水電工程退役建筑物的拆除設(shè)計

王毅鳴，李賀林，王富強

(1.中國電建集團(tuán)北京勘測設(shè)計研究院有限公司，北京 100024；2.水電水利規(guī)劃設(shè)計總院，北京 100120)

0 引 言

水力發(fā)電工程退役可根據(jù)任務(wù)的變化和調(diào)整分為全部退役和部分退役兩種方式[1]。全部退役為水力發(fā)電功能和其他功能全部終止；部分退役為水力發(fā)電功能終止，其他功能全部或部分保留，也可增加其他任務(wù)功能。工程全部退役時需拆除工程及其附屬建筑物，包括對相關(guān)影響區(qū)的恢復(fù)或復(fù)原。部分退役主要涉及以下2種情況：①僅對現(xiàn)有的水力發(fā)電設(shè)施退役，大壩及其他結(jié)構(gòu)保留，該情況下可能會出于安全或維修需要對大壩結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的維修加固；②部分工程設(shè)施退役，包含水力發(fā)電設(shè)施控制運行、降低壩高或拆除大壩，該情況要求降低壩高或拆除大壩，而保留其他一些附屬設(shè)施。

水工建筑物拆除是按要求對工程建筑物結(jié)構(gòu)、設(shè)備全部或部分拆卸、轉(zhuǎn)移、處理等的過程。水電工程主要建筑物的全部拆除一般是指為滿足河流過流、排沙、土地安全使用及環(huán)境要求必須拆除的部分，有些地下建筑物結(jié)構(gòu)可不進(jìn)行拆除，例如：對于河床高程以下的壩體和防滲結(jié)構(gòu)可不拆除；對于地下洞室建筑物的襯砌、支護(hù)設(shè)施應(yīng)不拆除。

1 退役工程安全標(biāo)準(zhǔn)

水電工程退役而不拆除的水工建筑物應(yīng)滿足后續(xù)任務(wù)使用功能、安全運行、環(huán)境保護(hù)等方面的要求，應(yīng)根據(jù)相關(guān)國家、行業(yè)現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)計[2-3]。水電工程退役后若仍保留其他任務(wù)功能或改建為新的工程項目，其工程規(guī)模、等別、建筑物級別和安全標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)其實際任務(wù)功能，按相應(yīng)現(xiàn)行國家、行業(yè)技術(shù)規(guī)范確定。

根據(jù)了解到的水庫退役或報廢工程情況[4-5]，即使水電工程全部退役也可能存在部分拆除攔河壩的情況，故仍需要確定后續(xù)工程的工程等別、建筑物級別、安全標(biāo)準(zhǔn)，故部分拆除大壩、仍保留一定庫容的退役水電工程，其工程等別、水工建筑物級別及防洪設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)DL 5180—2003《水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計安全標(biāo)準(zhǔn)》和GB 50201—2014《防洪標(biāo)準(zhǔn)》確定。

退役工程中被拆除的水工建筑物，屬于臨時性建筑物，為保證拆除建筑物在施工期間的安全穩(wěn)定及度汛安全，需確定拆除工程的建筑物級別、洪水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)等設(shè)計安全控制標(biāo)準(zhǔn)，以作為拆除大壩等建筑物過程及相應(yīng)工程措施的設(shè)計依據(jù)。大壩拆除施工期洪水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，宜根據(jù)壩型、壩前攔蓄庫容確定，如表1所示[1]。壩前攔蓄庫容超過1.0億m3時，拆除施工期洪水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)結(jié)合退役工程拆除實際情況研究確定。大壩全部拆除或部分拆除，壩址處基本恢復(fù)原河道形態(tài)的退役水電工程，可按河道防洪標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防護(hù)設(shè)計。

