一种库区引水洞进口岩塞爆破施工方法与流程

本发明涉及水利水电工程，具体为一种库区引水洞进口岩塞爆破施工方法。

背景技术：

1、目前很多电站都面临发电多年后下游部分河段出现减脱水的情况，为解决上述问题，通过生态流量保障、合理配置水资源等手段下泄一定的生态流量。很多电站开始采取措施满足环保要求，有的新建生态机组，解决减脱水问题的同时还能兼顾效益提升。此时修建需取水隧洞直接从已建的水库内直接取水，取水口一般需要设置在水库死水位以下。多数情况下电厂企业不允许水位在死水位以下发电运行，施工方也无法将水库水位直接降低至死水位以便施工。

2、目前较多采用的是岩塞爆破法：在引水隧洞正常施工至靠近水库水下边坡线时，预留一定的岩石厚度(即岩塞)，最后采取爆破的方法将取水口一次性施工成形。目前采用传统的岩塞爆破施工方法，需要设置集渣坑，保证爆破产生的碎石块能全部进入集渣坑，不对将来引水工程运营产生影响。然而爆破瞬间产生的冲击波和残渣又很有可能会对已完工的闸门及隧洞等产生结构性损伤。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有爆破技术在爆破瞬间产生的冲击波和残渣可能会对已完工的闸门及隧洞等产生结构性损伤且爆破残渣收集过程较为繁琐的问题；设计了一种库区引水洞进口岩塞爆破施工方法，通过设置集渣网和柔性减震装置，同时利用水流势能清理石渣，从爆破、集渣、清渣等方面实现缩短施工工期，便于施工，保护了已有建筑物。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种库区引水洞进口岩塞爆破施工方法，包括如下步骤：

3、s1、对岩塞口进行施工前预处理；

4、s2、选择集渣网位置并设置集渣网；

5、s3、将闸门井的闸门关闭并安装柔性减震装置；

6、s4、分次爆破并设置水流模式清理石渣。

7、作为优选，所述s1包括：

8、s11、选择岩塞口位置，处置岩塞口覆盖层；

9、s12、探测岩塞体厚度并对岩塞体进行安全厚度估算；

10、s13、根据岩塞体进行岩塞体围岩渗漏性分析；

11、s14、基于分析结果进行岩塞体渗漏水处理。

12、作为优选，所述安全厚度估算公式为：

13、l＝(0.85～1.5)h；其中，l为岩塞安全厚度，h为岩塞高度。

14、作为优选，分析结果包括微量渗漏、一般渗漏和大量渗漏；若分析结果为微量渗漏，则定期对岩塞体围岩进行渗漏监测，对岩塞体表面进行防水处理并进行局部加固；若分析结果为一般渗漏，则采取的防渗漏手段包括帷幕灌浆、止水帷幕、注浆和加固；若分析结果为大量渗漏，则立即启动应急预案，采取紧急抢险措施并根据渗漏情况调整工程的运行方案。

15、作为优选，所述防渗漏手段还包括探测进水口岩塞所处的岩体裂隙发育，且岩塞位于水电站防渗帷幕线之前，正常蓄水位以下，存在渗水涌水问题，岩塞爆破前需对岩塞及闸门井前洞段岩体进行预固结灌浆。

16、作为优选，预固结灌浆分两部分进行，靠近闸门井一侧的岩体从闸门井平台往下斜向打孔进行固结灌浆，在岸坡低于闸门井顶高程5m位置搭建施工平台，靠近水库一侧的岩体从施工平台往下斜向打孔进行固结灌浆，倾斜角度10°～15°，孔深入闸门井前洞底板高程以下5m，孔径42mm，梅花型布置，间排距3m。

