陶岔渠首樞紐工程老閘定向傾斜倒塌爆破拆除

王鐵山

摘 要：南水北調中線一期工程建成后，陶岔渠首樞紐工程擔負著向北京、天津、河北、河南等城市輸水的任務，是南水北調中線工程的重要組成部分。本文就陶岔渠首樞紐工程老閘定向傾斜倒塌爆破拆除進行探討。

關鍵詞：陶岔渠首樞紐工程；定向傾斜倒塌爆破；施工

1.工程概況

陶岔渠首樞紐工程位于丹江口水庫東岸的河南省淅川縣九重鎮陶岔村，既是南水北調中線輸水總干渠的引水渠首，也是丹江口水庫副壩，初期工程于1974年建成，渠首閘頂高程162m，承擔引丹灌溉任務。陶岔渠首樞紐位于原渠首閘下游約70m，由引水閘和電站等組成，電站裝機容量50MW。水閘上游為長約4km的引渠，與丹江口水庫相連，水閘下游與總干渠相連。

閘壩頂高程176.6m，軸線長265m，共分15個壩段。包括左、右岸各5個非溢流壩段，安裝廠壩段、電站廠房壩段，三孔2個壩段的引水閘。

2.老閘拆除

陶岔渠首老閘在陶岔新閘施工期內陶岔老閘作為上游擋水圍堰。老閘總開口寬度120米，最大下挖深度42米，高22m，基座在8米深的水下，渠首閘壩頂162米。老閘由啟閉機、擋水板、橋面、閘墩、胸墻、底板等組成。5個閘孔，中間4面閘孔墻，閘體單獨高約20米左右，寬約45米，總長約15米。閘體上部由漿砌石和土組成的保護平臺，平臺上有約10多間閘門房屋作為閘門操作間。閘墩、胸墻及底板均為鋼筋混凝土結構。老閘北面緊鄰剛新建的陶岔渠首樞紐大壩，南面為閘門。由于新老閘相距較近，在拆除老閘的同時要確保新閘的安全。周邊環境較復雜，難度較大。

3.施工條件

老閘混凝土拆除項目是在新樞紐主體建筑物已施工成型的環境下實施。老閘上游側125m處修筑了二期土石圍堰，拆除具備干地施工條件；下游為已成型的陶岔渠首樞紐大壩，距離老閘約70m。圖1：

4.拆除施工方案

老閘定向傾斜倒塌爆破拆除，傾斜方向為南方。選用機械拆除和控制爆破拆除相結合的方案進行拆除。首先對閘體（包括漿砌石和操作間）和周邊的圍堰墻進行切割分離預拆除，即用機械將閘體和圍堰墻割開，使其成為獨立體；然后采用機械將操作間和漿砌石部分拆除，使閘體頂部露出，根據閘體結構，用風鎬和機械配合將閘體孔墻部分的鋼筋予以剝離切割，將閘體頂部根據爆破需要將鋼筋切割成若干部分。由于閘孔墻厚度約0.5米左右，南北約17米左右，且下游緊鄰新閘，為保證新閘的絕對安全，故采用在閘孔墻南側12米內，先部分剝離切割墻體鋼筋后，根據需要在閘體頂部和閘孔墻處布置炮孔，閘孔墻北部距新閘較近的3米內墻體不予布置炮孔，以達到爆破后使整體閘向南傾倒，從而確保新閘安全。

5.爆破施工方案

根據現場施工條件，本次老閘混凝土拆除項目是在新樞紐主體建筑物已基本施工成型的復雜環境條件下實施。

5.1爆破參數

5.2布孔方式

根據本工程特點，鉆孔機械設備采用液壓鉆、潛孔鉆和手風鉆等鉆孔設備進行鉆孔。鉆孔前清理干凈孔口附近的浮碴，由測量放出預裂線或孔位，并用白粉按設計點出孔位，其放樣誤差不大于±1°。孔位布置采用梅花型，在結構支點處孔位加密。孔距1.0米，排距1.0米，孔深3.0米，單排布置，具體根據現場實際情況做相應調整。孔位布置詳見圖2：

5.3裝藥及炮孔填塞

單孔裝藥長度2.5米，孔口堵塞長度0.3米，孔底裝藥從孔底向上0.2米。孔內線裝藥量分段布量，每孔不小于7孔，孔上部裝藥量Q=0.4㎏，即孔口堵塞段0.3米處，孔底裝藥段Q=0.6㎏，從孔底向上0.2米，孔中部裝藥量Q=0.5，按等距間隔裝藥。采用單孔多雷管多藥包，一發雷管帶一包藥起爆。確保分藥包時計量準確，雷管綁扎牢固。

