|
利用炸药爆破作用能量，将岩土破碎并按设定方向直接抛落在坝体填筑区内，堆筑成大坝主体的专门技术。定向爆破筑坝是根据定向爆破作用原理，在坝址单岸或两岸山坡内布置主、副炸药包，利用自然凹形地面或辅助药包提前起爆创造呈凹弧形临空面作为定向坑，从而控制随后起爆的主药包爆炸破碎的大量岩土介质，按预定方向抛掷堆积于坝体填筑区内，堆成大坝主体。经坝体整理和防渗处理等各项后续工作，完成大坝整体工程。定向爆破填筑坝可用作蓄水坝、拦泥石流坝、尾矿坝、储灰坝、路堤和围堰工程等。定向爆破坝的坝型有黏土斜墙堆石坝；沥青混凝土斜墙堆石坝；均质土坝；爆破填筑与水力冲填混合坝；宽体土石混合坝和透水堆石坝等。 定向爆破筑坝的发展史 1935年苏联在奇尔奇克（Чирчик）河上首次将定向爆破筑坝技术用于截流工程。中国自1958年起直接用于永久性的蓄水坝工程。此后中国和苏联用定向爆破筑坝技术建成了一大批各种用途的爆破填筑坝。中国南水水电站拦河坝最大坝高81.3m，总库容为12.18亿m3，水电站装机容量为75MW，于1960年底用炸药1 394 t，一次爆破堆筑坝体平均高度为62.5m（最低点46.4m），为设计最大坝高的76.9%；爆落岩石方167万m3，有效上坝石方为100万m3。该工程为世界上建成的爆破填筑坝中，蓄水库容量最大、电站装机容量最大、效益最佳的定向爆破筑坝工程。苏联于1966、1967年修建于阿拉木图的定向爆破拦泥石流坝米桥坝，经多次爆破加高扩建，现坝高为115m；此外苏联还研究设计过最大坝高为250m，水电站装机容量1600MW的康巴拉金定向爆破工程。 定向爆破筑坝的坝址选择 需按照爆破药室规划与水工建筑物布置并重、相互协调的原则：既要考虑满足爆破上坝方量的必要条件，更要考虑整个水利枢纽布置合理性和安全性。理想的爆破坝址条件是：① 具备适宜布置枢纽主要建筑物，不受爆破有害影响，能满足爆破上坝方量需要的坝址条件。② 坝轴线两岸山体稳定，地形适于爆破控制，地质构造简单，爆破堆积能满足爆破堆筑坝设计指标要求。③ 爆破影响区内无重要设施，周围无大滑坡体、不稳定岩体等不良地质因素。 定向爆破筑坝的勘测设计 需结合爆破筑坝的特点和要求进行，地形地质勘测范围要扩大到坝顶高程以上的两岸爆破区和爆破影响区。不同设计阶段对地形地质测绘图的比例尺和精度有特殊要求：可行性研究阶段，比例尺一般为1∶2000；设计阶段，比例尺为1∶500～1∶1000。施工详图设计和药室开挖验收阶段的药室地形测量剖面图的精度要求高，其比例尺为1∶200。爆破设计的主要内容包括：① 爆破药室的规划和布置。② 爆破参数选择和装药量计算。③爆破抛掷堆积计算。④ 爆破对环境安全评估与论证［含爆破对地面、地下建（构）筑物振动影响；基岩破坏范围；岩体高边坡稳定分析；个别飞石和空气冲击波的危险范围等］。 定向爆破筑坝的药室布置 是爆破设计的关键，药室可在一岸或两岸布设为单排或多排（一般不多于3排），各排药室的布置形式和适用条件：① 单个集中药室。控制定向集中堆积的性能较差，有效上坝率低，只有在特殊河谷地形采用松动坍塌爆破或作辅助药室时使用。② 并列集中药室。定向控制性能好，有效上坝率较高，特别是对复杂地形地质条件下药室布置适应性强。③ 多层并列药室。适用于山高坡陡的爆破区，可充分取得经济有效的爆破上坝方量。④ 条形药室。施工简单、方便，适用于地形平整、地质构造简单的爆破区，爆破抛掷速度分布较均匀，抛距较远，有效上坝率最高。在地形地质条件复杂时，可采用集中药室、条形药室以及分集药室相结合的布置形式。 定向爆破筑坝坝体的工程特性 与爆破岩体的地质因素和爆破方式密切相关 。由于爆破大量土石方同时坠落的冲击作用，爆破坝体一般具有密实度较高的特点（堆石体干密度一般为2.0～2.2 t/m3；黏性土填筑坝体可达1.7 t/m3）。堆石坝体的颗粒组成为连续级配，属非发展性管涌土，渗透系数一般为10－2m/s。若爆破区岩层较薄、强度较低，裂隙率高，采用强抛掷爆破时，岩石块度相应较小、碎块和岩粉较多，但级配的连续性较好。相反，岩层厚度大，岩性坚硬的完整岩体，采用松动崩塌爆破时，岩石块度级配的平均粒径较大，大块率高，渗透系数较大，甚至可能出现局部架空和集中渗漏的不利情况。定向爆破筑坝的成败关键，除爆破技术外，主要在坝体整理、防渗处理及其他后配套工程的实施。 定向爆破筑坝坝体的沉降 包括3个阶段：① 爆后雨季冲洗沉降阶段。② 坝体加高整理受荷沉降阶段。③ 水库蓄水运用沉降阶段。根据中国南水大坝的观测资料，3个阶段的累积沉降率（即累积沉降值与观测点的坝体高之比）分别为1.75%、2.8%和1.0%左右。因此，爆后施工初期用水冲洗坝体，以加速坝体早期沉降，在水库蓄水时，采用逐渐提高蓄水位的运用方式，是控制坝体沉降稳定的有效措施。
|
