气泡在某工程拆除中的应用

　　1气泡帷幕现场试验

　　（1）参数选择。根据设计布置方式要求的水深81m和40m，通过计算初步确定发射管采用50mm无缝钢管，管上以90°发射角，间距50mm钻2排1.0mm或1.5mm的发射孔，以高强度软管连接至空压机。具体采用何种孔径和风压，通过现场试验确定。

　　（2）试验目的。①确定气泡帷幕供风压力，供风量，选定空压机型号及所需数量。②确定空压机供风方式。③确定喷气孔孔径。④根据供风量，供风方式确定供风管材，管径。

　　（3）试验方法。①在RCC围堰上游选择合适位置进行试验。②在堰顶搭设支架，将发射管悬挂在堰外一定水深处，通过软管与布置在堰顶的空压机相连，发射管管径50mm.发射管上以90°发射角，间距50mm钻设2排发射孔，2组发射孔径分别为1.5，1mm范围内无级调压）的空压机供风。③在气泡帷幕上游设1个小剂量药包起爆，在气泡帷幕上下游水下对应布置若干个水击波测点进行监测，以检测效果。

　　（4）试验步骤。先进行一组1mm孔径发射管的试验，完成后再进行第二组1.5mm孔径发射管的试验。每组发射管按40m和75m两种水深进行试验。

　　从低风压向2根发射管供风逐渐过渡到中风压向1根发射管供风。

　　（5）水深40m试验结果。①采用1mm孔径的发射管，0.6MPa压力（0.4MPa无气泡，0.5MPa气泡较少），1台空压机风量刚好满足30m发射管需要，水面气泡上下游宽度6m.采用1个6kg乳化炸药药包进行水击波试验，水下25m深，距气泡帷幕中心15m.在气泡帷幕前后侧各布置2个测点。开启空压机并待气泡帷幕稳定后测试。

　　（6）水深75m试验结果。将气泡帷幕发射管沉至上游水底，实测沉入深度75m.由于1.5mm孔径的发射管在40m水深时，1台空压机风量仅能满足15m长度发射管需要，在75m水深时满足长度会更短，相应需空压机数量太多，不具备使用可能，故只对1mm孔径的发射管进行试验。

　　在0.8MPa压力下开始有微弱气泡，*高加压到0.97MPa压力（由于没有配置风包，空压机压力无法再加），稳定后，气泡帷幕长度为18m，其中稳定均匀的有效长度为15m，气泡帷幕上下游方向宽7～5m（风的上游方向宽，下游方向窄）。

　　（7）试验结论。①采用气泡帷幕可以使水击波压力衰减39%～52%.②采用1mm直径发射管可以满足气泡帷幕要求。③40m左右水深采用0.6MPa以上压力，发射管孔间距5cm，每米（双排）用风量0.7m3 /min.④75m水深采用1MPa以上压力，每米（双排）用风量1.4m3 /min. 2气泡帷幕优化布置

　　**，发射管布置。设计要求在堰体下游，距坝轴线20m基坑底部沿右排2号坝段至右厂排坝段共570m沿线布置双排气泡帷幕，后改为距坝轴线25m布置在58m高程平台上。考虑到堰后有一条用石渣混合料回填的从97m高程到58m高程平台的道路，在围堰爆破前，需对基坑进行充水至139.5m高程，充水采用倒虹吸快速充水，水流会将道路冲刷导致大量泥渣进入坝前基坑和58m高程平台，如将发射管布置在此处，泥渣会将发射管冲垮或掩埋，影响气泡帷幕效果。所以*终决定将发射管布置进行修改。结合设计要求的气泡帷幕主要保护对象是电站进水口及排沙孔钢闸门，即右厂15～26号坝段快速门及4～7号排沙孔事故门，将发射管布置修改如下：所有发射管均采用？50mm（内径）焊接钢管，壁厚4.5mm，发射管上以90°发射角，间距50mm钻两排发射孔，发射孔径为1.0mm.右厂23～26号坝段电站进水口和7号排沙孔气泡帷幕发射管均布置在坝前基坑内，布置高程约为100m.右厂23，25号坝段2个钢管坝段前各布置24m长气泡帷幕发射管，右厂26号坝段有26号进水口和7号排沙孔，在坝前布置48m长气泡帷幕发射管。

　　右厂15号坝段至右厂23号坝段每个钢管坝段设2根DN50发射管，间距50cm，中间用DN80钢管连接，发射管固定在三角架上，用3根麻绳在拦污栅顶部排架上固定牢固，发射管与DN300主管之间采用内径50mm的中压编织软风管连接，风管接头采用外径50mm的无缝钢管。三角架间距6m，端部三角架挂30kg钢配重，中间三角架挂150kg钢配重。右厂排，右安3号坝段共3个排沙孔（4～6号）气泡帷幕发射管在坝前悬挂布置。排沙孔底板高程为75m，发射管安装高程为72m，2根发射管中心距坝面300cm.每个排沙孔前设置2根长12m的发射管，利用角钢三角架和尼龙绳（或麻绳）悬挂在拦污栅现浇筑高程顶部搭设的钢支撑上。

　　第二，风源优化布置。根据气泡帷幕用风特点与用风量，基坑底部及周边地形和坝体结构，采用分段，分压集中供风方式。

　　2 气泡帷幕实施效果在爆破前15min启动所有空压机形成气泡帷幕。

　　在帷幕前后布置测点进行监测，水击波各监测点*大峰值压力各测点*大峰压一般均在0.4MPa以内，只有19号坝段气泡帷幕后的垂直ⅡD1测点*大峰压略超过0.4MPa，达到0.419MPa，考虑到该测点至下游的大坝及进水口闸门尚有近10m距离，因而爆破水击波应不会对这些防护目标产生危害影响。

　　经气泡帷幕削峰后，气泡帷幕后各测点水击波峰压已转化为动水压力。如对19号坝段垂直Ⅱ，垂直Ⅳ测线帷幕前后同高程测点，17号坝段水平ⅡD5与垂直ⅢD2测点峰压进行对比分析，并除去峰压随距离的衰减因素后可知：若气泡帷幕前测点峰压记为P前，气泡帷幕后测点峰压记为P后，则在对比的18组数据中，有16组P后/P前=77.1%～22.7%，即削峰率在22.9%～77.3%之间，另有两组削峰效果不明显，平均削峰率为56.9%.这表明气泡帷幕仍起到了较明显的削峰防冲击波作用，但效果不如以往国内的一些围堰拆除爆破中那样明显（能削减90%以上冲击波）。其主要原因可能主要有：①堰内水深近100m，由于空压机压缩空气能力所限，生成气泡的密度受到削减，而且气泡分布会不均匀，帷幕强度降低；②堰内水域面积较大，气泡帷幕需由多段排气管合并敷设而成，各段结合部难免不留有缝隙；③受到先拆除堰块产生的涌浪冲击破坏。此外，相对而言气泡帷幕对动水压力的削减效果不如水击波那般明显。