵詞:巖塞;控制爆破;振動(dòng)速度;止水灌漿中圖分類(lèi)號:TV542*.4文獻標識碼:ABLASTING DESIGN AND CONSTRUCTION OF ROCK STOPPEROF THE WATER INLET OF CIRCULATING WATER PUMP HOUSECHEN Zhi-gang PAN Wei-jun( The 12th Engineering Bureau of Sinohydro Corporation ,Hangzhou 310004 ,China )ABSTRACT : The water inlet rock stopper of the circulation pump house in the 3rd Stage Project of WenzhouPower Plant was located in complicated environment. So how to ensure the blasting safety and avoiding adverseeffect on the 1st 2nd Stage Project and its surrounding private residence in the process and how to guarantee theintake water cross section satisfying the design request after the rock stopper blasting ,became the key problemsto be solved. In this article such detail technical problems as the hole size and shape of rock stopper blasting ,thedesign of blasting scheme ,the blasting parameter calculation and the execution of rock stopper blasting were in-troduced.' The rock stopper blasting was a great success .KEY WORDS : Rock stopper ; Controlled blasting ; Vibration speed ; Water- stop grouting5.8m襯砌后斷面直徑4.6m。洞身及出口段呈底1工程概況坡1=0.22向前池抬升。.本工程位于溫州地區樂(lè )清市磐石鎮甌江邊炮臺取水口位于甌江入?？谒灰韵赂叱躺缴祥_(kāi)挖工程項目主要包括前池、引水隧洞、進(jìn)水-7.53m多年平均低潮位-1.98m屬不規則半日口三部分。潮平均漲潮歷時(shí)5. 5h、落潮歷時(shí)7h。本期工程取引水隧洞全長(cháng)38.4m進(jìn)水口段長(cháng)約10m ,圓形水口東面與一、二期取水口毗鄰水平距離45m南斷面直徑5.2m洞軸線(xiàn)向甌江抬升35°角洞身段呈面甌江水域寬廣;西北面相距80余米是磐石渡口城i ]洞型長(cháng)約9m ,斷面尺寸6.4mX6.1m頂拱半排水閘門(mén)北面54m有=期進(jìn)水閘門(mén)。中國煤化工徑3.2m與進(jìn)水口銜接下游通過(guò)2.25m漸變與出2YHCNMHG求口段銜接,出口段長(cháng)約21m ,圓形斷面,開(kāi)挖直徑2.1爆破環(huán)境收稿日期:2005 -07- 18本期工程巖塞位于甌江水位線(xiàn)以下約13m(按作者簡(jiǎn)介:陳志剛高級爆破工程師,中國工程爆破協(xié)會(huì )理事,6月上旬高潮位計) ,水下地形平緩,上覆蓋巖層單浙江省工程爆破協(xié)會(huì )副理事長(cháng)。-且較完整巖石工程地質(zhì)狀況較好、可爆性良爆工程爆硒破后不會(huì )形成不穩定邊坡,但是外部開(kāi)口尺寸容易施工有時(shí)會(huì )很困難孔中的水壓力可能會(huì )把炸藥沖過(guò)大。出孔外影響爆破效果。由于一、二期工程已投入運行其取水口、水工巖塞厚度的選取與地質(zhì)條件、巖塞尺寸、上覆水建筑物、地面鋼筋砼框架廠(chǎng)房與本期巖塞爆破距離深度等因素有關(guān)。