锦屏二级水电站导流隧洞进口围堰拆除
爆破#
张忠伟1，任舸2，李洪涛2**
基金项目：国家自然科学基金资助项目(51009104)；教育部博士点新教师基金(200806101039)；四川省科技
支撑计划(2008SZ0232)
作者简介：张忠伟，（1974-），男，工程师，主要研究方向：水电工程建设管理。
通信联系人：李洪涛，（1979-），男，讲师，主要研究方向：工程爆破和岩石动力学. E-mail: htl@scu.edu.cn
5 （1. 二滩水电开发有限责任公司，成都 610051；
2. 四川大学水利水电学院，成都 610065）
摘要：介绍了锦屏二级水电站导流隧洞进口围堰拆除工程的岩坎拆除爆破方案、爆破参数、
爆破网路以及爆破安全防护措施。水下岩坎拆除的高度为10m。考虑满足水力冲渣、保证邻
近混凝土结构的爆破振动安全等因素，岩坎拆除爆破采用平均1.8kg/m3 的高单耗设计，采
10 用孔排间微差起爆网路，孔内采用高段位非电毫秒导爆管雷管起爆，孔外采用低段位雷管连
接，最大单响药量88kg。岩坎拆除爆破后导流洞顺利过流，为截流创造了条件。
关键词：水利工程施工；锦屏二级水电站；围堰；岩坎；拆除爆破；导流隧洞
 0 引言
锦屏二级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里、盐源、冕宁三县交界处的雅砻江干流
35 锦屏大河弯上，利用大河弯的天然落差截弯取直、引水发电，电站装机容量为4800MW，
单机容量600MW。
锦屏二级水电站闸址位于雅砻江锦屏大河弯西端的猫猫滩。导流隧洞位于拦河闸坝右
岸，断面尺寸采用14.00m×15.00m 城门洞型，顶拱中心角为120°，圆拱半径为8.08m，
过水面积为193.53m2。导流隧洞进口高程为1625.00m，出口高程为1624.00m，设计底坡i
40 ＝0.169%，为缓坡隧洞。
按照施工组织设计，本工程计划2008 年12 月1 日进行截流。河道截流前，导流隧洞必
 须具备过流条件，确定2008 年11 月中旬前完成导流洞挡水围堰的拆除。锦屏二级水电站导
流隧洞进口围堰采用重力坝式结构，围堰上部采用浆砌石结构，下部为预留岩坎。进口围堰
浆砌石堰体顶部高程为1642.5m，堰顶宽度为2.5m～3m，围堰总长62m。围堰下部岩坎采
45 用帷幕灌浆达到基岩防渗要求。进口围堰总拆除高度为17.5m。
视河水位情况逐层拆除围堰，并预留一定高度和厚度的岩坎作为最后的施工挡水围堰，
最终采用爆破方法一次拆除贯通。在削薄后导流洞进口围堰水上拆除量2240 m3，水下岩坎
拆除量2500 m3。本文主要介绍锦屏二级水电站导流隧洞进口围堰预留岩坎拆除爆破的设计
和施工。
50 1 水文及地形地质条件
1.1 拆除时段及水文条件
导流隧洞进口围堰在2008 年10 月下旬开始钻孔拆除，到2008 年11 月中旬基本拆除完
毕。水上拆除爆破按照五年一遇洪水11 月份对应的水位（1632.3m）进行控制，按照拆除到
1635m 高程考虑。水下岩坎拆除高度为10m。
55 1.2 地形地质条件
导流洞进口围堰布置在进口明渠外岸坡地带，背靠已建成的导流隧洞，爆区紧邻导流隧
洞洞门，部分堰体紧贴导流隧洞明渠边墙，进口围堰爆心距导流隧洞进口洞门最近水平距离
为37.5m，距进口明渠混凝土中心最近水平距离为29.2m。
围堰岩性为T3
4 灰黑、深灰色条带状泥质板岩及T33-2 深灰～灰色变质长石石英砂岩，
60 风化卸荷较强，属弱风化上段强卸荷岩体，裂隙发育，普遍张开，部分充填次生泥，完整性
差，基本为Ⅳ、Ⅴ类围岩。
2 围堰预留岩坎水下拆除爆破设计
2.1 拆除方案
根据拆除时段的水文条件，导流隧洞进口围堰采用垂直孔分三层拆除的方案。第一层拆