表1 大壩拆除施工期洪水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

工程實踐中，若大壩的規(guī)模、投資、技術(shù)難度較小，施工期較短，施工期洪水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)可選取下限值；或水文實測資料系列較短，或失事后果嚴(yán)重時，施工期洪水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)可選取上限值。拆除過程中可根據(jù)大壩攔蓄的庫容、壩型、壩高、水庫下游保護(hù)對象的重要程度情況分階段進(jìn)行施工，確定不同階段的大壩拆除施工期洪水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。對大中型工程的建筑物，可以在初選的洪水標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，進(jìn)行施工導(dǎo)流、度汛風(fēng)險度分析，確定合理的大壩拆除施工期洪水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。對失事后果嚴(yán)重的工程，可以提出考慮遭遇超洪水標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)急措施，確保大壩拆除過程中不發(fā)生非設(shè)計、不受控的漫頂破壞。

壩體等建筑物拆除施工過程中，其整體穩(wěn)定性應(yīng)滿足相應(yīng)建筑物級別短暫工況的安全控制標(biāo)準(zhǔn)。重力壩拆除過程中，需按承載能力極限狀態(tài)對壩體結(jié)構(gòu)及壩基巖體進(jìn)行強度和抗滑穩(wěn)定計算，計算采用概率極限狀態(tài)設(shè)計原則，以分項系數(shù)設(shè)計表達(dá)式進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算。進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，設(shè)計狀況按短暫狀況考慮。根據(jù)現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB/T 35026—2014《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》中表7.2.2規(guī)定，短暫狀況對應(yīng)的作用組合為基本組合，主要考慮的情況是施工期設(shè)計水位情況，按確定的重力壩拆除方案或過程中穩(wěn)定性不利情況，參照該工況來復(fù)核計算拆除過程中重力壩的強度和抗滑穩(wěn)定計算。同理，拱壩拆除過程中壩體強度、壩肩穩(wěn)定應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 5346—2006《混凝土拱壩設(shè)計規(guī)范》，滿足短暫狀況基本組合的要求。

土壩及堆石壩的拆除，可視為土石壩填筑施工的逆過程，除水庫各特征水位工況的水荷載作用外，其余荷載作用邊界條件相似。壩體處于不斷拆除，降低高度的狀態(tài)，因此，進(jìn)行壩坡抗滑穩(wěn)定計算時，其設(shè)計條件可按土石壩填筑設(shè)計時非常運用條件I短暫狀況考慮，安全系數(shù)大小參照現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 5395—2007《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》中的表10.3.12和表10.3.13取值。如采用計及條塊間作用力的簡化畢肖普法時，3級建筑物設(shè)計的壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)宜不小于1.20，4、5級建筑物設(shè)計的壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)宜不小于1.15。

2 建筑物拆除設(shè)計方案確定

2.1 建筑物拆除設(shè)計主要工作成果內(nèi)容

退役水電工程建筑物拆除設(shè)計與新建建筑物設(shè)計有較大的不同，新建水工建筑物設(shè)計一般是建筑物最終結(jié)構(gòu)體形、尺寸和材料的設(shè)計等，而退役建筑物的設(shè)計主要是對分步拆除過程的結(jié)構(gòu)體形、尺寸和材料利用的設(shè)計。水電工程退役建筑物拆除設(shè)計應(yīng)包括以下內(nèi)容：①建筑物拆除方案及相關(guān)圖紙；②建筑物拆除設(shè)計技術(shù)要求；③建筑物拆除關(guān)鍵控制條件、穩(wěn)定性分析；④建筑物拆除工程安全措施；⑤拆除料再利用或廢棄處置設(shè)計。

水工建筑物體形拆除設(shè)計時需根據(jù)工程實際情況和拆除施工要求和計劃，區(qū)分主體與附屬、水上部分和水下部分、岸坡部分和河床部分等。

2.2 水工建筑物拆除設(shè)計基本資料收集

對現(xiàn)有水工建筑物結(jié)構(gòu)的情況的認(rèn)識理解對拆除設(shè)計至關(guān)重要。所有與擬退役工程項目有關(guān)的資料需在退役設(shè)計之前進(jìn)行收集。建筑物拆除設(shè)計應(yīng)收集設(shè)計、施工、改造、加固、安全監(jiān)測、運行管理、安全評價及鑒定等有關(guān)資料，包括所有的施工圖紙、計算書和報告成果等。應(yīng)說明擬拆除建筑物的現(xiàn)狀特征及材料組成。對仍要保留的建筑物，若缺失原始設(shè)計及施工資料，則應(yīng)進(jìn)行檢測。水工建筑物拆除設(shè)計需收集以下資料[6-7]：