根據隧洞開(kāi)挖已揭示的地質(zhì)情況較近廠(chǎng)房?jì)扔写罅康碾姎饪刂圃O備這些控制設備表明本工程圍巖等級為II ~ II類(lèi)局部有-條斷層對震動(dòng)影響較為敏感,因此必須對巖塞爆破單響最穿過(guò)巖塞面中心處夾層寬約10cm橫貫穿整個(gè)巖大起爆藥量加以限制。此外爆源附近有航運船只塞面與外面甌江相通涌水情況較嚴重。過(guò)往爆破產(chǎn)生的瞬時(shí)鼓包作用將形成波浪,由于根據有關(guān)資料表明當D(直徑)H(厚度)值從壓力的傳遞會(huì )對船舶、潛水作業(yè)、魚(yú)類(lèi)造成安全威1.0漸減為0.75做破壞試驗時(shí)塞體穩定性并未受脅需按爆破規程設置警戒范圍。到影響所以巖塞厚度選取范圍為H<1.0D。由于2.2設計要求本工程擬采用排孔爆破加之水頭不深( < 13m )故本期巖塞開(kāi)口尺寸里端直徑520cm外端直徑≥巖塞厚度可適當減小取巖塞平均厚度為4.2m。巖520cm巖塞爆破設計實(shí)施效果應滿(mǎn)足如下要求:塞剖面形狀如圖1所示。(1)巖塞-次性爆通進(jìn)水過(guò)流斷面滿(mǎn)足使用要求。( 2 )取水口不發(fā)生較大坍塌取水口上部略成喇巖塞體22月叭狀。文-78( 3 )有效保護一、二期循環(huán)泵房的正常運行及其-7401水工建筑物安全。起(4對周?chē)?構)筑物不產(chǎn)生結構性破壞。(5)爆破巖碴85%進(jìn)入巖塞后面的積碴坑、7%.~8%落入江中、5%存留在隧洞內2%~3%在高壓水流挾裹下進(jìn)入前池。圖1巖 塞剖面圖Fig.1 Section of rock stopper3巖塞形狀尺寸的確定巖塞形狀尺寸直接關(guān)系到施工安全、排孔布置、4爆破方案設計裝藥量的大小和爆破效果是巖塞爆破設計中的重由于本期工程周邊環(huán)境復雜、質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度控要問(wèn)題。制要求高的特點(diǎn)加之預留巖塞厚度較小爆破方量3.1巖 塞開(kāi)口尺寸的確定不大,因此采用硐室爆破方案不適合本工程故確定巖塞開(kāi)口尺寸要滿(mǎn)足設計泄量和過(guò)水斷面要采用鉆孔排炮、水力沖碴爆破方案。求并結合考慮最大泄量時(shí)進(jìn)水口的控制流速不大4.1鉆孔參 數確定于隧洞洞臉處巖石的抗沖刷流速盡量使水流平順,根據洞身段開(kāi)挖所揭露的巖石地質(zhì)狀況看巖避免沖刷巖塞的周壁和上部邊坡。對于泄碴方案,石屬水工分類(lèi)II ~ II 類(lèi)圍巖,平均巖石炸藥單耗巖塞口下部和引水隧洞的過(guò)渡連接段,斷面要適當2.0kg/m3巖塞爆破使用防水性能好、適合水下爆擴大而曲線(xiàn)平滑以利爆破石碴順暢下泄。在上述破工程的非電雷管和防水導爆索以及ML-1型巖石條件滿(mǎn)足的情況下盡量減小巖塞尺寸,以減輕爆破乳化炸藥藥卷密度為1. 10g/cm3爆速≥3200m/s ,的振動(dòng)影響和排孔炮鉆孔的工作量。根據隧洞襯砌猛度≥12mmo的直徑4.6m選定巖塞體平均開(kāi)口直徑為5. 2mo巖塞爆破孔確定如下:3.2 巖塞厚度H值確定中國煤化工孔1個(gè),中110mm掏巖塞厚度的選定是確保施工安全和設計合理的槽孔MYHCNMHGo個(gè),φ40mm;周邊預主要影響因素。對于排孔爆破而言預留巖塞越薄,裂孔41個(gè),西40mm。,可以減少鉆孔的工作量和爆破用藥量,也減輕了爆(2孔位布置:中心導向孔布置在圓斷面的圓心破振動(dòng)的影響。但是巖塞越薄,塞體部位節理、裂上掏槽孔布置在半徑30cm的圓周上,間距32cm ;隙、地下水及塞體上部水壓力對鉆孔影響越大裝藥主爆孔一環(huán)布置在半徑90cm 的圓周上,間距陳志剛等:循環(huán)水泵房進(jìn)水口巖塞爆破設計與施工29.47cm ,孔數12個(gè)主爆孔二環(huán)布置在半徑160cm的(3掏槽孔單孔裝藥量計算:圓周上,間距50cm孔數20個(gè);主爆孔三環(huán)布置在Q單=(π d2/4) L:△半徑220cm的圓周上間距49cm孔數28個(gè)周邊式中:id 為藥卷直徑,d =6em;L為裝藥長(cháng)度,L=預裂孔布置在半徑260cm的圓周上,間距40cm孔240em ;為炸藥密度△= 1.10g/cm3。