65 除高程为1642.5m～1638m，拆除高度为4.5m，第二层拆除高程为1638m～1635m，拆除高
度为3m，第三层拆除高程为1635m～1625m，拆除高度为10m。第三层总拆除方量约为2500
m³，总造孔量约为180 个、约为2000m，总装药量约为4500kg。第三层导流隧洞进出口围
堰同时起爆拆除，由于此时江水位较低，不满足完全冲渣的条件，考虑以机械清渣为主，部
分冲渣为辅。
70 2.2 钻爆参数设计
(1) 拆除爆破单耗药量
单耗药量取决于爆破后需达到的效果和目的，即爆破后的爆渣的块度、堆积方式、抛掷
效果等。根据本次爆破情况，围堰第三层为水下爆破，水下岩坎爆除后，水流夹带爆渣进入
堰内明渠段，不具备完全机械清渣的条件，机械不能清理的爆渣需要依靠水流冲走。根据类
75 似工程施工经验[1-3]，要顺利实现冲渣，爆破粒径控制标准：≤40cm 的占60％以上，40～60cm
的占30％～35％，≥60cm 的占5％以下。
一般水下爆破炸药单耗计算公式如下：
q=q1+q2+q3+q4
 式中：q1—为基本炸药单耗，水下垂直孔q1=1.0kg/m3；q2—为爆区上方水压增量单耗，
q2=0.01h2，h2 为水深，80 m；q3—为爆区覆盖层增量单耗，q3=0.02h3，h3 为覆盖层厚度，m；
q4—岩石膨胀增量单耗，q4=0.03h，h 为梯段高度，m。
根据计算，得到炸药单耗q 为1.33kg/m3。由于依靠导流隧洞过水进行冲渣，爆渣块度
需控制在40cm 左右。考虑此因素后的炸药单耗为q=1.5～2.0kg/m3。考虑基岩有压渣及水压
条件和抛掷需要，对于堰前迎水面的岩坎部份炸药单耗值为2.0～2.5kg/m3，目的是为了使
85 该部位能炸到设计深度和块度，为后续的炮孔形成较好的临空面，获取较好的爆破效果，其
他部位垂直孔单耗在1.5～2.0 kg/m3 之间调整。
(2) 钻孔布置
进口围堰水下堰体为预留岩坎，该层拆除高度为10m，沿江侧为垂直边坡，背江侧削薄
后基本为1：0.1 的坡比，顶宽约为8~10m，底宽约为12~14m。由于堰体型体不规则，堰顶
90 共钻设7~10 排主爆孔，炮孔直径90mm，沿江侧3 排孔往洞外倾斜84.3°，剩余6 排孔往洞
内倾斜84.3°，靠江侧第1 排炮孔间距为1m，其余各排炮孔间距均为1.5m，排距为1m 和
1.5m，梅花形布置，前3 排主爆孔超深2.5m，后7 排主爆孔超深1.5m，孔深为11.5m～12.6m。
进口水下拆除在两侧边墙位置布置预裂孔，孔间距为0.8m，两侧钻孔角度均为68°，预
裂孔超深1m，孔深为11.8m。
95 进口围堰预留岩坎拆除炮孔布置平面图和剖面图见图1、图2。
0+00
0+26
1.5
1.5
1.0
1.5
说明：1、图中尺寸以m计；
2、围堰最外一排炮孔
距围堰外边线1m。
比例尺： 0 1 2 3m
图1 导流隧洞进口围堰岩坎拆除炮孔布置平面图
Fig1 Layout of hole arrangement for explosive demolition of rock-dyke
 1625
1635
1622.5
1623.5
2.5 10.0
′ ′ ′
1.5 1.5 1.01.0 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
84.3°
90.0°
84.3°
1632.3
说明：1、图中尺寸以m计。
比例尺： 0 1 2 3m
100 图2 岩坎拆除炮孔布置剖面图
Fig2 Cross-section of hole arrangement for explosive demolition of rock-dyke
(3) 装药结构
