水库溢流堰面爆破拆除工艺探讨
摘要：目前随着我国病险水库加固工程的进行，各个水库加固项目工程中的拆除工作制约着整个工程的进度。与新建工程相比由于场地限制不仅施工难度大而且危险性高。采用爆破方法拆除速度快，但危及面广，危险性较大。但运用得当会将缩短整个工程工期，并能确保整个工程的质量、安全，且能降低工程成本。以朱庄水库为例介绍溢流堰面爆破拆除工艺。
关键词：溢流堰面混凝土,一次齐爆药量,爆破线路,爆破信记号
一、工程概况：
朱庄水库位于海河流域子牙河水系滏阳河流域沙河干流上,坝址在邢台市沙河市孔庄乡朱庄村西，距邢台市约35Km，是一座以防洪、灌溉为主，发电为辅的综合利用的大（2）型水利枢纽工程，控制流域面积1220Km2，总库容4.162亿m3。
溢流坝布置在河床段，全长111m，分八、九、十共三个坝段，溢流堰堰型采用克一奥（II）型曲线，堰顶高243.0m,堰面上游坡比由1:0.25变至1:1，堰面下游以1:1的直线段与反弧段相接，反弧段由两段圆弧组成，圆弧半径分别为79.185m和21.961m，反弧段下游接平坎，平坎高程200.0m。堰体内部为浆砌石，表层为混凝土，混凝土最小厚度为2.0m。
本次除险加固对溢流堰面混凝土拆除40cm，补强厚度为40cm,补强处理后溢流面曲线与原溢流面曲线相同。溢流面表层补强混混凝土内新铺设一层φ18钢筋网，钢筋间距20cm，混凝土保护层厚度为10cm（与原溢流面混凝土保护层厚度相同）。溢流面原钢筋保留为一定长度的接头，以保证与新铺设溢流面表层温度钢筋网可靠焊接。
新、老混凝土之间采用锚筋进行联结，锚筋采用梅花形布置，间距80cm，锚筋直径为φ20，伸入老混凝土内80cm，外露30cm，采用药卷固剂全孔锚固，并与溢流面表层钢筋网相互焊接。
为保证施工质量及施工进度，溢流堰面混凝土工程采用爆破拆除，右侧50米为发电站，左侧为山体，溢流堰堰顶为闸门，两侧为闸墩，下游为一、二级消力池。
二、技术要求：
根据《水利水电工程爆破施工规范》要求，爆破拆除溢流坝面混凝土不得影响水库大坝的安全。
根据《水利水电工程爆破施工规范》要求，这次爆破，在技术上我们决定从以下4个方面采取措施，确保大坝安全。
1、多打眼，少装药，勤放炮，放小炮。
2、接近闸门或坝体混凝墙施工时，采用松动爆破或光面爆破，必要时用风镐剔除。
3、避免连续放炮，采用单独放炮的原则，防止爆破振动与坝体发生共振。
4、接近水库变电站爆破时，宜采取防护措施，防止飞石溅出，砸坏变电设备。
三、拆除施工的总体方案：
1、机械拆除方案
拆除40cm厚的钢筋混凝土，用破碎锤可以破碎，该方法工效低。
2、爆破拆除方案
①采用密集炮眼，用塑料导爆管，大段别，大间隔，一次点火，多次响炮。该方法工效高，但爆破成本高。
②采用密集炮眼，用瞬发电雷管，分组爆破，分批点火，多次响炮，对坝体无影响。该方法施工烦锁，但爆破成本低，宜采用。
四、爆破拆除设计方案：
溢流坝堰面钢筋混凝土爆破，属于基础爆破范畴，但这次爆破技术要求高，既要按时完成拆除任务，又不能使坝体、闸墩、闸门、变配电设备等受到损害；既要确保爆破效果，又要达到各项技术要求，并不能增加成本。
权其利弊及经济，这次拆除爆破，我们决定采用松动爆破的方式，对溢流坝堰混凝土进行爆破。具体方法是：多打眼，少装药，勤放炮，放小炮。安全、快速、顺利地完成这次爆破拆除任务。
五、设计爆破参数：
1、最小抵抗线：h=40cm
2、间距：a=30cm
3、列距：b=30cm
4、孔深：l=40cm
5、布孔形式：采用梅花型布置
6、单孔装药量：Q=f(qA+qV)
将f=1.15，q=20/0.4，A=0.3×0.4，q=150，V=0.3×0.4×0.3代入式①得：
Q=1.15×（45/0.4×0.3×0.4+150×0.3×0.4×0.3）
=22g
由于是钢筋混凝土，药量须增加30%，其计算药量为：
Q=1.3×22=28.6g，取30g
大面积范围爆破前，宜采用局部试爆，检验计算药量的可行性。
六、设计一次齐爆药量：
为防止坝体因爆破震动而受到损坏，每次放眼数量不超过10个，其一次齐爆药量：Q=10×30g=0.3kg
七、量化一次齐爆药量对坝体的影响