數41個(gè)(以上鉆孔:中心空孔、掏槽孔采用YQ-100經(jīng)計算Q單=7.46kg掏槽孔布置6個(gè)孔總裝型潛孔鉆鉆孔其余采用手風(fēng)鉆鉆孔)炮孔布置如藥量實(shí)際取值為:Q總= 44.76kg。圖2所示。4.2.2主爆 孔爆破參數計算主爆孔單孔藥量:q單=π d- 0/4= 1.38kg/m并根據各孔孔深進(jìn)行計算,計算結果如表1所示。水下地面線(xiàn)4.2.3 周邊預裂孔爆破參數計算為減少爆破震動(dòng)對圍巖的破壞、控制成型斷面、頂部保護周?chē)ㄖ锇踩诎霃?60cm的巖塞設計輪廓線(xiàn)上布置一排預裂孔,鉆孔直徑d = 40mm、孔間距a=40cm總孔數41個(gè),使用φ22mm的藥卷裝現在巖塞面藥則不耦合系數η=1.6。預裂孔線(xiàn)裝藥密度計算:隧潤底部9線(xiàn)=0.124 o&58 a0.872 d0.13式中極限抗壓強度σ壓=1500kg/cm2(二期泵房應圖2巖塞爆破縱剖面圖用參數)經(jīng)計算q線(xiàn)= 345g/moFig.2 Longitudinal section of rock stopper to be blasted總裝藥量為313.73kg ,巖塞爆破炸藥單耗4.2爆破參 數計算3.69kg/m3。以上各孔鉆爆參數見(jiàn)表1。4.2.1掏槽孔爆 破參數計算單位巖石炸藥耗用量2.2kg/m3 ;按拋擲率4.3爆破網(wǎng)路設計60%計爆破作用指數1.4。將裝藥掏槽孔按- -定4.3.1爆破網(wǎng)路形 式選擇本巖塞爆破采用雙復式非電起爆網(wǎng)路起爆由.密度集合,長(cháng)徑比≤8同時(shí)起爆其作用效果與集中兩組電雷管引爆A1個(gè)預裂孔使用導爆索作為起爆藥包相近(利文斯頓CW鮑爾A試驗,以及中國礦體主導爆索端部使用復式雙發(fā)非電雷管聯(lián)網(wǎng)。其業(yè)大學(xué)試驗成果)掏槽孔延長(cháng)藥包平均長(cháng)度為240cm ,布置在直余66個(gè)爆破孔使用復式雙發(fā)非電雷管和導爆索作徑為60cm的圓周上,長(cháng)徑比<8故按鮑式集中藥為起爆體組成雙回路分別與擊發(fā)電雷管連接最后包拋擲爆破公式計算。上部抵抗線(xiàn)按W上=與起爆器電源連接。本網(wǎng)路除預裂孔使用孔外延時(shí)首先起爆外其它孔均采用孔內延時(shí)。170cm、下部W下= 200cm ,Wτ/W上=1.18。( 1 )總裝藥量計算:由于水頭壓力作用在上部4.3.2爆破 次序及間隔時(shí)間的確定本工程采用毫秒微差爆破,使爆破后的巖塊互抵抗線(xiàn)170cm基礎上增加20%的長(cháng)度計算裝藥量，相碰撞進(jìn)行補充破碎。從爆破巖石的爆破過(guò)程分析以保證藥包能上、下爆通巖塞并將拋擲方向設定為認為排孔爆破間隔時(shí)間應以后組炮孔在前組炮孔向.上向江里。爆破后巖面已開(kāi)始形成裂縫、破碎,但尚未拋出時(shí)按抵抗線(xiàn)w = 204cm計算:爆炸最為合適。據此,本工程選擇毫秒爆破時(shí)間間Q =(0.4+0.6n3 )KW主隔值≤60mso式中:Q為集中藥包藥量,kg in為爆破作用指數,4.33 _爆破次序設計取1.4 ;K為單位巖石炸藥耗用量,K =2.2kg/m3 ;MYH中國煤化王對爆破震動(dòng)的控制要W上為上部抵抗線(xiàn)2.04mo經(jīng)計算Q = 38kg。求,CN MH G爆藥量≤≤60kg。結合(2 )爆破方向:由于本工程上部爆破作用指數為本工程的施工特點(diǎn)起爆次序設計為7段各段起爆1.4 ,而經(jīng)計算下部作用指數n=1.14 ,可見(jiàn)巖塞上藥量及間隔時(shí)間見(jiàn)表1。部發(fā)生加強拋擲時(shí)下部方向發(fā)生標準拋擲爆破方4.3.4非電雷管復式網(wǎng)路連接向向上,可以爆通巖塞形成上下漏斗。