1、概述及施工要求
剑河南哨电站于1984年建成,第一期工程装机2×500kW;扩建后,增加1台发电机纽,总装机为3×500kW。新增机组通过打一条长17m;半径为1.0m的隧洞与原隧洞锥管相连引水发电。该洞与原厂房上游侧墙相距1.5m,洞身穿过原付厂房和升压站底部;垂直高差分别为3m和11m;距中控室垂直距离为3m,水平距离7m,施工难度大。
2、施工方案选择
该工程区域内出露的地层为前震旦系板溪群的变余凝灰岩、凝灰质板岩等。在厂房区内地质结构面没有切割,岩层结构完整。
施工前,为了保证原厂房发电机组的正常运行,同时又要保证开挖爆破时对已建厂房内的发电设备、仪器、仪表及厂房建筑物的安全,建设单位曾建议采用静态爆破法。此法一般在建筑物拆除施工中使用较多,国产破碎剂对素混凝土的处理效果好,但是在变质岩地区,而且是岩层结构完整,没有切割临空面的条件下,使用此办法效果不佳,同时钴孔的工作量大,工期也长。相反,采取控制爆破的办法。即多孔微差分级延时爆破法施工,由下往上(由洞出口方向往锥管方向)分段推进开挖效果好。在镇墩锥管处的R 150用人工硬打工作量也不大。可以短时间内完成。通过比较,决定采取控制爆破的方法进行施工。
3、实际施工情况
隧洞开挖的最大难点就是爆破地震动烈度的最佳安全选择。为了保证施工中冲击波不致破坏原厂房建筑物及设备。在工地没有振动测试设备的条件下,开挖时参照国家建筑科研单位研究提供的烈度工程标准。
如表1、表2所示。
由于该工程安全爆破防护要求严格,首先根据爆破点产生地震的规律和特征,将隧道洞开挖长度分成0~5m洞口段;5~15m洞身段,16~17m混凝土镇墩开挖段3部份进行,开挖时,先用风钻机,在撑子面的四周布置深度1.5m;孔距为30cm防震动;在撑子面中心布置3个1.0m深的开心孔;然后在开心孔四周呈梅花形有8个1.3m深的爆破孔。
按Vmax=1.0cm/s的标准安全烈度控制药量引爆,通过实际情况看,开挖效果一般,对建筑物的设备无影响。由于该地区岩层结构完整,介质均一,爆破地震动速度随炸药量的增加而增大,特别在洞身段施工时,对建筑物的影响也加大,为了抓进度,试探着按Vmax=1.5cm/s的标准安全烈度控制药量开挖。
计算公式为:
式中:Vmax为标准地震动速度;W为药量;△H为爆破点与拾震点的垂距;R 为爆破点与拾震点的水平距。计算出每段、各次爆破使用的药量,分成3级进行,按1、2、3的顺序,用秒表进行延时控制引爆。爆破时与爆破后,通过宏观现象和实际观察:
1)在洞口部分开挖时,距爆破点3m的原厂房墙抹灰有脱落现象。
2)在洞身开挖时,爆破点距1#发电机组仅2mm,药量相同,地震动量大,厂房内的窗玻璃发出响声,个别铗壳开关跳闸,但机组发电正常。
根据以上的情况看,随着漏身开挖的延伸,越接近钢管处,爆破地震动的影响是随着加大的。为了防止洞围岩的影响加大而危及发电厂和压力管道的安全,所以每轮炮均进行严格的药量控制,跟踪观察爆破情况,随时调整施工方案;采取加深防震孔,减少每轮次爆破药量等办法保证施工安全。
4、施工结果
通过以上方法施工,以Vmax=1.5cm/s的地震动烈度标准为准,采取多孔微差分级延时爆破法施工在南哨工地是成功的,原预计40d完成的洞挖只用20d就完成了(为整个工程提前建成投产,争得了时间),得到贵州省水电设计研究院及建设单位的好评。
微差爆破能降低地震动量,若分段越多,爆破的总药量产生的地震动强度较一响齐发爆破强度小。在变质岩地区建筑物拆除。开挖、地下工程开挖施工中,采用Vmax=1.5cm/s的烈度标准控制药量开挖,通过群孔多响爆破,微差分级延时启爆,严格将时差控制在15~20mg,将各级最大装药量控制在一向允许装药量的0.5~0.7倍,爆破每轮次的总装药量可以增加,更能提高工效。
这样虽对周围建筑物有所影响,但没有影响原厂房设备的正常运行,保证了施工进度,可以达到设计要求。
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