长江科学院-获奖成果详情中国爆破行业协会科学技术奖

获奖名称: 严寒地区大型水电站重建工程开挖爆破关键技术

获奖等级: 一等奖

获奖类别: 中国爆破行业协会科学技术奖

授奖单位: 中国爆破行业协会

完成单位: 中国水利水电第十六工程局有限公司、长江水利委员会长江科学院

获奖年度: 2016

获奖人员: 郑昌莹、赵根、李延宝、李鹏、杨伟明、吴新霞、陈祖荣、黎卫超、李琦、胡英国、李绍辉

成果简介:项目背景情况我国在上世纪修建了大量的大中小型水利工程，随着时间的推移，不少工程进入了老化期，老旧坝的拆除以及原址新坝的建设成为当前水利建设中面临的重要问题。国家电网决定对丰满水电站进行全面治理，治理（重建）后的工程以发电为主，兼有防洪、灌溉、城市及工业供水、生态环境保护、水产养殖和旅游等综合利用。丰满水电站新坝基坑开挖属于典型的严寒地区近坝开挖爆破，具有开挖爆破精度要求高、安全控制严、工况条件复杂、周边不确定因素多、施工条件差异大等特点。爆破必须确保周围保护物的安全，否则将严重影响老坝的安全及电站的正常发电运行。因此丰满电站新坝基坑开挖爆破是重建过程中的核心控制环节之一，其设计、施工、安全控制、监测与评价等是所有类似大坝重建工程中面临的高难度现实问题。同时由于电站地处严寒地区，冬夏温差巨大，冬季地表长期低温表层被冰冻，严寒条件将可能对重建工程的爆破开挖产生系列重要影响，但目前有关此方面的研究甚少。主要技术创新项目在严寒条件对爆破振动衰减规律的影响以及爆破振动安全控制标准的建立等关键技术问题上，取得了对若干创新，详述入下：（1）基于严寒条件对岩体物理力学性质的影响，分析了表层被冰冻条件下岩体爆破效果的变化特征，提出了严寒地区爆破参数的优化方法。（2）比较了冬夏两季的爆破振动特性差异，研究了表层岩体被冰冻条件下下爆炸应力波的传播特征，揭示了严寒条件对爆破振动衰减规律的影响机制。（3）综合考虑低温对建筑物强度以及入射波频谱特性的影响，基于国家及行业标准，提出严寒条件下大型水电工程重建的爆破振动安全控制标准。（4）提出合理的爆破分区开挖方案，建立了复杂环境下大型水电站重建开挖爆破钻孔、装药、起爆等的精细爆破快速施工工艺与方法。（5）基于爆破远程测试系统，研发了爆破振动监测、分析、总结及预警等综合性能的大型水电站重建工程开挖爆破安全监控系统。推广应用情况丰满水电站施工区域多年极端最低气温-42.5℃，冬季11~3月平均气温为-3.2℃~17.8℃，地表平均冰冻深度为0.75~1.5m，工程总开挖方量为358.3万m3，其中爆破开挖方量138.6m3，施工时段横跨冬夏两季，其中冬季爆破开挖方量达96万m3。项目成果在丰满水电站施工期间（其中冬季施工期为2014年11月~2015年3月）得到了成功的应用。整个施工期，进行了676次爆破振动监测，获得了大量有效数据，监测数据分析表明，坝基开挖过程中爆破振动得到了良好的控制，爆破振动均控制在爆破安全控制标准值以内，未对保护对象造成不利影响，旧坝正常工作，电站各发电机组正常运行，2015年6月新坝混凝土已开始浇筑。项目成果为丰满水电站重建工程提供了有效的技术支撑，树立了我国大型水电站重建的工程范例，对类似工程具有重要的参考价值。