(1)工程設(shè)計及施工資料。如果沒有圖紙，必要時應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場測量繪制新的圖紙，反映當(dāng)前建筑物的情況。應(yīng)盡可能詳細(xì)說明擬退役工程的特征及工程設(shè)施的完整情況。原設(shè)計文件、施工文件、運行管理文件以及有關(guān)工程改造的文件資料，均對建筑物的退役方案確定有著重要關(guān)系。建筑物的類型和構(gòu)筑材料的處置要求將影響拆除方法的選擇和建筑物的拆除成本。攔河壩拆除前，例如土石壩，如缺失原始的設(shè)計及施工資料，則需進(jìn)行地質(zhì)勘探確定建壩時所用材料的體積及特性。對心墻土料進(jìn)行檢測，研究填壩土料、石料是否能夠重新利用，或者如何處理及合理選擇處置的地點。盡可能減少材料堆放場地，減小對河道環(huán)境影響。

(2)業(yè)主或監(jiān)管機構(gòu)記載的相關(guān)信息。包括檢查、歷年修繕的記錄；項目歷史記錄、建筑照片和當(dāng)?shù)貧v史學(xué)會、檔案館和公共圖書館的報紙報道；互聯(lián)網(wǎng)搜索可能可以提供的一些有用信息資料。

(3)建筑物材料及試驗數(shù)據(jù)。如混凝土抗壓強度；混凝土結(jié)構(gòu)中預(yù)埋金屬構(gòu)件、鋼筋等。對于混凝土壩，原設(shè)計圖紙及施工文件資料在評估過程中十分重要，包括混凝土壩的加固范圍、混凝土強度、預(yù)埋的金屬結(jié)構(gòu)位置與型號等?；炷寥⌒驹囼炗兄诖_定拆除及保留方案的相關(guān)材料特性。例如，對侵蝕嚴(yán)重的建筑物，若侵蝕深度較淺，且下層混凝土性能良好，則可對該建筑物進(jìn)行適當(dāng)改造?；炷疗扑楹突厥绽每赡苡欣诠こ掏艘鄄⑶沂且环N經(jīng)濟(jì)的選擇，如有可能，可將混凝土粉碎，作為路基或提供給供料較困難的項目用作建筑材料。

(4)工程建設(shè)前地形圖。其將有助于確定水庫內(nèi)的原始地面，以估計沉積物體積，并確定壩址區(qū)的恢復(fù)或清除范圍。

(5)泄洪建筑物的運行歷史和現(xiàn)狀。

(6)水庫水位、水深、河流縱、橫斷面。

(7)水庫沉積物剖面及其工程性質(zhì)、力學(xué)指標(biāo)。

(8)工程處置廢棄物料的地點和運輸距離。

2.3 建筑物拆除方案的確定

建筑物拆除方案應(yīng)根據(jù)退役方式以及建筑物類型、結(jié)構(gòu)形式，拆除過程中的安全風(fēng)險，水位控制條件，對主要區(qū)域河段影響等因素經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。對條件復(fù)雜的建筑物拆除設(shè)計應(yīng)編制專題研究報告。

水電工程退役拆除應(yīng)分析研究建筑物拆除和拆除后工程區(qū)場地恢復(fù)的目標(biāo)及要求，選擇科學(xué)合理的拆除方案，以降低工程退役成本，盡量減少對環(huán)境的不利影響。水電工程退役的原因中經(jīng)常有需滿足新的環(huán)境要求的情況，這些新的要求也可能給退役方案帶來一定程度的制約。同時水電工程退役大壩拆除方案一般與環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)的控制關(guān)系密切，如對河道一般環(huán)境控制目標(biāo)是最小化的渾濁度和過量細(xì)泥沙的沉積等[6]，可以采用分階段拆壩方案進(jìn)行控制。

建筑物拆除方案應(yīng)包括拆除的最終形象要求，泄水方案，拆除內(nèi)容，各部位拆除時序安排、分期分層情況，拆除施工方法，拆除工程量，拆除料再利用等。建筑物拆除的最終形象要求應(yīng)根據(jù)退役方式和工程區(qū)場地恢復(fù)要求確定，應(yīng)主要考慮以下方面[1- 8]：