进口围堰第三层水下主爆孔装Φ75mm 特制防水炸药，药卷长度为46cm，单卷重量为
105 2kg，每延米装药量按4kg 考虑；水下预裂孔采用Φ37mm 特制防水炸药，药卷长度为25cm，
单卷重量为250g。
主爆孔内放双导爆管雷管及单根防水型导爆索，为便于装药，水下装药药卷全部绑扎在
竹片上，雷管导爆管线外露6m～8m，水下主爆孔单孔装药量为40kg～45kg。
预裂孔炸药绑扎在竹片上，间隔不耦合装药，线装药密度为450g/m，孔底放3 卷Ф75mm
110 特制防水炸药加强装药，上部间隔30cm 一卷Φ37mm 炸药装药，孔内通长放入双防水导爆
索。
岩坎拆除主爆孔堵塞长度为1.0m～1.2m，预裂孔堵塞长度为0.8m～1m。
(4) 爆破网路
围堰从堰内往堰外方向传爆，采用孔排间微差起爆网路，按照2 孔一响设计，最大单响
115 药量88kg。本次围堰拆除爆破采用ms1、ms2、ms4、ms13、ms15 段普通非电毫秒雷管，
为避免重段现象的出现，其中ms1 段雷管为特制雷管，微差延时13ms，ms15 段雷管为特制
防水型。
爆破孔内均采用ms15 段非电毫秒导爆管雷管延时。孔外孔间采用ms2 段雷管接力，排
间选择ms4 段雷管，起爆线单侧采用ms1 段雷管调差。整个网路传爆雷管全部传爆或者绝
120 大多数传爆后，第一响的炮孔才能起爆。主网络传爆时间为613ms,主爆起爆时间为894ms。
为确保网络的可靠性，孔内外雷管均采用双雷管，所有传爆节点均有不少于50cm 的安全距
离，并且在网络检查完毕后，在孔外所有传爆节点上压沙袋防护。
3 爆破安全校核和安全防护
3.1 爆破振动控制及最大单响药量的确定
125 在围堰爆破拆除过程中，要保护的对象主要为明渠和隧洞混凝土结构。
根据《爆破安全规程》，水工隧洞允许爆破质点振动速度为7～15 cm/s[4]；根据《水电
水利工程爆破施工技术规范》，28 天龄期混凝土允许爆破质点振动速度为6～10 cm/s；《水
电水利爆破安全监测规程》规定，28 天龄期混凝土允许爆破质点振动速度为7～12 cm/s[5]；
另外，大量工程实例表明，局部质点振动速度达到15cm/s 时也是安全的。综合考虑，混凝
130 土爆破安全质点振动速度按照10cm/s 设计，15cm/s 校核。
 说明：1.图中符号 表示ms1非电毫秒雷管; 表示ms2非电毫秒雷管;
表示ms4非电毫秒雷管; 表示ms13非电毫秒雷管。
洞内侧
沿江侧
导流隧洞中心线
水流方向
图3 围堰预留岩坎拆除爆破网路设计图
Fig3 Design of blasting network for demolition of rock-dyke
135 爆破振动安全按照萨道夫斯基公式(式(1)) 计算和校核：
V K Q1/3
R
α ⎛ ⎞
= ⎜ ⎟
⎝ ⎠
(1)
式中：V—峰值质点振动速度，cm/s；
Q—单响最大药量，kg；
R—爆心距或波行距，m；
140 K,α—回归系数，与地形地质条件及爆源类型有关。
根据在导流隧洞内进行的多次爆破振动测试及锦屏一级水电站导流隧洞围堰爆破拆除
K、α的取值，本工程K 值取172，α值取1.815。
导流隧洞进口距明渠混凝土边线距离为22m，根据式(1)确定的最大单响药量为139.7kg。
根据计算结果，爆破网络最大单响控制药量控制在100kg 以内，按照2 孔一响设计，最大单
145 响药量88kg。
3.2 安全防护
受地形、地质条件限制，进口围堰距被保护混凝土结构及高边坡很近，为防止爆破飞石
对混凝土表面的破坏。明渠防护采用悬挂竹跳板防护。将竹跳板用8#铅丝绑扎成片后自下
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