清河水库泄洪洞洞口封堵体及围堰拆除

杨雅涵

（重庆交通大学，重庆 400247）

1 工程概况

清河水库右岸泄洪洞进口底高程108.00 m，洞型为圆洞，洞径4.0 m，全断面钢筋混凝土衬砌，洞口位于新建取水头部闸门竖井进口段前约70 m处。为新建取水头部闸门竖井土石方开挖和混凝土浇筑施工，洞口于2015年7月在水库水位116.00 m高程采用混凝土堵头和黏土袋进行了封堵。在洞口封堵外侧，有一道长50 m、顶宽6 m、高程116.5 m的围堰；在洞口内侧有一道长2.3 m的C20混凝土堵头，混凝土堵头靠下游位置内布设ϕ20@200的双向钢筋网，钢筋保护层厚8 cm，靠近钢筋网处钻设2排ϕ 25、L=1.4 m锚筋，间距50 cm，每排13个孔，孔深1.0 m，2排孔错开布置，钢筋网和锚筋焊接在一起。新建取水头部闸门井现施工完毕，闸门已安装且具备挡水条件，为确保水库水位在117.00 m高程以下时清开供水能正常供水，满足1.16 m3/s供水量要求，需要拆除该部位洞口封堵体及围堰。

2 拆除方案研究

2.1 拆除范围

在洞口前沿洞轴线方向清理出1条底宽6 m的进水渠，渠底高程108.00 m，围堰顶高程116.00 m左右，其中渠左侧到山体边、渠右侧按1∶2的边坡清理，清理的主要内容包括洞口围堰石渣清理、回填的石渣、黄土清理、洞口封堵的黏土袋及钢框架清理和洞口封堵混凝土堵头拆除。

2.2 拆除总体方案

水库水位在122.50～129.50 m高程时，工程难点为封堵体混凝土的水下拆除，因此先将围堰拆除，围堰拆除完成后，进行黄土、粘土袋等前期外侧封堵体拆除，再进行混凝土堵头水下拆除。因围堰施工过程中采用帷幕灌浆进行防渗处理，根据工程选用的挖泥船的机械性能，先进行围堰松动爆破，再进行挖除。围堰拆除完成后，进行洞口粘土袋和围堰与洞口间的黄土及石渣挖除，其中粘土袋拆除采用潜水员水下人工搬运至抓斗内，黄土和石渣直接挖除。在围堰及围堰内石渣、黄土、粘土袋清除后，对前期外侧封堵的钢框架，采用水下潜水绑扎，整体一次性吊离。混凝土堵头的拆除，采取在浮船上布置水平定向钻机对混凝土封堵体进行钻孔的拆除施工方案，无法钻孔的混凝土由潜水员采用液压扩张钳和风镐凿除，从而将封堵体混凝土拆除。

2.3 水下拆除方案

前期做好人员、材料、机械设备进场，拆除施工范围测量、标记，办理爆破手续。洞口围堰拆除采用浮船、抓斗直接挖除至108.00 m高程。洞口围堰石渣进行帷幕灌浆后，水泥浆和围堰石渣已形成素混凝土体，强度较高，挖泥船无法直接挖除，采用先进行松动爆破，爆破后再采用挖泥船进行挖除。爆破方法采用200 t浮船作为水上作业平台，安装2台钻机进行爆破钻孔施工。根据水下爆破对炸药的特殊要求，使用密度大、威力大，抗水性好、殉爆距离大的硝化甘油胶质炸药，孔内采用2发塑料导爆管毫秒导爆管雷管，水上引爆用8号电雷管，采用微差控制爆破技术保证安全。根据工程地质资料，结合爆破施工经验，钻孔采用600型钻机钻孔，直径ϕ=115 mm；孔距a=2 m，行距b=2 m，垂直围堰前沿呈三角形布孔，最外缘孔超出设计线2 m；孔深h=1.5 m；单位耗药量采用胶质炸药取q=1.2 kg/m3，根据设计图纸确定最大齐爆药量。爆破地震效应安全距离的确定主要考虑爆破振动对爆破区域外70 m闸门井混凝土和闸门的影响,按B6722-2014《爆破安全规程》要求，爆破地震衡量标准采用质点振动速度，质点垂直振动速度值作为判定标准,现场实际勘测确定围堰中心线，水深测量采用模拟记录测深仪，定位精度高于0.5 m的DGPS系统。现场计算机绘图仪测图，炸礁船垂直洞口围堰前沿线八字开锚驻位，在确定的孔位处下钻钻孔，下钻前用水砣量测岩面标高，根据水位与设计孔底标高计算钻孔深度，当钻孔深度达到要求时，吹清孔内碎碴提钻,按孔深75%长度连续装药达到规定要求,根据最大齐爆药量的要求和施工现场详情，多排起爆一次，簇联法联接，尾端接2发电雷管引爆。在移船前仔细检查联线有无错、漏接，确认无误后将危险区内的人员和船只撤至安全区，炸礁船撤出距爆区100 m外，发出起爆信号起爆。

