石亭江馬槽灘中堰塞湖的排險措施

王淑建, 賀寶橋, 王振全

(中國人民武裝警察部隊水電第十一支隊,四川成都 610036)

在“5.12”汶川地震重災區的什邡市境內的石亭江上游山區發生了大量的山體滑坡,震災最嚴重的什邡市紅白鎮上游不足 11km的河段上分別形成了規模不等的 6處堰塞湖,其中馬槽灘中堰塞湖被評定為中危性質。

為貫徹黨中央、國務院及國務院抗震救災總指揮部最新精神,按照四川省政府的具體布署,由四川省水利水電勘測設計研究院規劃設計分院于2008年 5月 31日編制完成《石亭江上游堰塞湖處理應急方案》,要求 6月 10日前必須完成排險任務。我部接通知后于 6月 1日正式進場排險。

1 工程概況

1.1 地理位置

馬槽灘中堰塞湖位于紅白鎮上游約 9.7km處,紅白鎮至該處交通中斷,機械設備無法到達該處,不具備機械開挖的條件。該堰塞湖由左右岸山體滑坡和右岸崩塌阻塞河道形成,以右岸山體滑塌為主。堆積體右高左低,由右岸向左岸緩降,右岸有一淺小 V形缺口。右岸還有高度約 100 m、體積約幾十萬 m3的滑坡堆積體。其頂部沿河流方向長 80m左右,堆積體高 40～50m,下游邊坡為 1∶1.5～1∶2。上游邊坡為 1∶2左右,堆積體壩面基本水平。堰塞湖水深約 5m,水面寬約 90 m,回水長度約 500m,蓄水量約 25萬 m3。堆積體約 60萬 m3,由大塊石、塊石和碎石組成。左岸山坡松散,石子不時下落,給施工作業帶來危險。該堰塞湖上下游各約 30m處的房屋為危房,無人居住和活動,爆破環境良好。

1.2 堰塞湖自穩情況

堆積體主要由大塊石、塊石和碎石組成。塊石直徑較大,從堆積體的材料和體積看,有一定的承載能力,結合上、上游堆積體的相對位置,壩體具有一定的抗沖性。

2 重點及難點分析

2.1 重點分析

馬槽灘中堰塞湖位于金河磷礦已廢礦區,長年存在山體滑坡現象,是國家級的重點地質整治區。地震后,馬槽灘發生大面積山體崩塌,公路和河谷帶基本阻塞,余震不斷,靠近施工區的左岸山體松散石子不停下落,嚴重威脅作業人員的安全;施工區夾在兩山之間,若有大的塌方作業,人員很難在第一時間逃出危險地帶,因此,施工安全是本堰塞湖整治的重點。

2.2 難點分析

(1)施工作業難。由木瓜坪車站至馬槽灘中堰塞湖距離約 2km,中間需經過一處長約 50m的塌方體,因交通中斷,大小設備無法進入作業面作業,全憑人工作業。挖孔、清渣工作緩慢且作業困難。

(2)爆破挖孔、布孔難。堆積體由大塊石、塊石和碎石組成,大塊石直徑達 5～6m。在挖孔作業時,按設計間排距布孔較難,也很難挖到設計深度。爆破后巖石拋擲量和巖石拋擲方向是爆破設計的難點。

3 采取的應對措施

針對本堰塞湖治理的重難點問題,采用在施工中派四名安全員、兩人一組觀察兩邊山體巖石的變化,一有變化即吹哨示警,并按預定的撤離方案快速有序的撤離至安全地點的措施;采用人工挖孔、超強拋擲爆破,將巖石大部分拋擲至左岸。

4 爆破施工方案

4.1 總體施工方案

采用兩次強拋擲爆破,第一次小藥量,第二次大藥量爆破。

4.2 爆破設計

(1)控制爆破參數設計。

①最小抵抗線控制在 6～10m;

②藥包間距 a=(0.8～1.0)(W1+W2)/2(W1、W2為相鄰兩藥包的最小抵抗線);

③藥包排距 b排受開挖斷面尺寸和挖深的限制,取 b=(0.7～0.8)a;

④裝藥量計算。用下式計算裝藥量:

Q=f(n)kew3

式中 k為標準拋擲爆破時單位巖石藥量。本次爆破工程開始爆破時,可取 k=1.3～1.5,根據試驗的實際情況做適當調整;f(n)為爆破作用指數函數,加強拋擲爆破 f(n)=0.4+0.6n3;e為炸藥換算系數。本次使用的是乳化炸藥,取 1.15;w為最小抵抗線(m)。

(2)藥包布置。根據斷面尺寸與挖深大小的關系,藥包布置成梅花形,根據彈道法建立拋距和耗藥量(即拋出一方介質所用的藥量)的關系,由工程需要的拋距求出耗藥量,再根據工程需要的土石方量求出需要爆破的方量,從而大致確定藥包的布置形式。

(3)裝藥和堵塞。選用單一裝藥結構。由于受無黃土和較少細顆粒土的條件限制,乳化炸藥必須先用細顆粒土回填,最后用小石塊進行全部回填。

(4)起爆網路。藥包內選用 2發 11段毫秒雷管,每 3孔并聯成一組,孔外網路用 2發 1段毫秒雷管串聯聯結成微差起爆網路,最后用 2發電雷管引爆。

4.3 安全措施

在上下游各 1500m危險區的邊界設置明顯的標志,建立警戒線、顯示爆破時間的警戒信號;在起爆前 1h內,清除爆破區內的所有閑雜人員,在危險區的入口或附近道路設置標志并派人看守,防止人員在爆破時進入危險區;爆破后經爆破人員檢查有無啞炮并經處理后方允許解除警戒。

4.4 超大孤石的爆破方案

對于超大孤石(直徑為 4～5m),采用上下、左右放置藥包,根據石塊形狀在孤石下布置主藥包,藥包布置好并與爆破主網連成網路后同時起爆。

4.5 二次爆破

經過第一次爆破,超大塊石已全部解小,剩余的下層土石方深約 2m,第二次爆破的爆破孔采用間排距為 2.0m×2.0m,孔深 2m的梅花形布置,裝藥在第一次爆破的基礎上每孔多裝 6kg,以加強拋擲效果。

5 排險后的效果

經過兩次爆破后形成了底寬 20m,深 4.5m,長 100m的明渠,爆破后馬槽中的積水能從此渠流向下游,經水流的自然沖刷還可以加寬、加深排水渠,在汛期到來時可以排除洪水險情。

6 結 語

經過 6天時間的奮戰,該堰塞湖險情得到排除,順利通過了德陽市水利局、什邡市水利局、國家水利部的驗收,取得了既定的效果,保證了下游人民的生命財產安全。但堰塞湖處理是一個系統的復雜過程,如要完全治理好石亭江河流,則要綜合考慮以下因素:(1)河道綜合治理;(2)堰塞湖河段兩岸岸坡穩定治理;(3)堰塞壩遺留壩體拆除治理;(4)水土保持治理等工作。

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