清河水庫泄洪洞洞口封堵體及圍堰拆除

楊雅涵

（重慶交通大學，重慶 400247）

1 工程概況

清河水庫右岸泄洪洞進口底高程108.00 m，洞型為圓洞，洞徑4.0 m，全斷面鋼筋混凝土襯砌，洞口位于新建取水頭部閘門豎井進口段前約70 m處。為新建取水頭部閘門豎井土石方開挖和混凝土澆筑施工，洞口于2015年7月在水庫水位116.00 m高程采用混凝土堵頭和黏土袋進行了封堵。在洞口封堵外側(cè)，有一道長50 m、頂寬6 m、高程116.5 m的圍堰；在洞口內(nèi)側(cè)有一道長2.3 m的C20混凝土堵頭，混凝土堵頭靠下游位置內(nèi)布設(shè)?20@200的雙向鋼筋網(wǎng)，鋼筋保護層厚8 cm，靠近鋼筋網(wǎng)處鉆設(shè)2排? 25、L=1.4 m錨筋，間距50 cm，每排13個孔，孔深1.0 m，2排孔錯開布置，鋼筋網(wǎng)和錨筋焊接在一起。新建取水頭部閘門井現(xiàn)施工完畢，閘門已安裝且具備擋水條件，為確保水庫水位在117.00 m高程以下時清開供水能正常供水，滿足1.16 m3/s供水量要求，需要拆除該部位洞口封堵體及圍堰。

2 拆除方案研究

2.1 拆除范圍

在洞口前沿洞軸線方向清理出1條底寬6 m的進水渠，渠底高程108.00 m，圍堰頂高程116.00 m左右，其中渠左側(cè)到山體邊、渠右側(cè)按1∶2的邊坡清理，清理的主要內(nèi)容包括洞口圍堰石渣清理、回填的石渣、黃土清理、洞口封堵的黏土袋及鋼框架清理和洞口封堵混凝土堵頭拆除。

2.2 拆除總體方案

水庫水位在122.50～129.50 m高程時，工程難點為封堵體混凝土的水下拆除，因此先將圍堰拆除，圍堰拆除完成后，進行黃土、粘土袋等前期外側(cè)封堵體拆除，再進行混凝土堵頭水下拆除。因圍堰施工過程中采用帷幕灌漿進行防滲處理，根據(jù)工程選用的挖泥船的機械性能，先進行圍堰松動爆破，再進行挖除。圍堰拆除完成后，進行洞口粘土袋和圍堰與洞口間的黃土及石渣挖除，其中粘土袋拆除采用潛水員水下人工搬運至抓斗內(nèi)，黃土和石渣直接挖除。在圍堰及圍堰內(nèi)石渣、黃土、粘土袋清除后，對前期外側(cè)封堵的鋼框架，采用水下潛水綁扎，整體一次性吊離?；炷炼骂^的拆除，采取在浮船上布置水平定向鉆機對混凝土封堵體進行鉆孔的拆除施工方案，無法鉆孔的混凝土由潛水員采用液壓擴張鉗和風鎬鑿除，從而將封堵體混凝土拆除。

2.3 水下拆除方案

前期做好人員、材料、機械設(shè)備進場，拆除施工范圍測量、標記，辦理爆破手續(xù)。洞口圍堰拆除采用浮船、抓斗直接挖除至108.00 m高程。洞口圍堰石渣進行帷幕灌漿后，水泥漿和圍堰石渣已形成素混凝土體，強度較高，挖泥船無法直接挖除，采用先進行松動爆破，爆破后再采用挖泥船進行挖除。爆破方法采用200 t浮船作為水上作業(yè)平臺，安裝2臺鉆機進行爆破鉆孔施工。根據(jù)水下爆破對炸藥的特殊要求，使用密度大、威力大，抗水性好、殉爆距離大的硝化甘油膠質(zhì)炸藥，孔內(nèi)采用2發(fā)塑料導爆管毫秒導爆管雷管，水上引爆用8號電雷管，采用微差控制爆破技術(shù)保證安全。根據(jù)工程地質(zhì)資料，結(jié)合爆破施工經(jīng)驗，鉆孔采用600型鉆機鉆孔，直徑?=115 mm；孔距a=2 m，行距b=2 m，垂直圍堰前沿呈三角形布孔，最外緣孔超出設(shè)計線2 m；孔深h=1.5 m；單位耗藥量采用膠質(zhì)炸藥取q=1.2 kg/m3，根據(jù)設(shè)計圖紙確定最大齊爆藥量。爆破地震效應(yīng)安全距離的確定主要考慮爆破振動對爆破區(qū)域外70 m閘門井混凝土和閘門的影響,按B6722-2014《爆破安全規(guī)程》要求，爆破地震衡量標準采用質(zhì)點振動速度，質(zhì)點垂直振動速度值作為判定標準,現(xiàn)場實際勘測確定圍堰中心線，水深測量采用模擬記錄測深儀，定位精度高于0.5 m的DGPS系統(tǒng)?，F(xiàn)場計算機繪圖儀測圖，炸礁船垂直洞口圍堰前沿線八字開錨駐位，在確定的孔位處下鉆鉆孔，下鉆前用水砣量測巖面標高，根據(jù)水位與設(shè)計孔底標高計算鉆孔深度，當鉆孔深度達到要求時，吹清孔內(nèi)碎碴提鉆,按孔深75%長度連續(xù)裝藥達到規(guī)定要求,根據(jù)最大齊爆藥量的要求和施工現(xiàn)場詳情，多排起爆一次，簇聯(lián)法聯(lián)接，尾端接2發(fā)電雷管引爆。在移船前仔細檢查聯(lián)線有無錯、漏接，確認無誤后將危險區(qū)內(nèi)的人員和船只撤至安全區(qū)，炸礁船撤出距爆區(qū)100 m外，發(fā)出起爆信號起爆。

