夾巖工程附廓水庫取水口水下預(yù)留巖坎拆除重難點(diǎn)分析與對(duì)策

夏云東

（貴州省水利投資（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550081）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，對(duì)水資源的開發(fā)和利用要求越來越高，水利工程建設(shè)得到快速發(fā)展，取水建筑必不可少，將涉及預(yù)留巖坎圍堰水下爆破拆除問題，本文結(jié)合實(shí)際工程對(duì)水下預(yù)留巖坎拆除重、難點(diǎn)分析與對(duì)策研究。

1 工程概況

夾巖水利樞紐及黔西北供水工程（以下簡稱“工程”），以城鄉(xiāng)供水和農(nóng)田灌溉為主要任務(wù)、兼顧發(fā)電的綜合性大型水利樞紐工程，為I等大（1）型工程。工程灌區(qū)干渠長約300 km，干渠中部利用原有中型附廓水庫為中間調(diào)節(jié)水庫，后半段干渠在庫內(nèi)取水自流至各供水范圍。

工程取水口位于附廓水庫大壩上游約300 m庫區(qū)左岸，建筑物形式為岸塔式，由攔污柵、弧形工作閘門、啟閉機(jī)室、取水隧洞等組成。取水口圍堰為底部預(yù)留巖坎結(jié)合上部混凝土結(jié)構(gòu)全年擋水圍堰，堰頂寬2.5 m，高程1273.8 m，與附廓水庫正常蓄水位齊平，上部混凝土結(jié)構(gòu)底最低點(diǎn)高程1264 m。預(yù)留巖坎需拆除至高程1253.5 m，水下拆除高度約11 m。取水口及圍堰布置見圖1。

圖1 取水口及圍堰布置圖

2 圍堰拆除重、難點(diǎn)分析

2.1 水下預(yù)留巖坎圍堰拆除受庫區(qū)水位影響較大

附廓水庫正常蓄水位高程1273.8 m，與圍堰頂部齊平，死水位為高程1358.0 m，高于預(yù)留巖坎拆除高程1353.5 m，水庫主要任務(wù)為承擔(dān)周邊城鎮(zhèn)供水，庫水位受城鎮(zhèn)供水需求及入庫水量影響變化，對(duì)最后拆除預(yù)留巖坎的控制高度帶來不確定因素。

2.2 巖體預(yù)留巖體較厚，拆除設(shè)計(jì)復(fù)雜

取水口位于典型喀斯特巖溶區(qū)域，在基礎(chǔ)開挖中，呈現(xiàn)溶溝、溶槽滲透水，采取回填混凝土及帷幕灌漿處理，并優(yōu)化基礎(chǔ)開挖，預(yù)留水下巖坎厚約25 m，（見圖2），在拆除過程中難以一次拆除完成，拆除設(shè)計(jì)進(jìn)行科學(xué)合理考慮。

圖2 圍堰斷面結(jié)構(gòu)圖

2.3 施工區(qū)域狹窄，施工布置受限

取水口施工區(qū)域受地形影響，布置緊湊，區(qū)域地形較陡，面臨庫區(qū)，背靠鄉(xiāng)村道路，拆除開挖深度達(dá)16 m，施工道路及出碴等布置受限，影響整體拆除作業(yè)。

2.4 留巖體爆破設(shè)計(jì)要求高

水下部分預(yù)留巖坎圍堰拆除既要保證成功，還需對(duì)爆破震動(dòng)進(jìn)行控制，爆破孔布置、裝藥量控制等設(shè)計(jì)要求高。

2.5 距已建建筑物距離近，建筑物保護(hù)難度大

工程取水口位于附廓水庫大壩庫區(qū)左岸，距大壩上游約300 m，距離大壩左岸帷幕灌漿線最近約200 m，預(yù)留巖坎圍堰距新建取水口結(jié)構(gòu)最近約11 m。預(yù)留巖坎拆除需重點(diǎn)考慮對(duì)大壩、原水庫防滲帷幕以及取水口新建建筑物的爆破震動(dòng)及飛石的影響，確保大壩和灌漿帷幕的安全。

3 主要對(duì)策措施

1）依據(jù)庫區(qū)近年逐月水位，選擇有利拆除時(shí)機(jī)，同步加強(qiáng)協(xié)調(diào)庫區(qū)管理單位，為拆除提供便利。

通過對(duì)過去連續(xù)2 年的庫區(qū)水位實(shí)測(cè)，見表1。

表1 附廓水庫2016年1月～2017年5月各月水位統(tǒng)計(jì)表

結(jié)合近年來各時(shí)段水位變化情況分析，3月～4月水庫水位最低，因此，本工程選擇在4月進(jìn)行拆除，在水下預(yù)留巖坎拆除時(shí)，與庫區(qū)管理單位協(xié)調(diào)庫區(qū)水位控制住高程1263.0 m，為拆除提供有利條件。

2） 合理分層分塊，科學(xué)施工組織拆除圍堰預(yù)留巖坎

鑒于預(yù)留巖坎較厚，為方便爆破控制，結(jié)合庫區(qū)水位等因素，對(duì)圍巖（上部混凝土、下部預(yù)留巖坎）拆除進(jìn)行科學(xué)的分層分塊（見圖3）。

