右岸尾水出口开挖工程爆破振动安全控制

关键词：

1 概述

右岸地下电站尾水渠及尾水出口高程850.5m以下位于船房沟上游侧, 3#、4#导流隧洞与电站5#、6#尾水隧洞共用出口明渠, 尾水隧洞出口尾水渠桩号YW0+000.0~YW0+062.35, 渠底分别设28.161×17.76m齿槽, 底部开挖高程796.0m, 尾水渠间设岩墩分隔, 岩墩为台阶型式, 4、5#尾水渠之间岩墩宽18.43m, 5、6#尾水渠之间岩墩宽23.6m, 底部开挖高程798.0m, 在820.0m及835.0m高程分别设11.39m及3.11m宽平台, 4、6#两侧边墩分别在824.0m及835.0m设置平台, 渠底以1:4反坡自开挖高程798.0m接至805.0m高程。尾水隧洞轴线与尾水隧洞正面边坡夹角75°。5、6#尾水隧洞出口距防掏墙开挖内边线61.56m, 防掏墙底部开挖高程802.0m, 4#尾水隧洞出口距防掏墙开挖内边线4.45m, 防掏墙底部开挖高程795.0m。4#尾水渠左侧边坡850.0m至835m坡比1:0.3, 835m至824m坡比1:0.3, 824m以下坡比1:0.3~1:1, 分别在835m和824m设马道, 4#尾水隧洞出口底板高程798.50 m, 由出口渐变段和直线段组成。

导流洞内侧边坡段的硝沟~船房沟段, 为第四系堆积体构成的土质边坡, 底部为洪积和崩积物 (Qpl+col) 碎块石、砾石, 局部为胶结的“角砾岩”;下伏冲洪积的块石卵砾石层 (分布在870.0m高程至江边) ;下伏基岩为灰岩和千枚岩, 受花山沟断层 (F6) 的影响, 岩体较破碎。船房沟950.0m~1200.0m高程处发育RD09S051、RD09S109、RD11S161三个块体, 稳定性较差;5#导流隧洞出口边坡开口线右侧1000.0m高程以下靠近硝沟崩坡堆积体, 右岸导流隧洞出口边坡正上方无崩坡积层。

5#尾水隧洞范围为下部含泥质条带的灰色厚层灰岩、灰白色大理岩, 6#尾水隧洞范围为灰色溥层灰岩、局部层间夹泥质薄膜或千枚岩薄膜, 出口洞脸及明渠外侧边坡整体稳定性好。

由于采用控制爆破技术, 严格按安全质量保证措施和科学的检测手段, 在保证尾水隔墩开挖体型的同时, 确保了混凝土围堰及下部防渗体系的安全。

2 爆破振动安全控制标准

对采用爆破地震效应对于建筑所产生的危害进行评价当中, 通常需要采用比较稳定的速度作为破坏标准, 同时对于爆破当中的震动频率以及固有频率间的关系进行思考, 还需要对爆破当中所产生的振动其自身的持续时间对建筑物造成破坏的作用进行思考, 所以, 该工程主要就是将振动速度作为实际的爆破振动标准。

各动态监测部位的最大质点振动速度安全标准是根据《水利水电工程爆破施工技术规范》 (DL/T5435-2001) 、《爆破安全规程》 (GB 6722-2003) 并结合其他工程实践提出的, 见表1-1。

3 动态监测方法及测试系统

动态监测采用电测法测量爆破最大质点振动速度。

监测工作所用仪器为成都中科测控TC-4850爆破振动仪, 检测系统由三分量检波器、监测主机和分析处理软件组成。仪器标定合格后投入使用。

仪器主要作业技术指标如下:

(1) 采样率1 KHz~50 KHz, 多档可调;

(2) 频响范围:0~10 k Hz;

(3) A/D分辨率16 Bit。

4 控制爆破振动安全的主要措施

在这个过程当中爆破所需要的孔排距以及单位内的耗药量和单响药量等方面的参数都需要通过试验来确认。对于深孔梯段的爆破主要采用的是孔间的微差以及排间的微差进行结合的方式起爆, 这样就能够在一定意义上将最大的单段药量进行控制, 从而保证其所产生的振动能够在安全的范围之内。在实施建筑物轮廓线开挖时采用预裂爆破, 以此来缓解开挖过程当中的爆破对于保留区的岩体所产生的振动影响以及避免爆破裂隙延伸至保留岩体内。

典型爆破实例:在围堰侧EL832高程的一次爆破施工中, 为保证坡面开挖质量及围堰安全, 采用了梯段加预裂的爆破方案。

(1) 爆破参数。1梯段爆破。梯段高度10m, 炮孔直径90mm, 孔深11.5m, 药卷直径70 mm, 单位耗药量0.45Kg/m;主爆孔孔排距3×3.5 m, 单孔装药量39Kg, 堵塞长度2.5m;缓冲孔排距2×2.5 m, 药卷直径50 mm, 单孔装药量19.52 Kg;堵塞长度2.5 m;2预裂爆破。炮孔直径76 mm, 孔深15m, , 药卷直径32 mm, 线装药密度0.35Kg/m, 单孔装药量5.48Kg, 堵塞长度1.5m。