裝藥完成后，在炮孔內灌砂，較淺孔內填泥，使孔內均勻受力。填塞炮孔時將雷管腳線拉直，并輕緊拉緊，防止雷管腳線在孔內打折、彎曲、折斷。填塞完畢后，將雷管腳線置于炮孔邊，以備連接起爆網絡。

5.4網絡設計

電雷管引爆——導爆索傳爆——導爆管帶動豪秒雷管引爆內存藥包。操作時，先將各炮孔的導爆管8-10條綁成一族，均勻分布，用膠布綁在導爆索上，在壩體上鋪成兩條導索網絡，即發電雷管捆綁在導爆索的西岸一頭，電雷管通過導線串聯拉到起爆站，與起爆器連接。

起爆順序：起爆器供電——按下起爆器電鈕——即發電雷管起爆——帶動導爆索傳爆——由通過導爆管將孔內的藥包引爆。

5.5延期時間計算

（1）起爆網絡：采用非電毫秒導爆管雷管延期起爆網絡進行爆破。

（2）延時設計：為了保證閘體能向南方向倒塌，也為了減少觸地振動，擬分三段毫秒延時，分別為：四面閘體墻采用二段非電導爆管，閘頂采用五段非電導爆管，閘體兩側采用七段非電導爆管，使用該設計可使閘體首先向南側靠閘中心倒塌，而后閘頂及兩側閘墻先后順閘孔墻爆裂，可保證倒塌方向，并且在閘孔墻爆裂尚未沖擊到地面時，閘頂及兩側閘墻也已起爆，大大減輕了整座閘體倒塌時的觸地振動。

6.破振動監測方案

6.1監測斷面測點布置

根據確定的陶岔老閘拆除爆破作業重要安全保護對象，初步擬定在樞紐主廠房、引水閘及上游引渠混凝土擋墻等部位分別布設監測點，進行質點振動速度安全監測。在爆破拆除過程中，具體監測測點可根據需要或監理工程師要求進行調整。

6.2巡視檢查

項目部安全科負責爆破期內對新樞紐大壩巡視檢查；各作業隊兼職安全員負責各自施工壩段及作業面的巡視檢查，遇重大安全隱患，及時上報主管領導，會同有關科室召開分析處理技術會，制定處理方案。

6.3爆破振動監測依據

根據《爆破安全規程》（GB6722-86）安全控制標準，參照大體積混凝土、鋼筋混凝土結構房屋的要求，將新閘壩、新澆混凝土和帷幕灌漿（壩基灌漿均超28d齡期）的安全標準分別定為：爆破振動頻率為f>50 Hz時，安全允許振速為10 cm/s 、5cm/s和2.5cm/s。

7.閘拆除爆破開挖

參照前期新老閘銜接段爆破試驗，得出在不采取特殊措施，只控制單響藥量的情況下來滿足爆破振動對新閘混凝土及基礎帷幕的影響的方法；爆破試驗結論及建議，陶岔渠首樞紐工程新老閘銜接段現場主要進行常規控制爆破4次，同時進行了爆破振動監測，共布置6個監測點。

經過監測實驗及相關研究，由新老閘銜接段大規模開挖爆破質點振動峰值速度來看，最大振速發生在4月28日8#壩段壩踵混凝土監測點，最大振速2.362cm/s，該混凝土齡期超過28天，振動數值在現行振動安全控制標準范圍內。因此振動未對新閘樞紐混凝土建筑結構安全產生影響。根據各監測部位振動峰值來看，陶岔渠首樞紐工程老閘拆除開挖爆破施工產生振動，符合爆破振動傳播理論的一般規律，真實反映了客觀實際。

8.結論與建議

陶岔渠首樞紐工程老閘拆除爆破施工過程中開展了科學規范的爆破振動監測工作。在研究爆破設計的同時，通過振動監測，達到不采取特殊措施，只控制單響藥量的方法來進行控制爆破，舍棄了采用破碎錘及靜態爆破劑進行老閘結構物開挖的措施，節約施工時間，降低施工難度，節約施工成本；同時也為是否對新閘建筑物及新閘帷幕安全產生危害提供了評判依據，即使周邊建筑物及設施因年久老化或新樞紐輕微振動，個別構件和部位出現異常情況，此次監測的翔實數據也為評判提供了有力的證據，減少不必要的經濟損失。