(1)保留或變更的工程任務(wù)。建筑物拆除或改造的最終形象應(yīng)滿足退役后工程任務(wù)的要求。建筑物拆除后的工程區(qū)場地應(yīng)滿足新的使用功能要求。

(2)行洪和防洪安全要求。國家或地方對安全通過洪水流量一般有監(jiān)管要求。如可能要求大壩的剩余部分在一定的水位或時段內(nèi)安全地通過特定大小的洪水或要求最小的潰壩高度、寬度，如壩高小于3 m。

(3)大壩及其他建筑物的結(jié)構(gòu)破損和老化程度等。大壩剩余部分可能對社會穩(wěn)定造成的潛在危害，水工建筑物剩余的結(jié)構(gòu)若需要一些長期的運行操作和維護(hù)要求，這些要求對決策是全部或部分拆除有影響。大壩和附屬結(jié)構(gòu)的類型，建筑物，特別是大壩的類型可能在確定最終拆除的形象程度方面發(fā)揮重要作用。如果考慮部分拆除，混凝土、砌體、土方或堆石等大壩的建筑材料需滿足項目任務(wù)和對建筑物結(jié)構(gòu)安全和性能的要求。

(4)后期運行維護(hù)的要求。

(5)建筑物拆除方案及費用。

(6)水庫泥沙滯留或排泄要求。水庫泥沙沉積物的清除和處置可能增加工程退役項目費用成本。在大壩拆除施工過程中，對水質(zhì)的要求可能需要嚴(yán)格的控制下泄水流的含沙量和濁度，這些要求會對水庫泥沙淤積物的處置措施和大壩拆除的高程、部位、時序帶來重要影響。

(7)上、下游社會環(huán)境要求。社會環(huán)境要求是指在公眾視野范圍內(nèi)是否有環(huán)境因素要求，如審美因素往往會給部分拆除或全部拆除帶來不同影響。

(8)建筑物歷史文化價值評估。建筑物是否有歷史文化價值，歷史和文化價值觀也將在拆除舊建筑方面發(fā)揮影響作用。大壩和附屬建筑物可按照文物予以保護(hù)，以保存歷史文化資產(chǎn)。保留部分大壩或附屬建筑物可能根據(jù)保存工程某一特定文化、歷史要素而確定的。

(9)管理單位的要求。水電工程退役應(yīng)考慮工程管理單位或利益相關(guān)方對土地使用、可持續(xù)發(fā)展、人員安置等方面的合理要求。

完全退役的大壩，其壩體設(shè)施的可見部分一般需拆除，可以選擇完全拆除壩體上部分結(jié)構(gòu)或留下部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行掩埋。對大多數(shù)小型壩來說，將其拆除到河床高程以下0.5 m的最低深度一般就足夠了，對動態(tài)河床的河流或較大的水壩，需要設(shè)計人員研究確定合理拆除深度，以確保結(jié)構(gòu)在未來不暴露。全部拆除的大壩在確保新河床滿足沖蝕的前提下，宜拆除至現(xiàn)狀河床高程以下，并與上、下游河床平順銜接。

建筑物拆除期間工程泄流能力應(yīng)滿足洪水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和控制水位的要求，下泄流量控制應(yīng)滿足下游防洪安全、水庫泥沙排放、下游區(qū)域環(huán)境影響等方面的要求。大壩拆除前應(yīng)首先利用現(xiàn)有泄水、輸水建筑物盡可能降低庫水位，降低施工過程中的技術(shù)難度和安全風(fēng)險[9]。大壩拆除過程中可對工程現(xiàn)有過水設(shè)施、閘門及啟閉設(shè)施進(jìn)行改造，確保滿足放水要求。在一般情況下，建筑物的拆除往往要求將泄水量保持在最低水平。設(shè)計需計算分析在較低庫水位時，輸水建筑物的過流能力，是否滿足最小過流量的要求，否則，對局部退役的建筑物，可能需要新建建筑物進(jìn)行泄流，或在大壩拆除的最后階段，利用臨時解決方案(如安裝管道)來增加排泄量。壩體拆除過程中，與其配合的泄水建筑物泄流沖刷不能影響建筑物安全。

