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(qū)的什邡市境內(nèi)的石亭江上游山區(qū)發(fā)生了大量的山體滑坡,震災最嚴重的什邡市紅白鎮(zhèn)上游不足 11km的河段上分別形成了規(guī)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(zhì)。

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(shè)計研究院規(guī)劃設(shè)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(zhèn)上游約 9.7km處,紅白鎮(zhèn)至該處交通中斷,機械設(shè)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(yè)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(huán)境良好。

1.2 堰塞湖自穩(wěn)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(jié)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(qū),長年存在山體滑坡現(xiàn)象,是國家級的重點地質(zhì)整治區(qū)。地震后,馬槽灘發(fā)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(qū)的左岸山體松散石子不停下落,嚴重威脅作業(yè)人員的安全;施工區(qū)夾在兩山之間,若有大的塌方作業(yè),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(yè)難。由木瓜坪車站至馬槽灘中堰塞湖距離約 2km,中間需經(jīng)過一處長約 50m的塌方體,因交通中斷,大小設(shè)備無法進入作業(yè)面作業(yè),全憑人工作業(yè)。挖孔、清渣工作緩慢且作業(yè)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(yè)時,按設(shè)計間排距布孔較難,也很難挖到設(shè)計深度。爆破后巖石拋擲量和巖石拋擲方向是爆破設(shè)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(shè)計

(1)控制爆破參數(shù)設(shè)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(jù)試驗的實際情況做適當調(diào)整;f(n)為爆破作用指數(shù)函數(shù),加強拋擲爆破 f(n)=0.4+0.6n3;e為炸藥換算系數(shù)。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(jù)斷面尺寸與挖深大小的關(guān)系,藥包布置成梅花形,根據(jù)彈道法建立拋距和耗藥量(即拋出一方介質(zhì)所用的藥量)的關(guān)系,由工程需要的拋距求出耗藥量,再根據(jù)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(jié)構(gòu)。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(wǎng)路。藥包內(nèi)選用 2發(fā) 11段毫秒雷管,每 3孔并聯(lián)成一組,孔外網(wǎng)路用 2發(fā) 1段毫秒雷管串聯(lián)聯(lián)結(jié)成微差起爆網(wǎng)路,最后用 2發(fā)電雷管引爆。

4.3 安全措施

在上下游各 1500m危險區(qū)的邊界設(shè)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(nèi),清除爆破區(qū)內(nèi)的所有閑雜人員,在危險區(qū)的入口或附近道路設(shè)置標志并派人看守,防止人員在爆破時進入危險區(qū);爆破后經(jīng)爆破人員檢查有無啞炮并經(jīng)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(jù)石塊形狀在孤石下布置主藥包,藥包布置好并與爆破主網(wǎng)連成網(wǎng)路后同時起爆。

4.5 二次爆破

經(jīng)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(chǔ)上每孔多裝 6kg,以加強拋擲效果。

5 排險后的效果

經(jīng)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(jīng)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(jié) 語

經(jīng)過 6天時間的奮戰(zhàn),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(chǎn)安全。但堰塞湖處理是一個系統(tǒng)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(wěn)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。

[1] 張志毅,編.交通土建工程爆破工程師手冊(精)[M].上海:人民交通出版社,2002.

[2] 邵 鵬,編.控制爆破技術(shù)[M].北京:中國礦業(yè)大學出版社,2004.

[3] 王玉杰,編.爆破安全技術(shù)[M].上海:冶金工業(yè)出版社,2005.

[4] 劉殿中,編.工程爆破實用手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1999.

[5] 張應力,編.工程爆破實用技術(shù)[M].北京:冶金工業(yè)出版,2005.