摘要：安康水电站表孔消力池底板存在层间脱离等缺陷，经先后五次修复处理，未解决根本性问题。本次修复在电站厂房机电设备正常运行状态下进行，将表层1.0m厚钢筋抗冲磨混凝土进行爆破拆除，0.1 m基础垫层混凝土人工凿除，新浇筑三级配C35钢钎维混凝上至原设计体形。

修复施工中，运用了实时爆破振动监测技术，采用了合理的覆盖材料和覆盖方法控制爆破飞石，..了周边永/久建筑物的结构..和机电设备的正常运行。本次试验研究成果也将为类似工程施工提供技术参考和指导，有推广应用价值。

1.1工程概况

安康水电站位于汉江上游，在陕西省安康市城西18km处。下游距已建丹江口水电站约260km，上游距已建的喜河水电站约145km。安康工程以发电为主，兼顾防洪、航运、养殖、旅游等综合利用效益。

安康水电站于1978年开工，1998年2月主体混凝蹴工基本结束，1990年12月第1台机组发电，1992年12月第四台机组发电。设计单位为原电力部水利部北京勘测设计研究院，施工单位为中国水利水电第三工程局。

水库正常蓄水位330m。死水位300m。正常蓄水位以下库容2.58×109m3，可进行不完全年调节。水库预留3.6×108m3防洪库容，可以削减5~20年一遇洪水洪峰流量3000～4500m3/s。坝址多年平均流量608m3/s，多年平均年径流量1.92×1010m3/s，设计洪峰流量(P=0.1%)36700m3/s，校核洪峰流量(P=0.0l%)45000m3/s。电站总装机容量800MW，..出力175MW，多年平均发电量2.8 x 109kW·h，年利用小时数3500h。电站枢纽工程由拦河坝、泄洪消能建筑物、坝后式厂房和通航设施等建筑物组成。

安康水电站表孔消力池底板存在层间脱离等缺陷，曾先后于1996年、2000年、2002年、2004年和2007年进行过五次修复处理，未根本上解决问题，鉴于表孔消力池..对整个枢纽工程正常运行的重要性，从工程的长远出发，本次将对消力池底板表面抗冲层进行彻底修复处理，以..大坝的..运行。

本次修复将表层抗冲磨混凝土全部拆除，浇筑新混凝土至原设计体形。新浇混凝土采用三级配C35钢钎维混凝土，内布置两层钢筋网。在消力池底板范围内布置锚筋，下端深入老混凝土，上端与上层钢筋网焊接。新浇筑的消力池底板纵横缝设置一道U形铜止水，周边需要在老混凝土上凿槽重新设置止水。

1.2工程背景

安康水电站表孔消力池底板存在层间脱离等缺陷，曾先后五次修复处理，未根本上解决问题，本次修复将表层1.Om厚钢筋抗冲磨混凝土采用爆破拆除，0.1m基础垫层混凝土采用人工凿除。新浇筑三级配C35钢钎维混凝土至原设计体形。

大型表孔泄流水电站消力池底板钢筋混凝土拆除施工技术的研究成果，也将为我国水工混凝土建筑物在正常运行和..周边永/久建筑物的结构..条件下进行大面积消力池底板混凝土拆除爆破施工，提供技术参考和指导，为今后类似工程施工总结施工经验起到推广作用。

该工程不对周边永/久建筑物结构..产生较大影响的爆破拆除施工技术(即确定很优爆破参数)是工程的技术重点和施工难点，也是决定表孔消力池底板修复工程成败的关键。

国内20世纪50～80年代修建的大坝比较多，一般经过20～30年以上的运行都会不同程度地存在质量问题，修复改造施工项目将逐渐增多，在水电站施工中，此类大范围面层混凝土拆除施工案例较少，该项目的研究成果将为我国老坝、病险坝在正常运行条件下，进行大型表孔泄流水电站消力池底板修复总结出良好的施工经验。

2抗冲耐磨层钢筋混凝土爆破拆除技术研究内容

表孔消力池自1989年3季度进水，至今已长达22年。消力池底板混凝土经长期运行后，出现了不同程度的破坏，主要表现为底板混凝土纵横伸缩缝破坏、池底板混凝土裂缝、钢筋环氧脱落及冲蚀坑。电站正常运行条件下，不对周边永/久建筑物结构..产生较大影响的爆破拆除施工技术(即确定很优爆破参数)的研究尤为重要。由于抗冲耐磨层钢筋混凝土爆破拆除工程量大，如何选用合理、很优的爆破参数才能在..允许振速下既..施工..和质量又能确..施工进度的施工技术需要进行深入研究。