預裂孔導爆索由2段非電雷管起爆形成兩組程爆破表1爆破參數Table 1 Blasting parameters序號炮孔名稱(chēng)孔數/個(gè)孔徑平均孔深平均裝藥平均單孔總裝藥雷管段位間隔時(shí)間/m長(cháng)度/m藥量/kg導向孔中心11103.250無(wú)掏槽孔6903.222.427.4644.76預裂孔41403.431.0543.05主爆孔第1匿123.322.823.8946.682:第2圈103.372.873.9639.6054(2.703.7337.30第3圈3.593.094.2659.64 .142.712.213.0542.70合計313.73共4發(fā)掏槽孔、主爆孔每孔均裝4發(fā)毫秒微差雷管a=1.77。起爆組成雙復式起爆網(wǎng)路(即二簇回路) ,每簇連線(xiàn)各保護對象的爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度計算結果如表由2發(fā)電雷管連接引爆。爆破網(wǎng)路見(jiàn)圖3。2所示。90000000000000000660預裂孔雙發(fā)2 段衢電表2爆破振動(dòng)速度速驗算0000000000000006006o0nn路Table 2 Quick checking calculation of blasting vibration velocity掏糟孔ψ中更更中中2國路爆心距最大段起爆振速/cms-1)保護對象-孔φφφ中φ中中屯φ中φ更T月路:段非地回路二期循環(huán)泵房?jì)x表盤(pán)柜計算值允許值7459 .641.5中中中中中中重中中__ TH磁段心些zR地72國路二期取水隧洞4:1.88 7.0三期鋼筋砼泵房5459.641.77 3. 5二環(huán)孔從客之段電磐石水閘8(_ 1.08 3.5φ中中中中中市中中中二TI.s 客2律噸”2回路附近民房均遠于以上計算的三期泵房及磐石水中中中中衛中中中重亞下正重亞T客世電國路雙愛(ài)2月#電三環(huán)孔<閘此處不再計算。通過(guò)以上計算表明各保護對象的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度均能控制在允許范圍內。5.3 爆破沖擊波對周?chē)ㄖ挠绊懫馃钇鞲鶕裼帽瓢踩幊?，水深小?0m的水域內進(jìn)行水下爆破水中沖擊波,最小安全警戒線(xiàn)距離圖3爆破網(wǎng)路圖應遵守下列規定:Fig.3 Blasting network(1對人員潛水不小于900m ,人員游泳不小于5爆破安全驗算700m。5.1 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)安全速度的確定(2)對船舶:非施工船舶位于爆破點(diǎn)上游根據<《爆破安全規程》規定及有關(guān)專(zhuān)家的安全評1000m,位于爆破點(diǎn)下游或靜水區時(shí)1500m爆破前估認證本工程各測點(diǎn)安全質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度為:一、二渡口船舶應離開(kāi)渡口,同時(shí)在上下水域500m內設期循環(huán)泵房?jì)x表盤(pán)柜1.5em/s,二 期取水隧洞置警戒臨時(shí)封堵過(guò)往船只。.7.0cm/s,三期鋼筋砼泵房3.5em/s, 磐石水閘( 3在三期進(jìn)水口閘門(mén)前面搭設-排鋼管架,鋼3.5cm/s。管架.上綁扎木板或毛竹片用于保護閘門(mén)。5.2爆破震動(dòng)對周?chē)ㄖ锏陌踩炈?巖塞爆破施工我國通常采用以下公式計算爆破振動(dòng)安全允許速度:6.1. <下清淤與水下地形測量v= K( Q'3/R )中國煤化工為5倍采用178m3的式中:o為保護對象所在地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度cm/s;抓滬MYHCNMHGQ為單響最大起爆裝藥量,kg;R為爆心至觀(guān)測點(diǎn)采用GPS全球衛星定位儀及聲吶測量手段對的距離m;K、a為與爆破點(diǎn)至計算保護對象間的巖塞出口水下地形進(jìn)行了測繪依據觀(guān)測資料用計地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數和衰減指數根據本工程算機進(jìn)行平面繪制取水口水下地形測量平面圖。