在拆除大壩的過程中，泄洪建筑物如不能達(dá)到最大程度降低庫水位和控制入庫流量的目的，在某種條件下，需使用現(xiàn)有的輸水系統(tǒng)降低庫水位和控制流量，也可以通過適度的改造來提高輸水系統(tǒng)的泄水能力。例如，發(fā)電站引水系統(tǒng)拆除渦輪后，會增加壓力管道的流量。

土石壩在拆除過程中如遇較高的庫水位，將占據(jù)可能滯洪的水庫庫容，當(dāng)洪水發(fā)生時會帶來更大的度汛風(fēng)險；同時較高的壩前水位，將使壩體浸潤線升高，不利于壩體施工的開挖和壩體的穩(wěn)定，故需要盡可能地降低水庫水位。此外，對均質(zhì)土壩、黏土心墻壩等也需盡可能早地降低庫水位，降低材料的含水率，以便有利于開挖施工和使用。

建筑物局部拆除時，應(yīng)對其保留部分的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、耐久性進(jìn)行評價，對不滿足要求的應(yīng)提出處理措施，并進(jìn)行加固設(shè)計。壩體拆除過程需根據(jù)現(xiàn)有工程的壩體體形、斷面分區(qū)、工期要求設(shè)計拆除步驟和方法，拆除過程需滿足穩(wěn)定要求。建筑物局部拆除工程中無論是保留部分還是擬拆除部分，影響安全的，均需先加固后拆除。

退役水電工程建筑物結(jié)構(gòu)一般由于年久失修、老化、環(huán)境侵蝕作用結(jié)構(gòu)強度大幅低于原設(shè)計強度，甚至本身就為設(shè)計確定的破壞狀態(tài)，故在進(jìn)行拆除過程強度、穩(wěn)定性分析中，特別是對混凝土構(gòu)件，應(yīng)采用實際的材料強度指標(biāo)，其材料指標(biāo)通常通過試驗確定。擬退役的混凝土結(jié)構(gòu)其斷面可能破損，部分構(gòu)件可能已不能發(fā)揮功能，故在進(jìn)行拆除時需按照結(jié)構(gòu)的實際情況進(jìn)行穩(wěn)定性分析計算。建筑物安全性評價及拆除過程結(jié)構(gòu)強度、穩(wěn)定性計算分析應(yīng)考慮材料劣化，采用實際的物理力學(xué)指標(biāo)。結(jié)構(gòu)受力計算模型及尺寸應(yīng)與實際情況一致。

建筑物拆除方案宜盡可能考慮拆除料再利用，并宜按再利用要求細(xì)化方案。土石壩通常采用常見的開挖方法和運輸設(shè)備來拆除，并可以提供粘土、砂、礫石、塊石等材料，供場地恢復(fù)或商用。

3 大壩拆除設(shè)計

3.1 混凝土壩拆除

重力壩、拱壩拆除過程中壩體壩基強度和穩(wěn)定應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行復(fù)核，滿足短暫狀況基本組合的要求。重力壩、拱壩在壩體拆除過程中，設(shè)計需確定壩體的拆除方案和步驟，一般需分不同壩段從高到低分層拆除，結(jié)合工程的具體情況形成不同的壩段、壩體孔口或缺口，用于泄水或度汛?；炷翂尾鸪^程中采用部分壩段缺口過流時，裸露的壩基需能夠滿足壩體穩(wěn)定的要求。當(dāng)壩段拆除施工時，壩體缺口可能行洪，對壩段有水荷載作用，需分析計算缺口壩段的穩(wěn)定性和抗沖情況是否滿足要求。對非缺口壩段的拱壩，需計算在水荷載等作用下產(chǎn)生的應(yīng)力是否滿足材料強度要求。作用在壩體的荷載可根據(jù)工程實際情況確定，一般作用荷載由水荷載、自重、揚壓力等組成，必要時考慮施工荷載和爆破作用。