3科研成果综述

3.1科研项目实施情况

3.1.1科研生产情况

此次表孔消力池底板混凝土拆除爆破施工，自2011年11月27日开始至2012年1月1日全部完成，历时36天，共爆破拆除5个坝段，25个单元。其中，9m×18m=162m2的6块，19m×18m=342m2的19块，总面积约7474.75m2，共完成C30钢筋混凝土拆除8786.14m3。共计进行83次爆破，钻孔约15000m，很大孔深1.91m，耗毫秒非典管24313枚，电雷管167枚，乳化炸药6864.2kg，平均单耗0.78kg/m3。拆除爆破工程施工..，质量和工期全部满足合同要求。

3.1.2主要难题与对策

3.1.2.1 爆破..允许振速要求高

为..拆除爆破振速控制在周围建筑物和机电设备正常运行的..允许振速要求范围，对爆破参数选取的精度要求很高。消力池底板混凝土拆除爆破对各类建筑物爆破振动的质点振速值控制见表l。

为满足此要求，施工中必须对孔径、孔深、间排距及很大单响等参数进行严格控制，采取的主要措施有：

(1)采用常规变径(连接套R45变径R38，50mm钻头)HCRl200-ED液压钻机和YT28手风钻(42mm钻头)进行钻孔。

(2)孔底集中装药(Ф32mm乳化炸药)，尽量使炸药充满炮孔，形成耦合连续装药，增加堵塞长度，水中采用纸卷进行炮孔堵塞，..堵塞质量，提高爆炸气体的有效利用率，从而充分发挥炸药的能量来破碎混凝土和改善爆破质量。

(3)控制单孔装药量和很大单响药量即首先根据..允许振速、爆心距保护对象距离和萨道夫斯基公式计算出很大单响药量，并根据振动监测数据随时进行调整。

3.1.2.2 采用..的振速监测设备

为..周边建筑物和机电设备的..，使工程顺利进行，有针对性地对大坝基础帷幕灌浆及闸门、中控室机电设备和4号发电机组保护屏、开关站及尾水导墙进行实时爆破振动监测，及时提供爆破施工对已有建筑物和机电设备的影响情况，以便根据测试结果随时调整优化爆破参数。

工程采用美国IOTECH公司生产的StrainBook综合数据采集仪WBKl8模块，每个模块有8个通道，可以配置8个单向速度传感器或加速度传感器。通过USB接口与PC电脑进行数据通信，运用专业软件进行处理分析及成果输出等，现场直接设置各种采集参数，能即时显示波形、峰值和频率。爆破振动监测使用美国CTC公司VE102-1A速度传感器，可对微小振动及..振动进行测量。

通过36天的混凝土拆除爆破振速监测数据统计和分析，各测点爆破振速均在..允许控制值范围内，详见“安康水电站表孔消力池底板修复处理工程混凝土拆除爆破振动监测报告”。

3.1.2.3 施工参数依据施工情况灵活调控

随着爆心距与受保护建筑物(4号发电机保护柜)的距离越来越近，既要把爆破振速控制在..允许范围，又要..爆破效果。要求对单孔药量及很大单响药量等爆破参数必须..控制。如果采用固定的爆破参数，必将形成爆破振速超标或无法达到爆破效果;若采取分层或者二次、多次爆破，势必会加大钻孔及爆破的作业量从而加大爆破施工成本，严重影响拆除爆破施工进度。因此，必须根据爆心距受保护对象的距离、振动监测数据资料及爆破效果等情况，灵活调控，随时进行爆破参数的调整，以..拆除爆破的..、质量和进度能满足设计要求。

3.1.2.4 爆破..防护措施

炸药爆破能量以应力波和爆轰气体膨胀压力的形式作用于介质并使其破碎，多余的能量使碎块获得足够的动能而抛射，其初速度有时达100m/s以上，其中个别碎块抛射较远，形成飞石。

周围建筑物离拆除爆破施工部位距离较近，采用有效的覆盖材料及覆盖方法是控制爆破飞石的重点也是难点。

由于消力池底板钢筋混凝土属于薄壁结构，强度较高，爆破单耗较大，加之炮孔浅，自由面条件差，容易产生飞石，..防护的覆盖质量要求高。爆破初期采用“单层运输带贴近覆盖法”进行爆破防护，开始效果较好，但经历数次爆破冲击后，运输带破损严重无法满足..防护控制爆破飞石的要求。后又采用“钢管架覆盖竹夹板的间隙覆盖法”，仍难以满足要求。通过查阅资料和多种材料现场试验，确定采用成品炮被和废旧轮胎用钢丝绳串联的“贴近覆盖法”有效地了控制爆破飞石，满足了拆除爆破施工期..防护的要求。

3.1.3科研设备投入情况

为满足施工需要，投入了2台HCR-12EDS液压钻机、1台神钢260-8液压反铲、l台日立225液压反铲、1台3m3装载机、2个破碎锤和1台SY235C-8型液压反铲及15部YT28手风钻等开挖施工设备，详见表2。

