长江三峡水利枢纽三期上游碾压混凝土围堰拆除爆破成功
发布时间:
2009-10-22 17:32
来源:
长江三峡水利枢纽三期上游碾压混凝土围堰
拆除爆破成功
长江三峡水利枢纽三期上游碾压混凝土围堰于2006年6月6日16时进行了爆破拆除,实际总装药量191.3吨,爆破总延期时间12.888s,共分了961段,爆破总方量18.6万米3,爆破拆除取得成功。
本次拆除爆破规模、爆破难度和重要性在国内外围堰拆除史上均无先例。
1、工程概况
三峡工程三期上游碾压混凝土围堰和下游土石围堰与纵向混凝土围堰共同形成三期基坑,为右岸厂房坝段及电站厂房干地施工创造条件,保证三期工程安全施工。同时,三期横向碾压混凝土围堰与纵向围堰及其以左的大坝共同挡水(135m水位,拦蓄库容124亿m3,水位140m库容147亿m3),以保障永久船闸通航和左岸电站发电。设计挡水位135.4m,保堰水位139.8m。目前,围堰按不超过139m水位运行。
三期上游碾压混凝土围堰平行于大坝布置,横向围堰轴线位于大坝轴线上游114m,其右侧与右岸白岩尖山体相接,左侧与混凝土纵向围堰上纵堰内段相连。横向围堰轴线总长546.5m,从右至左分为右岸坡段(2号~5号堰块,长106.5m)、河床段(6号~15号堰块,长380m)和左接头段(长60m);纵向围堰上纵堰内段轴线总长122m。
三期碾压混凝土围堰为重力式结构型式。堰顶宽度8m,堰体最大高度121m。迎水面高程70m以上为垂直坡,高程70m以下为1:0.3的边坡;背水面高程130m以上为垂直坡,高程130m至50m为1:0.75的台阶边坡,其下为平台。
鉴于右岸厂房坝段和右岸非溢流坝段混凝土施工进度提前,在2006年5月20日已浇筑至坝顶高程185m,汛期具备大坝挡水条件。三峡枢纽工程可提前(2006年汛期)运行发挥部分防洪效益,确定2006年汛期由大坝挡水,因此可提前结束围堰挡水发电期,向初期运行期过渡,为此需将三期上游碾压混凝土围堰予以拆除。
由于左岸电站14台机组全部投产发电,大坝全线挡水运行,右岸电站厂房正在紧张施工之中,堰前挡水水位为高程135m。因此,要求拆除爆破施工必须确保大坝、电站厂房及其它重要设施的安全。
2、爆破拆除规模
为满足三峡工程右岸电站12台机组投产发电的要求,三期上游围堰需拆除至110m高程,拆除高度为30m(从高程140m~110m);经水力学模型试验,围堰拆除范围为:右岸5号堰块,长40m;河床段6号~15号堰块,长380m;左连接段,长60m,拆除总长度为480m。
3、爆破拆除方案
根据围堰结构特点和堰前水下地形,经充分论证,三期RCC围堰爆破拆除方案为:河床段(7#~15#堰块)采用倾倒爆破,右岸坡段5#堰块和左连接段采用钻孔爆破方案,6#堰块采用倾倒与钻孔爆破相结合的方案。
倾倒爆破部分利用修建围堰时预留的药室和炮孔进行装药,在6#~15#堰块共预埋药室354个,其中1#药室178个,2#药室78个,3#药室98个;1#、2#、3#单个药室设计装药量分别为60kg、690kg、160kg。在高程109.7m处预埋有376个断裂孔。
为减小堰块触地产生的振动,以每一个堰块作为倾倒单元(其中15#、14#堰块为一个倾倒单元),并在每个堰块分界处布置了一排切割孔,共布置8列切割缝。
为确保爆破不对大坝等建筑物的影响,对爆破振动、水击波、飞石等进行严格控制。