采用爆破拆除的，應(yīng)控制爆破參數(shù)，必要時可對壩基或拱座巖體、岸坡采取一定保護(hù)和加固措施。

3.2 土石壩拆除

土壩及堆石壩的拆除，可視為土石壩填筑施工的逆過程，除作用在水庫各特征水位工況的水荷載外，其余荷載作用邊界條件相似。壩體處于不斷拆除，降低高度的狀態(tài)，因此，土石壩拆除過程中，進(jìn)行壩坡抗滑穩(wěn)定計算時，壩體滲透穩(wěn)定及壩坡穩(wěn)定應(yīng)滿足現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，其壩坡穩(wěn)定最小安全系數(shù)按非常運用條件I中短暫狀況確定。

土石壩拆除過程中，若現(xiàn)有的泄水建筑物無法有效降低或控制水庫水位時，應(yīng)研究制定導(dǎo)流方案，并防止大壩拆除期間發(fā)生大壩失事[9]。通常土石壩的溢洪道位置較高，在大壩拆除過程中，溢洪道降低水庫水位并控制來水的能力非常有限。若大壩一側(cè)岸坡有較好的基巖，溢洪道沿基巖而建，則可以在大壩的拆除過程中開挖一條泄水明渠連接現(xiàn)有的溢洪道的泄水槽，將泄流導(dǎo)入下游河道。

采用大壩開挖導(dǎo)流槽進(jìn)行導(dǎo)流，分段拆除壩體時，應(yīng)綜合考慮拆除施工時段的來水量、水位控制和泄流能力、下游防洪安全等情況和要求，研究確定主河床段大壩開挖導(dǎo)流槽的尺寸和下泄流量，必要時對導(dǎo)流槽采取防護(hù)措施。

土石壩部分或全部拆除過程期間，需注意水庫水位下降速度及導(dǎo)流。需通過滲流穩(wěn)定分析成果，控制水位下降速度，滿足水位下降條件下壩體的穩(wěn)定性要求，提出水庫水位降落要求及措施。為確定庫水位的下降不會引起滑坡，必要時要求進(jìn)行土壩穩(wěn)定分析。以防止引水建筑物阻塞或出現(xiàn)其他安全問題。

土壩及堆石壩的拆除，所用方法與修建方法大體相同，即采用翻土及開挖設(shè)備。土石壩的拆除順序，應(yīng)從壩頂開始，然后向下逐層挖出，應(yīng)防止壩體邊坡因開挖而出現(xiàn)更為陡峻的壩坡，從而發(fā)生失穩(wěn)事故。土石壩拆除設(shè)計應(yīng)合理確定壩體各部位的拆除步驟和施工方法，分析各拆除工況條件下的壩體穩(wěn)定性，提出各部位開挖坡度的上限值。例如，有的國外大壩退役指南中要求，壩體開挖形成的施工平臺高差大于9 m時，開挖邊坡不能陡于1∶2，小于9 m時，開挖邊坡不能陡于1∶1.5。對出現(xiàn)滲漏問題的土石壩增加排水墊層及在下游修建馬道。

對低壩或中高壩拆除到一定高度后的剩余部分，若水庫沉積物排沙下泄對下游不會產(chǎn)生危害，也可在壩體上開挖導(dǎo)流槽使水流沖蝕拆除壩體。采用導(dǎo)流槽沖刷拆除大壩時，應(yīng)對水力沖蝕或可能潰決產(chǎn)生的洪水、泥沙下泄進(jìn)行專門研究，并應(yīng)評價其對下游河道和設(shè)施的影響。