《爆破安全规程》规定，一般建筑物和构筑物的爆破地震安全性应满足地震安全速度的要求。主要类型的建筑物和构筑物地面质点的安全振动速度规定如下：
土窑洞、土坯房、毛石房屋 1.0cm/s
一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物 2-3cm/s
钢筋混凝土框架房屋 5cm/s
水工隧洞 10cm/s
交通隧洞 15cm/s
矿山巷道，围岩不稳定有良好支护 10cm/s
围岩中等稳定有良好支护 20cm/s
围岩稳定无支护 30cm/s
对于埋在地下的药包爆炸时引起的地表质点振动速度，采用萨道夫斯基公式计算：
(7-4)
式中：Q—总药量或最大一段药量，kg；
R—测点或被保护物距爆破点的距离，m；
v—测点处或被保护物处地面质点的振动速度，cm/s；
K，α—与岩石性质有关，由实测确定或参考以下值：
坚硬岩石 K=50—150 α=1.3—1.5
中硬岩石 K=150—250 α=1.5—1.8
软岩 K=250—300 α=1.8—2.0
由安全震动速度亦可计算安全距离：
(7-5)
应当指出，以上K、α的取值范围，只是大概的经验值。对于在重要建筑物附近爆破或很大规模的爆破，应当通过实测确定准确的K、α值。
公式(7-4)只考虑了药量Q、距离R及岩石性质（K、α）三个因素。事实上，爆破类型不同对振速度有很大影响。例如，实测
表明，n=1.5的抛掷爆破比n=0.81的松动爆破所产生的平均振速降低4%—22%。
建筑物、构筑物拆除浅眼爆破与药包埋置在地下（岩石中）的硐室或炮孔爆破相比有很大的区别，主要表现为一次起爆药量少，药包数目多；距离被保护建筑物近；炸药一般装在位于地面以上的梁、柱、墙之中，因而传至基础中时振动已大为减弱了。对于这种“近距离、小药量”的爆破，建议使用以下修正公式计算地面质点振速：
(7-6)
式中，取K′=0.25~1.0，爆破体临空面少时取大值，反之取小值。
影响质点振速的因素除上述药量Q、距离R、土岩性质K、α及爆破类型外，还有以下几个方面：
（1）炸药性质。低威力、低爆速炸药震动效应明显降低；
（2）药包的分散程度。药包越分散，震动效应越小；
（3）爆破点与测点的相对位置。地下或半埋式构筑物的爆破所产生的震动效应要明显强于同等药量的地上构筑物的爆破。高程高于药包的测点振速要大于高程低于药包的测点振速；
（4）排成直列的群药包，其药包中心线联方向的振速比垂直药包中心联线方向低20%～45%左右；
（5）爆破体最小抵抗线方向的振速低于最小抵抗线的反方向；
（6）爆破体的临空面每增加一个，其振速降10%~15%。
因此，在实际工程中，预计震动强度的大小，应综合考虑各种因素。
拆除爆破除了必须有效地控制飞石和冲击波外，还必须严格控制爆破振动，避免周围建筑物和设备遭受破坏。实践证明，爆破振动对建筑物的破坏，其影响因素是很复杂的，它与药量、距离、地质条件及建筑结构的动力特征等有关。在距爆源的距离、地质条件和建筑结构的动力特征一定时，爆破振动强度主要与一次起爆的炸药量有关，装药量越大，转化的爆破地震波的能量越多，振动程度就越大。因此，为了确保大坝的绝对安全，必须限制一次起爆药量。
由此可以看出，一次起爆10发装药，爆破震动对大坝无影响。
八、选择爆破器材：
1、电雷管：选用同厂、同批次的电雷管，其阻值之差不得超过0.3Ω。
2、炸药：选用优质乳化炸药。
3、点火机：选用100发高能起爆器。
九、设计爆破线路：
由于每次放炮个数仅10发，故起爆线宜采用串联线路。
十、规定爆破信记号
第一次信号——预告信号。所有与爆破无关人员应立即撤离到危险区以外，或撤至指定的安全地点。在危险区入口处应设立岗哨。
第二次信号——起爆信号。确认人员和设备全部撤离危险区，具备安全起爆条件时，方准发出起爆信号。根据起爆信号，准许起爆。
第三次信号——解除警戒信号。经检查人员检查确认安全后，方准发出解除警戒信号。在未发出解除警戒信号之前，负责警戒的人员应坚守岗位，除爆破工作领导人批准的检查人员外，不准任何人进入危险区内。
结束语：通过上述爆破施工技术，在拆除过程中通过检测，很好的控制了爆破对水库各部位的危害程度，加快了施工进度。只有在正确的理论指导下、合理施工的基础上，才能达到快、准、好、省的效果。不足之处敬请专家给予指正。