(2) 爆破效果。薄厚岩石破碎均匀, 扎堆集中, 飞石极少。出渣后现场鉴定, 预裂孔半孔残留率90%以上。

(3) 爆破振动监测。监测部位为围堰顶部, 共布置4个测点。

(4) 实测结果表明:混凝土围堰上的最大质点振动速度为1#测点的水平径向 (x方向) , 该点三方向的测值为:垂直向 (Z方向) 7.02cm/s、水平径向 (x方向) 9.27cm/s、水平切向 (Y方向) 5.72cm/s。

5 动态监测成果分析

加强动态监测主要是为了能够对爆破当中产生的振动对于周边建筑的影响以及能够对监测成果进行反馈, 以此实现对爆破施工和设计当中提供相关依据, 并且还能够保证周边建筑物的安全。若是监测到有超过安全标准部位的部位, 相关人员需要能够按照实际的监测结果加强分析, 并且在此基础上提出相关的控制措施。

通过多点数据的监测和统计, 每一个监测点当中最大的爆破点质点振动的速度需要确保在相关的安全标准之内 (见表5-1) 。尽管有一些测点在爆破当中其质点速度基本上和安全标准几乎接近, 但是没有使得混凝土产生裂缝以及预留岩体当中没有产生贯穿性裂缝, 也没有造成渗水情况的产生。

对爆破地震效应进行分析的主要目的就是为了对这种爆破技术在实际的应用中, 以此来确定是否会对周边建筑以及岩体造成影响, 通常爆破当中炸药所释放的能量, 除了一部分是用于对岩体的破碎当中, 另外一部分主要就是应用在对采用爆源所产生的地震波方式在岩体当中向外进行传播, 以此来使得地层振动。

采用这种地震强度会随着爆心距的加大越来越弱。但是若是地震的强度大于安全标准时, 这样就可能会导致周边建筑的破坏。相对于一些国家在对振动安全标准进行制定当中主要重视的时速度以及频率。这主要是根据爆破的原理, 炸药在爆炸中会向周边建筑释放一定的能量, 在这个过程当中一些地震波会从爆区传到远处, 若是在这当中药包的爆破所产生的激励频率域超过响应频率或者一致, 这样一些很小的激励也会出现很大的运行;在这当中, 若是大地响应频率和周边的建筑其自身的谐振频率是一致的, 这样往往就可能导致结构的运行加大。根据相关的资料所体现出来的数据表明:对于一些很小测点的爆破其最大的质点振动速度值往往和安全标准相接近时也会产生一定的预裂爆破, 并且这种波形的特征没有按照跳跃脉冲的方式产生, 其自身的振动频率也是非常的高。通常对于水工建筑物来说, 其自身的谐振频率主要为4~10Hz, 爆破地震波产生的激励频率为50~100 Hz, 爆破地震波所产生的激励频率和周边的建筑之间差距比较大, 这样就不会产生共振情况。

6 结论

在水利水电工程的开挖当中对于爆破其具有自身独有的特点, 其和其他的行业爆破是不同的, 特别时一些接近基面或者和周边一些重要建筑进行爆破当中, 除了需要重视钻孔和爆破的效果之外, 在这当中最为主要的就是若何对报批的精度进行控制, 以此减少爆破对周边基础所造成的破坏, 乌东德电站右岸尾水出口采用微差控制爆破和预裂爆破, 提高了基岩开挖质量, 减少了对下游围堰混凝土及防渗体系的破坏影响。

(1) 乌东德水电站右岸地下电站尾水出口在岩石开挖施工中采用微差控制爆破、预裂爆破等技术, 在保证结构物轮廓的同时, 对周围建筑物地震效应也得到了比较有效的控制, 对周围建筑物没有产生破坏性的影响。

(2) 通过爆破振动衰减规律测试推导的经验公式, 在以后的爆破施工中得到验证, 从爆破规模和单位耗药量上有效的控制了爆破地震波对周围建筑物的地震效应。

(3) 声波检测数据结果表明, 爆破对下部基岩的影响较小。

摘要：为了确保爆破引起的振动不会对邻近建 (构) 筑物及其设施或设备产生不利影响, 采用振动速度做为爆破的控制标准。爆破所需要的孔排距以及单位内的耗药量和单响药量等都需要采用试验来进行确认, 对于深孔梯段的爆破需要采用孔间的微差以及排间的微差进行结合的方式实施起爆。采用非电爆破网络, 实施多段起爆, 控制每次爆破规模从而保障相邻建 (构) 筑物的安全。

关键词：振动控制,爆破开挖,多段起爆,乌东德水电站