4 其他主要建筑物拆除設(shè)計

4.1 泄水建筑物拆除

泄水建筑物拆除時段和拆除方案應(yīng)綜合考慮工程退役拆除期間庫容、庫水位控制及防洪度汛要求確定。泄水建筑物拆除設(shè)計應(yīng)首先研究、計算分析現(xiàn)有泄水建筑物能否滿足工程防洪標(biāo)準(zhǔn)要求，并調(diào)查、研究可能產(chǎn)生的生命財產(chǎn)損失和社會影響。通過調(diào)洪計算，研究確定現(xiàn)有或改造過的建筑物是否有能力滿足安全度汛要求[3-7]。擬退役水電工程一般存在老化的泄洪建筑物不滿足泄流能力的情況，在一定條件下和洪水規(guī)模時可能會造成水庫水位的上升，會增加上下游財產(chǎn)損失的風(fēng)險。如：老化的溢洪道及泄水建筑物的泄流能力較低，造成洪水漫過壩頂，對整個工程構(gòu)成危險。對混凝土建筑物，需要進(jìn)行壩體穩(wěn)定分析，以預(yù)測或確定該建筑物是否會在洪水發(fā)生時失事。對土石壩建筑物，需要評價大壩可能遭受的侵蝕程度，若可能失事，需提出并分析有關(guān)結(jié)構(gòu)的改造措施及預(yù)算成本。

對保留部分功能的退役水電工程，泄水建筑物應(yīng)能滿足相應(yīng)的泄水功能要求。泄水建筑物拆除方案應(yīng)能滿足存留部分的安全、運行及維護(hù)要求。

水力發(fā)電功能和其他任務(wù)功能全部終止時，岸邊溢洪道、泄洪洞進(jìn)出口等結(jié)構(gòu)應(yīng)按照土地使用和環(huán)境保護(hù)要求全部拆除或填埋。拆除后形成的工程邊坡的安全穩(wěn)定性應(yīng)滿足現(xiàn)行國家和行業(yè)有關(guān)規(guī)范的要求。

退役設(shè)計應(yīng)對泄洪洞等地下洞室進(jìn)行封閉設(shè)計。洞身襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)一般不進(jìn)行拆除，應(yīng)研究分析其長期穩(wěn)定性，必要時提出處理措施。

4.2 輸水建筑物拆除

輸水系統(tǒng)退役設(shè)計應(yīng)根據(jù)輸水建筑物的形式選擇合理的退役方案和拆除方法。若工程退役后輸水系統(tǒng)被用作城鎮(zhèn)供水管道或其他用途，應(yīng)按新的使用要求進(jìn)行改造。水力發(fā)電輸水設(shè)施通常有各種斷面形式的渠道或管道，如巖基上開挖的渠道、土基中開挖的渠道、混凝土或漿砌塊石襯砌渠道，其退役拆除的方法也不同。開挖的輸水渠道可實地退役，也可用適當(dāng)?shù)牟牧线M(jìn)行回填。用于渠道的襯砌材料可進(jìn)行拆除或?qū)嵉靥盥?。用于渠道的襯砌材料一般有混凝土、混凝土砌塊、砌石、拋石、瀝青、土工布、橡膠止水等，這些材料的拆除及拆除物料的處理的應(yīng)根據(jù)建筑物的周圍社會環(huán)境情況，采用合適的方法拆除，方便材料的處置和后續(xù)利用。若引水渠道占用土地面積較大，退役方案及處理措施應(yīng)滿足土地開發(fā)使用、環(huán)境保護(hù)和水土保持的要求。

沒有開發(fā)利用要求的地下輸水建筑物宜進(jìn)行封堵設(shè)計。水工隧洞退役設(shè)計應(yīng)對其長期穩(wěn)定性及其對相鄰?fù)恋睾偷乇斫ㄖ?、設(shè)施的影響進(jìn)行評估，必要時提出處理措施。保留下來的隧洞，可能會發(fā)生侵蝕，需采取相應(yīng)的處理措施，以保證對應(yīng)地面的公共安全。故水工隧洞退役后產(chǎn)生的長期后果以及退役方法對相鄰?fù)恋?、建筑物的影響，必須仔?xì)評估。可在隧洞進(jìn)口修建隔墻或做部分回填，作為安全措施。若隧洞以后需要進(jìn)行安全檢查或是用作其他目的，則需選擇合適的安全設(shè)施類型。

4.3 發(fā)電廠房建筑物拆除

地面廠房系統(tǒng)由地下建筑結(jié)構(gòu)及地面建筑物結(jié)構(gòu)組成，其他建筑可能包括相鄰取水建筑物以及開關(guān)站建筑。水電工程退役后，若發(fā)電廠房未賦予新的使用要求，地面建筑物宜進(jìn)行拆除，地下建筑物及其附屬洞室宜進(jìn)行回填或封堵。同時電站廠址的綜合利用應(yīng)符合工程退役土地規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)、景觀因素等方面的要求。