2.4 水上挖泥拆除

在施工区域内进行原地形测量，每10 m一个断面，2 m一个点，绘制1∶200的平面图及断面图。采用2 m3抓扬式挖泥船1组，配置2条自航泥驳。挖泥船上配有GPS系统，根据设计挖泥控制点坐标直接进行定位挖泥,每组挖泥量约100 m3/d，挖出的泥卸至指定的抛泥区内。围堰要开挖至设定深度底高程108.00 m及底宽6 m范围。围堰开挖结束后，由建设单位、监理工程师、施工单位有关人员到现场检查验收。满足要求后，由监理工程师和施工单位有关人员共同进行水深测量，采用挖泥船将洞前基坑内回填的黏土、石渣清理干净后，开始清理黏土袋。原来黏土袋做的封堵墙由潜水员人工拆除，人工拆除的黏土袋采用浮船、吊机吊运出水面。施工过程中潜水员随时检查下水清理情况，确保洞前清理至108.00 m高程。

2.5 混凝土堵头拆除施工

在洞口部位围堰和黏土封堵体拆除后，在洞口水域布置1条浮船，浮船上安装1台水平定向钻机，潜水员水下确定洞口位置后，采用浮漂在水面定位，由地质钻机采用硬质合金钻头在洞口混凝土堵头108.00 m高程左右钻设ϕ150通水孔，钻孔穿过堵头混凝土，形成过流通道，保证清开供水正常。钻机在混凝土堵头上尽可能多的钻孔，扩大供水过流断面，同时根据右岸泄洪洞设计泄洪能力83 m3/s计算，过流断面积ω设计=8.55 m2即可满足设计泄洪能力断面积要求。钻孔过程中潜水员随时下水检查钻孔情况，并指挥钻机尽可能采用钻孔方式将堵头混凝土拆除部分断面积达到8.55 m2，钻机无法钻孔的部位混凝土由潜水员采用风镐和液压扩张钳破碎、拆除，钢筋网和锚杆采用水下切割，并将拆除的石渣清理至洞外，用吊机吊运至浮船上运走。

2.6 爆破震动安全保证措施

在爆破前2 h按预定的位置及要求安装三矢量速度传感器，其中Z方向铅直，X方向指向爆源为水平径向，Y方向为水平切向,对监测点进行编号，测量并记录震源中心及传感器的位置和高程。在爆破前30 min采集仪连接各传感器，记录传感器和采集仪编号，设置参数，开门阀值为预测最大幅值的20%且不低于0.2 cm/s，防止频繁误触发，确认仪器连接、调试完好，保护罩盖在仪器和传感器上加以保护。爆破产生的振动超过仪器设定的开门阀值，开始记录爆破振动信号。爆破警戒解除后，通过计算机USB接口与记录仪连接，传输记录的振动波形数据,使用振动分析软件对波形进行分析处理，分别读取竖向、水平径向和水平切向的振动峰值、峰值主频、主振持续时间等参数。

3 结语

工程拆除前期经多次现场勘查、审慎研究、反复论证，补充修改施工方案，通过一系列的缜密安排、计划、实施清河水库右岸泄洪洞封堵体及围堰拆除，顺利进入下一阶段。在保证工程安全和质量的前提下，推进了工程进度，降低了工程造价，为整个供水工程项目的竣工奠定了基础。