2.4 水上挖泥拆除

在施工區(qū)域內(nèi)進行原地形測量，每10 m一個斷面，2 m一個點，繪制1∶200的平面圖及斷面圖。采用2 m3抓揚式挖泥船1組，配置2條自航泥駁。挖泥船上配有GPS系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計挖泥控制點坐標直接進行定位挖泥,每組挖泥量約100 m3/d，挖出的泥卸至指定的拋泥區(qū)內(nèi)。圍堰要開挖至設(shè)定深度底高程108.00 m及底寬6 m范圍。圍堰開挖結(jié)束后，由建設(shè)單位、監(jiān)理工程師、施工單位有關(guān)人員到現(xiàn)場檢查驗收。滿足要求后，由監(jiān)理工程師和施工單位有關(guān)人員共同進行水深測量，采用挖泥船將洞前基坑內(nèi)回填的黏土、石渣清理干凈后，開始清理黏土袋。原來黏土袋做的封堵墻由潛水員人工拆除，人工拆除的黏土袋采用浮船、吊機吊運出水面。施工過程中潛水員隨時檢查下水清理情況，確保洞前清理至108.00 m高程。

2.5 混凝土堵頭拆除施工

在洞口部位圍堰和黏土封堵體拆除后，在洞口水域布置1條浮船，浮船上安裝1臺水平定向鉆機，潛水員水下確定洞口位置后，采用浮漂在水面定位，由地質(zhì)鉆機采用硬質(zhì)合金鉆頭在洞口混凝土堵頭108.00 m高程左右鉆設(shè)?150通水孔，鉆孔穿過堵頭混凝土，形成過流通道，保證清開供水正常。鉆機在混凝土堵頭上盡可能多的鉆孔，擴大供水過流斷面，同時根據(jù)右岸泄洪洞設(shè)計泄洪能力83 m3/s計算，過流斷面積ω設(shè)計=8.55 m2即可滿足設(shè)計泄洪能力斷面積要求。鉆孔過程中潛水員隨時下水檢查鉆孔情況，并指揮鉆機盡可能采用鉆孔方式將堵頭混凝土拆除部分斷面積達到8.55 m2，鉆機無法鉆孔的部位混凝土由潛水員采用風鎬和液壓擴張鉗破碎、拆除，鋼筋網(wǎng)和錨桿采用水下切割，并將拆除的石渣清理至洞外，用吊機吊運至浮船上運走。

2.6 爆破震動安全保證措施

在爆破前2 h按預定的位置及要求安裝三矢量速度傳感器，其中Z方向鉛直，X方向指向爆源為水平徑向，Y方向為水平切向,對監(jiān)測點進行編號，測量并記錄震源中心及傳感器的位置和高程。在爆破前30 min采集儀連接各傳感器，記錄傳感器和采集儀編號，設(shè)置參數(shù)，開門閥值為預測最大幅值的20%且不低于0.2 cm/s，防止頻繁誤觸發(fā)，確認儀器連接、調(diào)試完好，保護罩蓋在儀器和傳感器上加以保護。爆破產(chǎn)生的振動超過儀器設(shè)定的開門閥值，開始記錄爆破振動信號。爆破警戒解除后，通過計算機USB接口與記錄儀連接，傳輸記錄的振動波形數(shù)據(jù),使用振動分析軟件對波形進行分析處理，分別讀取豎向、水平徑向和水平切向的振動峰值、峰值主頻、主振持續(xù)時間等參數(shù)。

3 結(jié)語

工程拆除前期經(jīng)多次現(xiàn)場勘查、審慎研究、反復論證，補充修改施工方案，通過一系列的縝密安排、計劃、實施清河水庫右岸泄洪洞封堵體及圍堰拆除，順利進入下一階段。在保證工程安全和質(zhì)量的前提下，推進了工程進度，降低了工程造價，為整個供水工程項目的竣工奠定了基礎(chǔ)。