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211工程水下巖塞爆碳

2013-12-18 19:05:58 責任編輯:朱亮亮

完成時間:1971

工程地點:遼寧省開原縣清河水庫

完成單位:東北電力局211指揮部、東北電力設計院、遼寧省水利建設一團、東北水利水電勘測設計院、水電部水電施工研究所、中科院力學所、長江科學院、水利水電科學研究院

項目主持人及參加人員:高玉峰、孫祖培、蔣相泰、劉殿中、郝志信、王文斌等

撰稿人:劉殿中

 

211工程水下巖塞爆破是我國第一例水下巖塞爆破工程。巖塞外表面中心水深20m,巖塞設計厚12m,其中7585m為風化程度較輕的花崗巖,表層3545m為風化半風化花崗巖,斷面呈馬蹄形,跨度6.0m,設計“王”字形小硐室,配合水下鉆孔,周邊預裂孔,實際用藥量11904kg,爆破石方710m3。實現了爆通、成型、邊坡穩定,口部水工建筑物安全的要求,為我國巖塞爆破工程開了先河。

211工程需從清河水庫抽取冷卻用水,用水量為8m3s。考慮工程的隱秘性,泵房建于庫邊山體中,取水口設計最低標高為10500m(爆破時水庫水位128.0m),取水口距大壩750m。該工程于1971年爆破成功。當時,被水電部列為重點項目,撥專款20萬元進行現場試驗研究,作為一個綜合性科研課題進行攻關。

因當時正值“文革”時期,國外技術資料很少,所以基本上依靠“自力更生”。分析該工程的復雜程度,認為有五個難點:施工安全;爆破成型;邊坡穩定;巖渣處置;口部水工建筑物安全。

為保證第一個水下巖塞爆破工程“萬無一失”,針對以上五個問題進行了系列模型試驗和兩次11現場試驗。

模型試驗主要觀測開口形狀,聚渣坑形狀及爆破水頭對爆破時口部水流形態、水錘作用及爆渣流態的影響,為進水口水工設計及爆破水位控制提供依據,按120的比例建立模型,取得了非常有價值的數據。

為實施11現場試驗,在水庫邊的一個小山溝建了一個水池(擋水壩高10.0m,用水泵將水庫的水抽到壩內形成水池),在小山溝兩側布置兩個11的巖塞,水頭可達9.0m,其中一個采用硐室爆破方案,另一個采用深孔爆破方案,聚渣坑布置與實際進水口的聚渣坑一致。實驗結果是深孔爆破方案因施工機具誤差大而沒有爆通,硐室方案達到了爆通、成型、安全的要求,并為水下硐室開挖提供了技術儲備。

實際采用的設計方案如圖1所示。

巖塞形態為馬蹄形斷面斜井加喇叭口,斜井跨度6.1m,周邊布妒ф40mm預裂孔。總方量710m3,厚12m,其中風化層和半風化層厚3545m,基本完好的巖石厚達7585m。巖塞進口的進水最低標高為1050m,爆破時庫水位為1280m

進水口水工建筑物包括聚渣坑、水工洞、閘門井和井后混凝土塞。聚渣坑采用加強鋼筋混凝土頂拱,邊墻噴錨加固跨度6.0m,長12m,深15m,拱下容渣量710m3。水工洞為ф2.2m圓洞,鋼筋混凝土襯砌。平板閘門,爆破時將閘門提起在門后2.0m處用素混凝土堵塞(2.0m)阻止水石流沖入泵房,爆后下閘門拆除堵塞。

爆破方案分三部分:主要部分是雙層“王”字形藥室,共裝12個集中藥包,單藥包裝藥量少于100kg,兩個布藥層的當中,布一個集中藥包,以保證爆通,裝藥量100kg;風化巖中布三個ф108mm鉆孔,單孔裝藥3050kg;斜井周邊布預裂孔,ф40mm,孔深3.0m,間距35cm,共布50孔,每孔裝藥450g,共裝藥225kg,總計用62%硝化甘油炸藥11904kg,爆破方量710m3,平均單耗168kgm3。采用毫秒延時爆破,預裂孔為第一響,深孔為第2(目的是排除水壓和風化巖對主藥包爆破的影響),上部“王”字形布藥面的6個小藥包為第3響,下部“王”字形布藥面的6個小藥包為第4響,中間集中藥包為第5響。

“王”字形藥室施工主要存在防水、排水和導洞穩定兩大難題,解決辦法是超前孔,限制掘進進尺和爆破藥量。對滲水集中的節理裂隙,打引水孔至節理面,然后封堵裂縫使水沿鉆孔引出。在開挖過程中,最大滲水量達308Lmin;上層導洞頂板的較好巖石厚度最小為26m,由于利用了試驗洞開挖的技術儲備,保證了安全施工。

爆破時水面出現不高的水包,閘門井有不嚴重的井噴,聚渣坑頂拱預埋的鋼筋計、裂隙計和動態應變測試探頭均未觀察到超標破壞數據,邊坡噴混凝土保護層未發現肉眼可見的裂隙。爆后潛水員由閘門井進入聚渣坑檢查,坑內聚渣情況與設計很接近,閘前洞內落渣很少,由潛水員清除干凈,爆破效果理想。已運行30余年,進口段一直正常工作,對國防工程建設起到了很大的作用。

當時,對巖塞爆破方案和圍墻排水正常開挖方案進行了論證性比較,圍墻方案二期3年,投資300余萬元,水下巖塞爆破工期一年,費用20萬元(未計試驗費用)

摘自《中國典型爆破工程與技術》


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