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水电站扩建工程爆破控制设计

水电站扩建工程爆破控制设计

概况

柘林水电站扩建工程位于江西省北部,鄱阳湖以西的柘林镇,地处修河中游末端。柘林水电站水库总库容79.2亿m3,是我国最长的粘土心墙坝(总长590.75m)。

扩建工程在原柘林水电站泄洪(兼放空)洞北侧,水工建筑物由引水系统(引水明渠、进水口、二条引水隧洞)和厂区系统(地面厂房、开关站、尾水渠)组成。装机二台单机容量120MW,扩建后该电站总装机容量达420MW.两台机组分别于2001年12月和2002年5月并网发电。新厂房布置在古滑坡体地基山上,紧靠老电站厂房和老开关站。进水口布置毗邻宽仅30余m的“80山包”,它实际上起着挡水坝的作用,并且“80山包”底部被F65、F67两条大断层切割成棱体,扩建工程中的两条引水隧洞从此构造棱体的底部穿过。新开关站紧靠老开关站布置。

扩建工程施工期,原电站仍需承担江西电网的调峰任务,要求保证其正常运行发电。大坝系统和泄洪系统仍按原设计、校核洪水标准拦蓄和宣泄洪水。施工期有正常航运、过木和供水要求。因此,控制爆破的成功与否,关系到整个扩建工程的成败。

2施工特性

扩建工程土石方开挖总量为219.7万m3,主体工程开挖项目有:引水明渠、进水口、引水隧洞、地面厂房、尾水渠、开关站等。各部位开挖工程量见表1.

该工程地质条件复杂,“80山包”为一单薄的柘林水库挡水山体,山体厚度约30 m,风化严重,其间受F65、F67两断层横向切割组成一构造棱体,成倒三角形,体积近12万m3,它的稳定直接关系到水库的安全。因此,在进水口、厂房实施开挖爆破时,必须严格控制爆破振动对“80山包”及构造棱体产生的不利影响。此外,由于本扩建工程厂区系统开挖距原枢纽建筑物较近,并穿插其中,而施工过程中要求爆破开挖不影响原建筑物的安全,保证电厂正常发电,开挖量大、爆破频繁。

3爆破试验

爆破试验的目的是为了观测爆破开挖对“80山包”、原电站建筑物及正在运行的机电设备的影响,确定爆破参数,提供参考的施工经验公式。

爆破地震波在岩体内的传播规律,质点振动速度的衰减特性可用下式来拟合:

式中:Q——单响药量(kg)

R——测点至爆心的直线距离(m)

V——为质点振动速度峰值(cm/s)

K,α——反映爆破方式与地质条件等综合影响的回归待定统计系数。

进水口爆破开挖,对“80山包”沿地面传播一般的规律,共进行了6次爆破试验。厂房段开挖爆破,对原厂房、开关站、继保室沿地面传播一般的规律,共进行了8次爆破试验。对进水EL106m以上梯段开挖爆破(孔径Φ110mm)拟合的K值为36.2,α值为1.469;对进水EL106m以下梯段开挖爆破(孔径Φ70mm)拟合的K值为20.3,α值为1.35;对厂区EL40m以上梯段开挖爆破(孔径Φ110mm)拟合的K值为98.23,α值为1.97;对厂区EL40m以下梯段开挖爆破(孔径Φ70mm)拟合的K值为23.1,α值为1.413.

根据建(构)筑物所允许的安全控制标准,由爆破振动衰减规律公式得允许最大单响药量,从而对单响药量控制。其单响药量计算公式为:

表1各部位开挖工程量表
 

se_target="_blank">se_target="_blank"> se_target="_blank"> se_target="_blank"> se_target="_blank"> se_target="_blank"> se_target="_blank"> se_target="_blank"> se_target="_blank"> se_target="_blank"> se_target="_blank">
se_target="_blank">开挖部位 se_target="_blank">土石方(万m3 se_target="_blank">岩石岩性
se_target="_blank">引水系统 se_target="_blank">引水明渠 se_target="_blank">51.568 se_target="_blank">Zbd硅质泥灰岩、Zbp冰碛岩、Zad6中粗粒砂岩
se_target="_blank">进水口 se_target="_blank">15.27 se_target="_blank">Zad5粗粒砂岩、少量Zad6中粗粒砂岩
se_target="_blank">引水隧洞 se_target="_blank">3.979 se_target="_blank">Zad6厚层长石石英砂岩、Zad6中细砂岩、Zad6中粗粒砂岩
se_target="_blank">厂区系统 se_target="_blank">排水洞 se_target="_blank">0.23 se_target="_blank">
se_target="_blank">尾水渠 se_target="_blank">35.772 se_target="_blank">Zad6中粗粒砂岩、Zad6中粗粒砂岩、Zad6中粗粒砂岩、ptba泥质板岩
se_target="_blank">开关站 se_target="_blank">10.306 se_target="_blank">ptba泥质板岩
se_target="_blank">厂房边坡 se_target="_blank">97.425 se_target="_blank">
se_target="_blank">其它 se_target="_blank"> se_target="_blank">0.176 se_target="_blank">
se_target="_blank">围堰 se_target="_blank"> se_target="_blank">1.521 se_target="_blank">
爆破可能对原枢纽建筑物产生一定的影响,扩建 开挖各爆区与需要保护的建筑物之间直线距离见表2. 表2各爆区与需保护建(构)筑物之间最短直线距离表se_target="_blank">se_target="_blank"> se_target="_blank"> se_target="_blank"> se_target="_blank"> se_target="_blank"> se_target="_blank">
se_target="_blank">爆区 se_target="_blank">需保护建(构)筑物 se_target="_blank">直线距离(m)
se_target="_blank">引水渠进水口 se_target="_blank">拦河大坝
泄洪(兼放空)洞进口
“80山包”棱体及原防渗帷幕
se_target="_blank">280
120
50
se_target="_blank">厂房 se_target="_blank">拦河大坝
泄洪(兼放空)洞进口
“80山包”棱体
原防渗帷幕
原厂房
原开关站
se_target="_blank">50
50
40
100
110
100
se_target="_blank">尾水渠 se_target="_blank">原厂房
原开关站
泄洪(兼放空)洞
se_target="_blank">50
0
0
se_target="_blank">开关站 se_target="_blank">原开关站 se_target="_blank">0
se_target="_blank">引水隧洞 se_target="_blank">泄洪(兼放空)洞及“80山包”棱体 se_target="_blank">150
4爆破施工设计 4.1各开挖部位控制爆破参数确定 根据国家标准《爆破安全规程》GB22—86和水电部《水工建筑岩石基础开挖工程施工技术规范》SL47—94,提出了部份建筑物的地面质点允许振速,对规范没有提到的建(构)筑物,根据现场爆破试验监测及参考国内外其它工程经验确定。部份国内外工程实践中采用的爆破安全质点振速控制指标见表3.
表3部份国内外工程实际采用的允许振速表

se_target="_blank">se_target="_blank"> se_target="_blank"> se_target="_blank"> se_target="_blank"> se_target="_blank"> se_target="_blank"> se_target="_blank"> se_target="_blank">
se_target="_blank">序号 se_target="_blank">电站名称 se_target="_blank">V/(cm/s) se_target="_blank">建(构)筑物
se_target="_blank">1 se_target="_blank">天生桥二级厂房开挖 se_target="_blank">10
4
se_target="_blank">边坡坡角
滑坡体
se_target="_blank">2 se_target="_blank">北京官厅水库溢流道扩建 se_target="_blank">4
5~6
se_target="_blank">房屋
土坝
se_target="_blank">3 se_target="_blank">青铜峡唐渠电站 se_target="_blank">2
0.5
1
se_target="_blank">开关站
中控室
电机层
se_target="_blank">4 se_target="_blank">八盘峡扩机 se_target="_blank">1.5
9.5
10
2.5
se_target="_blank">中控室
帷幕灌浆
大体积混凝土
闸门
se_target="_blank">5 se_target="_blank">三门峡 se_target="_blank">0.5
0.5
se_target="_blank">发电机楼板
机组运行时
se_target="_blank">6 se_target="_blank">江垭水电站 se_target="_blank">1.5 se_target="_blank">帷幕灌浆
se_target="_blank">7 se_target="_blank">西班牙维拉卡水电站 se_target="_blank">1.6
3
5
se_target="_blank">水轮机
闸门、闸墩
隧洞
80山包“地质构造复杂,各方向传播来的振动速度值及相应加速度值各不相同,因此,不但要控制其振动速度,还要控制其质点振动加速度。对”80山包“棱体进行动力稳定校核,当其承受的动力加速度小于0.1g时,是稳定的。

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