爆破振动的控制措施:严格控制爆破单响药量,并采用目前世界上最先进的数码雷管,对爆破段与段之间的时差进行精确控制。本次爆破共使用数码雷管2506发,这也是首次将数码雷管应用到国内爆破工程中,一次使用的规模处于世界领先水平。
爆破水击波的控制措施:除严格控制爆破单响药量、加强堵塞质量、对裸露在水中的导爆索进行覆盖外,还在大坝前布设了一道气泡帷幕,对水击波进行削减,从而确保大坝、闸门等建筑物的安全。
爆破总的起爆顺序为:左连接段深孔爆破→15#~6#倾倒爆破→5#~6#深孔爆破;一次爆破的延期时间、分段数为目前国内之最。
4、爆破方案的前期研究
由于围堰距大坝等重要建筑物近、拆除工程量大、工期紧、且拆除堰体绝大部分处于水下,拆除难度大,为加快围堰拆除进度,减少钻孔工作量,尽可能减少水下出渣量,在2001年中国长江三峡工程开发总公司(简称三峡总公司)委托长江科学院等单位对其拆除爆破方案进行了研究,研究结论:河床段(6~15#堰块)推荐采用爆破倾倒方案、三期上游围堰已建部分(右岸坡段、左连接段)采取钻孔爆破方案。
2003年,三期碾压混凝土围堰在浇筑时预留了爆破药室和断裂孔。
2004年,三峡总公司为了提高倾倒爆破方案的可靠性,又委托长江科学院对三峡碾压混凝土横向围堰倾倒爆破拆除方案进行试验研究工作,研究内容包括爆破器材及起爆网络可靠性试验、爆破地震效应研究、定向倾倒可能性及触地震动研究等。
2005年,长江科学院和长江设计院做了大量的调研、试验与研究工作,进行了1∶100围堰模型倾倒试验和1∶10围堰模型倾倒和混凝土试块爆破试验等,试验表明:预埋药室是能形成倾倒缺口的,并且围堰堰块能按设计要求定向倾倒;围堰倾倒在坝前产生的涌浪高度为2.33m,不会对大坝产生影响,在正对围堰沿凤凰山坡处产生的涌浪最大爬高为4.2m等结论。
2006年元月,由长江科学院和长江设计院编制的《长江三峡水利枢纽三期RCC横向围堰爆破拆除试验研究总报告》,包括了火工材料选型、安全允许标准、爆破振动及水击波、爆破涌浪影响、安全防护等研究成果,为《长江三峡水利枢纽三期上游围堰拆除爆破设计》提供了必要的试验资料。三峡总公司在实施前,多次主持召开了专家论证会,为该方案的完善做出了很大贡献。
5、实际爆破效果
起爆指令发出后,停留了约30s第1孔才开始起爆,这是由于一次起爆的数码雷管数量比较多、起爆使用了主副两个起爆器,在起爆指令发出后各个数码雷管与编码器、编码器与起爆器之间还有一个相互通讯的过程造成的。
起爆后,左连接段深孔部分从中部向两侧顺序爆破,从第3000ms开始,依次从左岸向右岸爆破,堰块按设计意图依次倾倒,至9264ms, 5#、6#堰块从右向左顺序爆破。烟雾散尽后,发现15#堰块未倾倒,其余部分完全达到设计要求。实测爆破振动、水击波、涌流、动应变、压水等项目的监测成果表明:爆破没有对大坝等周围建筑物产生不利影响。对于15#堰块进行调查发现:从拉至堰顶的1#、2#、3#药室的41发数码雷管未爆。进一步调查证实:负责数码雷管起爆系统的ORICA数码雷管专家承认未爆的这一组数码雷管是由于他们的操作失误造成的。15#堰块的数码雷管经重新接通后,于6月9日下午顺利实施倾倒爆破。
从围堰爆破的整体效果来看:爆破设计思路、爆破参数、起爆网路等设计都是合理的,爆破是成功的。
(长江科学院赵根供稿)
相关下载