廠房拆除前，應(yīng)對廠內(nèi)機電設(shè)備進(jìn)行妥善處置，廠房結(jié)構(gòu)或設(shè)備拆除施工若需使用橋機進(jìn)行起吊，應(yīng)對排架柱、吊車梁等結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全復(fù)核，必要時進(jìn)行加固處理。

地面廠房拆除應(yīng)從上而下，逐層分段進(jìn)行。采用人工拆除時應(yīng)按樓板、次梁、主梁、柱的順序依次拆除。采用機械拆除時，應(yīng)先拆除非承重結(jié)構(gòu)，再拆除承重結(jié)構(gòu)。

發(fā)電廠房的下部結(jié)構(gòu)通常為體積較大的混凝土，如上部建筑拆除后，則下部蝸殼、尾水管等建筑物及下部空間應(yīng)予以回填，不滿足土地規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)、景觀因素等方面要求的，應(yīng)將其全部或部分拆除。廠房新用途對下部結(jié)構(gòu)有使用要求時，應(yīng)按照新的用途要求進(jìn)行改造設(shè)計。

地下廠房退役設(shè)計應(yīng)研究分析地下廠房退役后的長期穩(wěn)定性以及對相鄰?fù)恋亍⒌乇斫ㄖ锛霸O(shè)施的影響，必要時提出處理措施。保留下來的地下廠房、洞室，可能會發(fā)生侵蝕、逐步垮塌，不滿足洞室長期穩(wěn)定的要求，工程退役后需采取適當(dāng)?shù)奶幚泶胧?，保證對應(yīng)地面的公共安全。故退役設(shè)計時需對地下廠房退役后的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及退役方法對相鄰?fù)恋?、建筑物的影響進(jìn)行評估。若地下洞室以后需要進(jìn)行安全檢查或有其他用處則需選擇合適的安全支護(hù)或回填等措施。

4.4 河道與其他設(shè)施拆除

退役水電工程建筑物拆除后應(yīng)對河道、岸坡進(jìn)行必要的防護(hù)設(shè)計。由于工程拆除導(dǎo)致周邊交通、供電、供水及其他設(shè)施受到影響的，必要時應(yīng)進(jìn)行恢復(fù)改建設(shè)計，達(dá)到原有功能。

根據(jù)工程退役實踐經(jīng)驗，水電工程退役水庫及主要建筑物的拆除，可能會影響工程周邊的交通、供電、供水及其他設(shè)施的已有功能，故應(yīng)結(jié)合工程實際情況分析其受影響后產(chǎn)生的問題以及程度，必要時應(yīng)對相關(guān)受影響設(shè)施進(jìn)行恢復(fù)改建設(shè)計，達(dá)到原有功能。

5 主要結(jié)論

(1)退役水電工程建筑物拆除設(shè)計與新建建筑物設(shè)計有較大的不同，新建水工建筑物設(shè)計一般是建筑物最終結(jié)構(gòu)體形、尺寸和材料的設(shè)計等，而退役建筑物的設(shè)計主要是對分步拆除過程的結(jié)構(gòu)體形、尺寸和材料利用的設(shè)計。水電工程退役建筑物拆除設(shè)計將帶來傳統(tǒng)專業(yè)設(shè)計分工內(nèi)容的調(diào)整和變化。

(2)建筑物的拆除方案的確定，特別是水庫大壩拆除方案的確定較為復(fù)雜，建筑物拆除設(shè)計前應(yīng)盡可能收集設(shè)計、施工、改造、加固、安全監(jiān)測、運行管理、安全評價及鑒定等有關(guān)資料，應(yīng)結(jié)合工程的具體情況分析影響和制約拆除方案確定的主要因素，科學(xué)合理地確定水庫大壩的拆除方案。

(3)建筑物拆除的最終形象，應(yīng)結(jié)合工程退役方式及實際情況確定，一般應(yīng)根據(jù)廠址安全、開發(fā)利用、工程區(qū)場地恢復(fù)、生態(tài)環(huán)境等要求確定。