17、作为优选，所述选择集渣网位置包括定位法，以覆盖整个岩塞口为必要条件，根据图纸设计定位集渣网的范围并选择岩体稳固性较好的位置设置集渣网；

18、所述集渣网的最小孔径大于石渣最小粒径；集渣网的有效容积计算表达式为：

19、

20、式中，vc为集渣网的有效容积；vb为岩塞的自然方量与岩塞上方边坡预计塌方体积之和；k1为爆渣松散系数；k2为集渣网容积利用系数。

21、作为优选，s3中，所述柔性减震装置包括保护层、减震层、接触层，保护层为柔性或刚性材料，接触层采用刚性材料，减震层包括弹簧压缩组件和填充物，柔性减震装置在爆破后进行拆除。

22、作为优选，s4中，所述分次爆破并设置水流模式清理石渣包括：

23、爆破前下放闸门井的闸门，对闸门井及闸门井前洞预充水，基于岩性允许流速经验值计算闸门井充水水位；进行第一次爆破拆除，爆破后若未出现涌水情况，渣料则通过闸门前的烂污栅槽调运出渣，进行第二次爆破拆除，爆破渣料直接入集渣网。

24、作为优选，爆破前闸门井充水水位f高于库区现有水位e，使得爆破后反向水流流速大于该处围岩的允许抗冲流速[v]；

25、

26、其中，[v]为岩塞处围岩的允许抗冲流速；g为重力加速度；f为充水水位；e为高于库区现有水位；h底为引水闸门井底板水位。

27、本发明的有益效果：

28、1.本发明通过设置集渣网和柔性减震装置，同时利用水流势能清理石渣，从爆破、集渣、清渣等方面实现缩短施工工期，便于施工，保护了已有建筑物。

29、2.本发明通过深入分析岩塞体围岩的渗漏性，可以准确评估其稳定性和安全性。这有助于及时发现潜在的安全隐患，并采取相应的风险控制措施，确保工程的安全运行。

30、3.本发明通过估算岩塞体的安全厚度，可以确保其在承受各种外部压力和内部应力时保持足够的稳定性。这有助于预防因岩塞体厚度不足而引发的工程安全事故，保护工作人员和周围环境的安全。

31、4.本发明通过处理渗漏水问题，保护了岩塞体的整体稳定性，避免引发安全事故。基于分析结果的渗漏水处理可以及时消除安全隐患，确保工程的安全稳定运行，同时，通过改善渗漏问题，我们可以提高岩塞体的抗渗性能，增强其抵御外部压力和内部应力的能力，从而提高整个工程的稳定性和可靠性。

32、5.本发明通过进行预固结灌浆，提高岩体的整体性和匀质性，通过水泥的胶凝作用，预固结灌浆能够使坝体岩石形成整体，增强岩石的匀质性。这有助于减少岩石的变形和不均匀沉降，从而提高整个结构的稳定性，还有效降低了岩石基础的渗透性，增强了其抗渗性能，对于防止水体渗漏的问题具有重要作用。

33、6.本发明通过设置集渣网，可以保护库区生态环境，避免库区入渣对库区水生态环境的影响，同时集渣网的使用可以减少清理工作的时间和精力。如果没有集渣网，工作人员需要花费大量时间来清理工作区域中的固体颗粒，这不仅降低了工作效率，还可能影响工作进度，同时也不满足生态要求。而有了集渣网，自定义集渣网孔径大部分颗粒都会被收集起来，大大减少了清理工作的负担。

34、7.本发明通过设置柔性减震装置，可以减少已有建筑物所受到的震动冲击，防止已有建筑物遭受石渣的损害而导致的不必要损失。

35、8.本发明通过设置水流模式清理石渣，可以迅速地将爆破产生的石渣冲刷至指定区域，避免石渣堆积，水流能够穿透石渣堆，将其分散并带走，实现高效清理；水流模式清理石渣更加节能环保，通过分次爆破和水流模式清理石渣，可以减少施工成本的投入。同时，由于爆破和清理效率的提高，可以缩短工期，进一步降低施工成本。