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岩塞设计及爆破实例:解除堰塞湖威胁

时间:2023-06-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:更为严重的是堰塞湖水位连续上升形成了约3000万m3的库容,危及下游城镇安全。为了满足堰塞湖下泄流量和施工安全,岩塞布置为截头圆锥体。该泄洪洞从1996年11月23日挂口至1997年3月20日开挖至岩塞爆破掌子面,历时117d,完成钻孔进尺708.84m,于1997年4月1日16时实施岩塞爆破,上游水深25.52m,爆破后最大下泄流量338m3/s,达到设计流量,3d内放空堰塞湖,解除了上、下游险情。

岩塞设计及爆破实例:解除堰塞湖威胁

8.1.4.1 小岗剑堰塞湖泄流爆破

(1)处理要求。小岗剑堰塞湖位于四川省绵竹市绵远河上游,系2008年四川汶川8.0级地震形成。堰体顺河长300m左右,宽200m,最大堰体高度约80m,堰体体积约200万m3,为块石堰体结构,堰体内蓄水已达1000万m3,堰前水深达60m,堰塞湖的水位以每天0.8m的速度上涨,严重威胁着下游20多万人的生命财产安全。由于道路完全中断,四川省抗震救灾指挥部决定,立即空投人员及爆破器材,对堰体进行爆破处理,要求炸开底宽10m、深3m的泄流渠道,尽早泄流,降低库水位缓解险情。

(2)爆破方案。该堰塞湖的堰体左侧相对低洼,表面全是大块石,人员到达现场后迅速拟定了如下方案:①在堰体左侧相对低洼处爆破加深形成泄流渠,在堰体顶部顺河长40m、宽15m范围内,先将表面大块石全部炸碎,选用乳化炸药,炸药总量480kg;②分两层进行裸露接触药包爆破,每层爆破破碎深度为1.5m;③第一层爆破范围为顺河长25m,宽15m,设置6排药包、每排布置10个药包,间排距均为2.2m,每个药包重92kg,总药量为5520kg。药包内均设置11段非电毫秒雷管,引出后与1段非电毫秒雷管连接,在距起爆点1500m的湖面上用电雷管引爆;④第二层爆破范围为顺河长40m,宽12m,共设置5排炸药包、每排布置16个药包,药包的间距、排距均为2.3m,每个药包重96kg,共用炸药7680kg。由于一次爆破药量太大,容易引发其他灾害,把总装药量平均分成两次爆破,爆破时先爆下游,后爆破上游,每次起爆3840kg炸药,起爆方式与第一层相同。

(3)爆破效果。2008年6月12日10时10分实施最后一次爆破,爆破后泄水渠口立即开始过流。由于爆破时泄水渠底部破碎充分,过流后冲刷比较快,泄流量逐步加大,堰塞湖湖内水位快速下降,排除了险情。

8.1.4.2 贵州印江堰塞湖泄流岩塞爆破

(1)处理要求。1996年9月18日,贵州省印江县峨岭镇发生一起特大型山体滑坡,230万~240万m3的滑坡岩体阻断印江河,河水上涨,淹没了距滑坡体上游4.6km的朗溪镇,造成特大自然灾害。更为严重的是堰塞湖水位连续上升形成了约3000万m3的库容,危及下游城镇安全。

为防止堰塞体溃决,减缓上游灾情,必须尽快下泄上游洪水,经比较因堰塞体石方量巨大,交通不便,难以开挖泄槽,决定采用开凿泄洪洞方案。选择河流左岸布置一条断面为7m×7m,长717m,纵坡0.5%的城门洞形的泄洪洞。隧洞进水口位于滑坡体上游250m处的凹岸河湾地带,进水口采用岩塞爆破,岩塞直径6m,实施爆破时岩塞口处于水深25.52m。

为了满足堰塞湖下泄流量和施工安全,岩塞布置为截头圆锥体。岩塞底部开口直径D=6m,岩塞中心岩石厚H=6.5m,覆盖层厚3m,岩塞厚度与直径比H/D=1.08。岩塞中心线与水平线夹角30°,岩塞体倾角60°。岩塞体积为432m3,覆盖层体积为289m3