圖3 取水口圍巖拆除分層分塊圖

圍堰及巖坎拆除由頂部至底部共分為4 層即從堰頂1273.8 m高程至引渠底部1253.5 m高程由上至下共分為4 層，第1 層～第3 層拆除至上部混凝土圍堰底部1264 m高程，第4 層為預(yù)留巖坎；底部預(yù)留巖坎由上游至下游分2 塊，為下游的4-1 塊和上游的4-2 塊，其中4-1 塊以1259 m高程為和中部為界再劃分為2 層2 塊，按照從下游至上游、從上至下的順序分別為4-1-1～4-1-4 子塊。

拆除施工順序?yàn)椋河疑现料碌? 層～第3 層依次拆除→4-1-1 子塊～4-1-4 子塊依次拆除，同時(shí)對(duì)拆除邊坡進(jìn)行支護(hù)→預(yù)留巖坎4-2 塊最后拆除。

3）優(yōu)化施工布置，減小施工影響

預(yù)留巖坎拆除過程中，充分利用現(xiàn)場地形，從鄉(xiāng)村過境道路沿庫岸邊修筑臨時(shí)施工道路施至圍堰上游端，終點(diǎn)高程1264 m。解決預(yù)留巖坎碴體清運(yùn)通道，保障施工進(jìn)度。

4） 強(qiáng)化爆破復(fù)核控制，確保建筑物安全

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB 6722-2014），結(jié)合水庫大壩及取水口建筑實(shí)際，選定拆除爆破振動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 預(yù)留巖坎圍巖拆除爆破振動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB 6722-2014），把最近取水口建筑物（距離11 m～21 m）、水庫大壩（距離300 m）、水庫帷幕灌漿（距離250 m）、已開挖邊坡（距離50 m）作為保護(hù)控制對(duì)象[1]，根據(jù)振動(dòng)安全允許距離公式：，結(jié)合爆破設(shè)計(jì)中預(yù)留巖坎1264 m～1253.5 m高程拆除擬定最大單響藥量3.3 kg、2.4 kg和最后拆除塊4-2 塊最大單響藥量6.6 kg計(jì)算，得出各裝藥量爆破振動(dòng)安全距離見表3。

表3 巖坎1264 m～1253.5 m高程拆除爆破振動(dòng)安全距離計(jì)算表

計(jì)算得知爆破作業(yè)時(shí)，爆心與附廓水庫大壩、大壩帷幕線、取水隧洞兩側(cè)帷幕灌漿線、取水口建筑物井筒、取水口建筑物兩側(cè)及下游側(cè)邊坡之間的距離滿足安全允許距離均小于實(shí)際距離，建筑物安全。

5）爆破試驗(yàn)

為確保巖坎拆除效果同時(shí)兼顧保護(hù)對(duì)象所在地安全允許質(zhì)點(diǎn)振速要求，巖坎拆除時(shí)均采用逐孔爆破的方式進(jìn)行，以求最大限度降低單響藥量。拆除過程中，每一輪爆破過程均作為下一輪爆破的爆破試驗(yàn)，及時(shí)優(yōu)化調(diào)整孔深、孔距、排距、單孔藥量、裝藥結(jié)構(gòu)、逐孔爆破間隔時(shí)間等爆破參數(shù)。

4-2 塊位于水下，只有一次施爆機(jī)會(huì)，為高度確保爆破拆除效果，在4-2 塊拆除前，在4-1 塊選擇一塊平面尺寸為4 m×0.8 m（長×寬）的巖體做爆破試驗(yàn)，對(duì)爆破設(shè)計(jì)中的孔深、孔距、排距、單孔藥量、裝藥結(jié)構(gòu)、逐孔爆破間隔時(shí)間等爆破參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)爆破參數(shù)做出合理調(diào)整，保障最后塊拆除效果。

6）臨近建筑物保護(hù)措施

在取水建筑物臨近面、啟閉機(jī)室立柱、金屬結(jié)構(gòu)及設(shè)備進(jìn)行防護(hù)。主要做法為：①在井筒上表面碼放兩層沙袋；②井筒上游外露立面處搭設(shè)腳手架，依托該操作腳手架固定一層3 cm厚的竹夾板進(jìn)行防護(hù)；③采用5 cm厚海綿雙層包裹防護(hù)立柱。④對(duì)卷揚(yáng)式啟閉機(jī)鋼絲繩和清污機(jī)采用5 cm厚海綿雙層包裹防護(hù)，對(duì)卷揚(yáng)式啟閉機(jī)四個(gè)立面和頂面搭設(shè)腳手架并覆蓋竹夾板防護(hù)；⑤預(yù)留巖坎最后塊4-2 塊拆除前，向基坑內(nèi)充水與庫區(qū)持平，防止爆破后庫水形成沖擊水流，裹挾石塊沖擊取水口。

4 結(jié)語

本工程水庫取水口水下預(yù)留巖坎拆除通過重難點(diǎn)分析與對(duì)策研究，將有效保障預(yù)留巖坎拆除質(zhì)量和進(jìn)度，同時(shí)通過爆破振動(dòng)控制和采取保護(hù)措施，對(duì)臨近已有建筑物進(jìn)行有效保護(hù)，對(duì)類似工程有重要的參考價(jià)值和借鑒意義。