3.2科研项目取得的技术成果

3.2.1爆破效果影像资料

3.2.2技术成果

对36天83次爆破施工的效果和数据综合分析，得出以下结论：

(1)采取梯段一次控制爆破的施工方法，爆破深度及块度大小和施工进度等均满足要求。

(2)各测点部位振速监测值均在..允许范围内，未见超标现象，爆破参数选取及调整，满足设计允许的..振速范围。

(3)得到的各部位测点振速监测数据与萨道夫斯基公式 523251.jpg 相一致，可以看出，当R为定值时，主频率随Q的增大而降低;当比例药量Q不变时，主频率随R的增大而降低，并具有明显的物理意义，而且和目前关于爆破振动频率衰减特性的研究结果相吻合，符合关于爆破振动频率衰减特性规律。

(4)爆破振动频率回归分析。由于单响药量较小，各测点离爆心距无规律，且有些爆心距过大以及所测爆破振速值较小，无法计算出准确的K、a理值，或者汁算值超出理论值范围，无可信度。对于其他爆破条件下的主频率进行预测时，K、a的取值需进一步研究。

(5)从爆破后的效果及爆破后的宏观调查和电站运行管理监测数据表明，安康水电站表孔消力池底板修复处理工程的混凝土拆除爆破施工对周围已有建筑物的影响控制在..范围以内，密集建筑物下施工的..防护措施满足爆破..规范要求，对于大型表孔消力池抗冲耐磨层钢筋混凝土分层爆破拆除施工总结出了一些经验，为今后类似工程提供一些参考和借鉴。

3.3科研项目技术经济效果评价

“大型表孔泄流水电站消力池底板拆除爆破施工技术研究”课题，是以安康水电站表孔消力池底板修复处理工程施工为依托开展的，经过研究人员和施工人员的努力工作，克服了爆破..允许振速要求高、密集建筑物控制爆破飞石难度大、拆除爆破参数不易掌控和工期紧等诸多难题，拆除爆破取得良好效果，各部位测点爆破振速均在..允许范围内，完全满足爆破拆除施工要求。

通过爆破方案优化：原方案将厚度1.0m抗冲耐磨钢筋混凝土消力池底板采用2层进行拆除，第1层钻0.3m深孔进行爆破;第二层钻0.7m深孔进行爆破;预留0.1m底板保护层采用液压破碎锤凿除。优化后的方案将厚度1.0m抗冲耐磨钢筋混凝土消力池底板上部1.0m采用单层一次爆破的方法，预留0.1 m底板保护层采用液压破碎锤凿除。

原计划火工材料需用量2号岩石乳化炸药12.6t，非电毫秒雷管150000枚;实际耗用量为2号岩石乳化炸药6.86t、非电毫秒雷管24313枚。节省2号岩石乳化炸药5.74t，非电毫秒雷管12.6万枚，直接经济效果约100万元，大大节省了爆破拆除费用。

原计划爆破拆除工期57天，实际完成工期36天，爆破拆除工期提前了近21人，经济效果十分显著，为今后类似工程施工积累了丰富的经验。

4结语

4.1研究成果应用前景

水工混凝土建筑物规模宏大，对..的经济建设和防汛等多方面有巨大的社会效益和经济效益，我国20世纪80年代以前建设的混凝土坝由于设计标准低、施工质量不良、管理不善等原因，导致大坝混凝土过早地出现了老化和病害。许多工程需要进行大修。另外，国内50年代至80年代修建的大坝比较多，一般经过20～30年以上的运行都会不同程度的存在质量问题，修复改造施工项目将逐渐增多，该项目的研究成果将为在正常运行条件下.对大型表孔泄流水电站消力池进行修复、改造总结出良好的施工经验。对今后老坝、病险坝的修复、改造施工老化、病害水工混凝土建筑物的处理也提供了良好的借鉴经验。

4.2研究成果效益分析

安康水电站表孔消力池底板修复处理工程，老混凝土拆除面积约为7474.75m2，按照招标文件，老混凝土拆除深度一般约1.1m，反弧段很大深度1.93m，老混凝土拆除量8786.14m3，通过对老混凝土拆除爆破方案及爆破参数的研究和优化，将原方案1.Om抗冲耐磨钢筋混凝土消力池底板采用2层进行拆除，第1层钻O.3m深孔进行爆破;第二层钻0.7m深孔进行爆破;预留0.1m底板保护层采用液压破碎锤凿除。优化为的上部1.Om采用一次爆破拆除到位，预留O.1m底板保护层采用液压破碎锤凿除。节省工期近21天，直接经济效果约100万元，经济效果十分显著。为今后类似工程施工积累了丰富的经验。

通过混凝土施工技术措施的优化设计，获得在原枢纽工程正常运行和度汛条件下，工期紧、干扰大、混凝土施工强度高等不利条件下的混凝土施工技术措施，为我国大型表孔泄流水电站消力池底板修复工程施工提供技术支持，其经济效益不可估计。