(2)爆破设计。岩塞体位于灰岩地层,岩石节理裂隙发育,风化严重,如果采用洞室爆破方案,在开挖导洞、药室时将产生大量漏水,处理十分困难,难以保证施工安全。因此,采用全排孔爆破方案,岩塞中心线与主炮孔、预裂孔聚焦点见图8-4。

炮孔布置及装药量计算:在岩塞中心布置一个中心空孔,为掏槽孔爆破提供临空面,孔径D=107mm。距离岩塞中心线0.3m的圆周上,平行中心线布置4个垂直掏槽孔,孔径D=107mm。距岩塞掌子面距中心0.8m、1.6m、2.6m的圆周上布置3圈40个主炮孔,主炮孔深5.4~6m,呈散射状,孔径D=107mm。为有效控制爆破成形,并减少爆破对围岩的振动影响,沿岩塞周边布置1圈预裂孔一共60个,呈散射状,孔径D=50mm。造孔深度均控制距上游岩石面在0.8~1.2m范围,岩塞掌子面呈散射状布置3圈主炮孔见图8-5,岩塞周边呈散射状布置1圈预裂孔见图8-6。

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图8-4 岩塞中心线与主炮孔、预裂孔聚焦点示意图

图8-5 岩塞掌子面呈散射状布置3圈主炮孔图(单位:mm)

图8-6 岩塞周边呈散射状布置1圈预裂孔图(单位:mm)

根据岩性和工程类比,经计算确定爆破参数,岩塞爆破的单位耗药量选为K=2.33kg/m3,总装药量1079kg。

爆破网路设计:岩塞采用毫秒微差爆破,其最大单响药量为504kg。爆破网路为复式并串并电爆网路,起爆电源为380V动力线,其起爆次序为:预裂孔→掏槽孔→内圈主炮孔→中圈主炮孔→外圈主炮孔。

用岩塞爆破技术处理堰塞湖,其目的是将湖中的水放空,无其他特殊要求,岩塞爆破采用直接排渣方案,不设置缓冲坑。

(3)施工。岩塞体爆破施工步骤:①测量放样;岩塞体呈截头圆锥体,除中心孔和掏槽孔平行布置外,其余炮孔布置成散射状,炮孔的空间角度不同,主炮孔和预裂孔各有一个聚焦点;造孔前用全站仪放样确定两个聚焦点,聚焦点埋设固定桩位,通过这两点放样确定岩塞掌子面上各炮孔孔位;炮孔孔位用醒目油漆标出,造孔时在岩塞掌子面的孔位点和聚焦点之间拉方向线,指导和调整造孔角度;②造孔;塞爆破预裂孔均采用直径50mm钻头,主炮孔采用直径105mm的钻头;造孔顺序为先造贯穿探测孔和超前灌浆孔,准确测定岩塞体厚度,并根据渗漏状态实施灌浆处理;随后施工预裂孔、空孔、掏槽孔、主炮孔,一次造孔至设计深度;③灌浆止漏;大面积漏水采用水泥灌浆;钻孔漏水量大于0.3m3/h,采用丙凝或聚氨酯灌浆;钻孔漏水量小于0.3m3/h,采用水泥水玻璃浆液灌浆,灌浆压力大于孔内水压力0.3~0.5MPa。施工中在主炮孔位置先造小直径的主炮孔探孔,利用主炮孔探孔进行灌浆封闭,待浆液凝结后,再扩孔。

(4)爆破效果。该泄洪洞从1996年11月23日挂口至1997年3月20日开挖至岩塞爆破掌子面,历时117d,完成钻孔进尺708.84m,于1997年4月1日16时实施岩塞爆破,上游水深25.52m,爆破后最大下泄流量338m3/s,达到设计流量,3d内放空堰塞湖,解除了上、下游险情。

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