前池開(kāi)挖的爆破振動(dòng)監測結果,經(jīng)分析取K= 156 ,6.2水下探摸及水文地質(zhì)陳志剛等:循環(huán)水泵房進(jìn)水口巖塞爆破設計與施工為確保水下地形資料的準確性2004 年6月19巖塞面，中心處夾層寬長(cháng)約10cm橫貫穿整個(gè)巖塞日和20日兩次進(jìn)行水下探摸,以巖塞中心為基準，面與外面甌江相通在進(jìn)行安全撬挖時(shí)出現嚴重漏探摸半徑為5m和3mo探摸結果表明地形情況基水。漏水采用灌漿進(jìn)行處理具體措施如下:本與測量結果相吻合探模情況分析水下地形沒(méi)有( 1 )在漏水處下方50~ 100cm處鉆4個(gè)孔進(jìn)行較大起伏滲水較大的部位屬于貫穿裂縫滲水。分流,鉆孔采用直徑42cm孔徑,以利堵塞,孔內裝根據引水隧洞開(kāi)挖鉆爆結果分析巖塞巖性為15mm鐵管帶三通。凝灰巖巖體呈弱風(fēng)化有少量滲水。(2漏水流至集碴坑采用一臺4寸5.5kW排6.3火工材 料試驗污泵排至前池集水坑再抽排至甌江內。爆破用的火工材料選用乳化炸藥、毫秒非電雷(3份流后漏水處用舊的棉花絮、約20cm竹簽管及電雷管。在爆破之前,針對所選擇的爆破火工進(jìn)行封堵封堵完成后在最靠近漏水處的分流孔內材料全部進(jìn)行了抽樣試驗其內容包括:仿真1:1電進(jìn)行灌漿。灌漿機采用中水十二局自制的立式雙缸雷管及非電雷管網(wǎng)路連接起爆試驗乳化炸藥性能灌漿機灌漿材料采用純水水泥,水泥采用諸暨八方試驗和防水試驗(防水試驗將乳化炸藥浸水12h和普硅42.5。24h兩種情況分別進(jìn)行)(4灌漿采用0.6:1濃漿不打壓力,當漿液在6.4 巖塞面上探孔布置封堵處滲出時(shí)停止灌漿待凝24h將棉花絮、竹簽為保證巖塞厚度的準確性在巖塞面上共布置等挖除深20cm左右,用摻速凝劑的水泥砂漿將夾了8個(gè)探孔具體位置如圖4所示。層面封住待凝24h后再進(jìn)行灌漿。由于夾層與外面甌江相通,因此灌注一定濃漿后即可停止灌漿。此漏水灌漿處理共消耗水泥2t,從以后巖塞體鉆孔情況看灌漿處理效果顯著(zhù)基本上沒(méi)有滲水。57巖塞控制爆破評價(jià)4+" 89礦廠(chǎng)2巖塞爆破得到了較好控制經(jīng)爆破震動(dòng)監測結果表明各測點(diǎn)的地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度均控制在設計的安全范圍內。整個(gè)施工過(guò)程均未影響溫州電廠(chǎng)的正常運轉。3巖塞爆破完成后,由潛水員水下檢查進(jìn)水口邊.圖4巖塞探孔布 置圖坡、引水洞襯砌段、前池等部位并對進(jìn)水口斷面進(jìn)Fig.4 Location of testing holes on rock stopper行測量。從檢查情況看,進(jìn)水口斷面與設計輪廓線(xiàn)探孔深度如下:吻合邊坡穩定引水洞襯砌段無(wú)巖碴在前池兩側孔號4有少量巖碴需進(jìn)行清理?？咨?m3.54.0本次爆破受復雜環(huán)境條件限制施工過(guò)程中克3.7服了許多困難整個(gè)過(guò)程中做了大量細致的基礎工作,6.5網(wǎng)路線(xiàn)的保護從爆破效果檢查情況看本次巖塞爆破非常成功。由于施工中掌子面及集碴坑需搭設平臺施工,參考文獻:因此在撤除架子時(shí)需對網(wǎng)路連接線(xiàn)進(jìn)行保護。為防止破壞孔內非電雷管裝好后上部先連線(xiàn)然后撤除[1]郝志信.密云水庫水下巖塞爆破技術(shù)R]水利部基建總掌子面上的架子再進(jìn)行下部及孔外連線(xiàn)。在集碴坑右側邊用電鉆鉆3~4個(gè)孔插入φ6或φ8鋼筋,(2]中國煤化工手冊<第二版IM]北京:連好的網(wǎng)路線(xiàn)穿在φ100PVC管內掛在集碴坑右側TYHCNMHG壁鋼筋上用細鐵絲綁好至漸變段等集碴坑腳手架[3]陳華騰鈕強,譚勝禹張慶書(shū).爆破計算手冊[M]沈陽(yáng):拆完后再進(jìn)行最后與電雷管的連接。遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,1991.[4 )仲華人民共和國國家標準.爆破安全規程GB6722 - 20036.6巖塞體滲水處理巖塞面修至巖塞設計厚度時(shí),有--條斷層穿過(guò)[S]北京:中國標準出版社2004.