夾巖工程附廓水庫取水口水下預留巖坎拆除重難點分析與對策

夏云東

（貴州省水利投資（集團）有限責任公司，貴州 貴陽 550081）

0 引言

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，對水資源的開發(fā)和利用要求越來越高，水利工程建設得到快速發(fā)展，取水建筑必不可少，將涉及預留巖坎圍堰水下爆破拆除問題，本文結合實際工程對水下預留巖坎拆除重、難點分析與對策研究。

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)供水和農田灌溉為主要任務、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節(jié)水庫，后半段干渠在庫內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、啟閉機室、取水隧洞等組成。取水口圍堰為底部預留巖坎結合上部混凝土結構全年擋水圍堰，堰頂寬2.5 m，高程1273.8 m，與附廓水庫正常蓄水位齊平，上部混凝土結構底最低點高程1264 m。預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、難點分析

2.1 水下預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，高于預留巖坎拆除高程1353.5 m，水庫主要任務為承擔周邊城鎮(zhèn)供水，庫水位受城鎮(zhèn)供水需求及入庫水量影響變化，對最后拆除預留巖坎的控制高度帶來不確定因素。

2.2 巖體預留巖體較厚，拆除設計復雜

取水口位于典型喀斯特巖溶區(qū)域，在基礎開挖中，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)化基礎開挖，預留水下巖坎厚約25 m，（見圖2），在拆除過程中難以一次拆除完成，拆除設計進行科學合理考慮。

圖2 圍堰斷面結構圖

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 留巖體爆破設計要求高

水下部分預留巖坎圍堰拆除既要保證成功，還需對爆破震動進行控制，爆破孔布置、裝藥量控制等設計要求高。

2.5 距已建建筑物距離近，建筑物保護難度大

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，預留巖坎圍堰距新建取水口結構最近約11 m。預留巖坎拆除需重點考慮對大壩、原水庫防滲帷幕以及取水口新建建筑物的爆破震動及飛石的影響，確保大壩和灌漿帷幕的安全。

3 主要對策措施

1）依據(jù)庫區(qū)近年逐月水位，選擇有利拆除時機，同步加強協(xié)調庫區(qū)管理單位，為拆除提供便利。

通過對過去連續(xù)2 年的庫區(qū)水位實測，見表1。

表1 附廓水庫2016年1月～2017年5月各月水位統(tǒng)計表

結合近年來各時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月進行拆除，在水下預留巖坎拆除時，與庫區(qū)管理單位協(xié)調庫區(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，科學施工組織拆除圍堰預留巖坎

鑒于預留巖坎較厚，為方便爆破控制，結合庫區(qū)水位等因素，對圍巖（上部混凝土、下部預留巖坎）拆除進行科學的分層分塊（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 層為預留巖坎；底部預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。

拆除施工順序為：右上至下第1 層～第3 層依次拆除→4-1-1 子塊～4-1-4 子塊依次拆除，同時對拆除邊坡進行支護→預留巖坎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施工道路施至圍堰上游端，終點高程1264 m。解決預留巖坎碴體清運通道，保障施工進度。

4） 強化爆破復核控制，確保建筑物安全

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB 6722-2014），結合水庫大壩及取水口建筑實際，選定拆除爆破振動控制標準見表2。

表2 預留巖坎圍巖拆除爆破振動控制標準

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）作為保護控制對象[1]，根據(jù)振動安全允許距離公式：，結合爆破設計中預留巖坎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計算，得出各裝藥量爆破振動安全距離見表3。

表3 巖坎1264 m～1253.5 m高程拆除爆破振動安全距離計算表

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

5）爆破試驗

為確保巖坎拆除效果同時兼顧保護對象所在地安全允許質點振速要求，巖坎拆除時均采用逐孔爆破的方式進行，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，及時優(yōu)化調整孔深、孔距、排距、單孔藥量、裝藥結構、逐孔爆破間隔時間等爆破參數(shù)。

4-2 塊位于水下，只有一次施爆機會，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，對爆破設計中的孔深、孔距、排距、單孔藥量、裝藥結構、逐孔爆破間隔時間等爆破參數(shù)進行驗證，根據(jù)試驗結果對爆破參數(shù)做出合理調整，保障最后塊拆除效果。

6）臨近建筑物保護措施

在取水建筑物臨近面、啟閉機室立柱、金屬結構及設備進行防護。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腳手架，依托該操作腳手架固定一層3 cm厚的竹夾板進行防護；③采用5 cm厚海綿雙層包裹防護立柱。④對卷揚式啟閉機鋼絲繩和清污機采用5 cm厚海綿雙層包裹防護，對卷揚式啟閉機四個立面和頂面搭設腳手架并覆蓋竹夾板防護；⑤預留巖坎最后塊4-2 塊拆除前，向基坑內充水與庫區(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 結語

本工程水庫取水口水下預留巖坎拆除通過重難點分析與對策研究，將有效保障預留巖坎拆除質量和進度，同時通過爆破振動控制和采取保護措施，對臨近已有建筑物進行有效保護，對類似工程有重要的參考價值和借鑒意義。