岳城水库2号副坝炸药室改造设想

张 凯

（漳卫南运河岳城水库管理局，河北 邯郸 056001）

1 水库工程概况

岳城水库位于河北省磁县与河南省安阳县交界处，是海河流域漳卫南运河水系漳河上的一座具有防洪、供水、发电等综合效益的大（1）型控制性水利工程，总库容13 亿m3，控制流域面积18 100 km2，占漳河流域总面积的99.4%。水库于1959 年动工兴建，1970 年建成。工程由拦河坝、溢洪道、泄洪洞、坝后电站及渠首工程组成。水库设计洪水标准为1 000 a 一遇，校核洪水标准为2 000 a一遇。

拦河坝为均质土坝，由1 座主坝和4 座副坝组成，主坝最大坝高55.5 m，长3 603.3 m；副坝最大坝高32.5 m，总长2 693.5 m；坝坡上游为浆砌石护坡，下游为干砌石护坡，坝顶高程（大沽高程，下同）均为159.50 m，坝顶宽7.1 m，坝顶防浪墙顶高程161.50 m，水库正常蓄水位149.0 m。

溢洪道位于主、副坝连接处，为长陡槽式，控制段泄洪闸共9 孔，闸门为12 m×10 m 弧型钢闸门，堰顶高程为143.0 m，净宽108 m，总宽131.5 m，设计泄量为11 000 m3/s，校核泄量达到12 850 m3/s。

泄洪洞为坝下埋管式，共9 孔，孔径6 m×6.7 m（宽×高），中间7 孔设弧型钢闸门，两边孔设平板钢闸门。右侧边孔为电站引水洞，电站装机17 MW，其余8 孔用以泄洪，设计泄量3 500 m3/s。

岳城水库通过河北省民有渠和河南省漳南渠灌溉农田，设计灌溉面积14.67 万hm2，并可为邯郸、安阳两市提供工业和城市生活用水。

2 漳河流域暴雨特性

漳河流域暴雨是由天气系统与地形条件结合所致。夏季，太平洋副热带高压加强北上，易在太行山区迎风坡形成大暴雨。暴雨天气普查结果显示，天气系统以切变、西来槽发生机会最多，但造成本流域特大暴雨的天气系统多为台风倒槽及西南涡。如，1956 年8 月大暴雨为台风造成，1963 年8 月暴雨为切变与西南涡相配合引起，1996 年8 月暴雨为西风槽与台风倒槽结合所致。2016年7月暴雨为超强厄尔尼诺所致，漳卫南运河出现暴雨极端天气，左右区域为副热带高压，中间处于低涡控制区，叠加黄淮气旋，导致7月19日漳河流域出现暴雨大暴雨过程，局地降特大暴雨。漳河流域暴雨多集中在七八月，历时一般3 d 左右；强度较大的暴雨常集中在1 d 甚至数小时内，历时较长的暴雨通常由2个或2个以上的天气系统组合所形成。暴雨中心一般发生在太行山南麓或东麓的迎风区，与年降水量的高值区一致。漳河洪水由于受自然地理因素决定，具有暴涨暴落、突发性强、洪峰一般单峰较多的特点，较大洪水一般由2 个以上天气系统组合，降雨历时长，峰高量大，也易出现复式洪峰。

3 水库防洪重点保护对象

3.1 京广铁路和107国道、石安高速公路、大广高速公路、京九铁路等

京广铁路和107国道位于水库下游12 km处，石安高速公路位于107国道下游3 km左右。京广铁路桥可通过12 000 m3/s 洪水流量，107 国道公路桥仅能通过9 000~10 000 m3/s洪水流量。

3.2 邯郸市

邯郸市是河北省南部较大工业城市，距水库坝址52 km，高程在50 m 左右。根据爆破2 号小副坝洪水演进推算，如果爆破2号小副坝，洪水将淹及邯郸市东南部占市区近1/3的面积。

3.3 安阳市

安阳市是河南省北部中等城市，高程在75 m 左右。一般洪水不会淹及市区，大洪水时东北近郊区受影响。

3.4 其他

岳城水库下泄流量超过500 m3/s 时，漳河滩地村庄受到影响；超过1 500 m3/s时，漳河右岸分洪，淹没大名泛区；超过3 000 m3/s时，漳河左堤不保，淹没河北省黑龙港地区。如果下游卫运河两堤决口，将淹没冀豫鲁三省广大平原地区，约计影响206.67万hm2耕地、1 560万人。

4 水库2号小副坝工程地质条件

2号小副坝位于1号小副坝北端垭口部位，原地面高程148 m，没有清基。1965 年建成时，最大坝高9.5 m，坝顶高程155.0 m；1976 年大坝加高后，最大坝高11 m，坝顶高程157.0 m；1987 年再次加高后，最大坝高13.5 m，坝顶高程159.5 m。

坝基地层岩性自上而下分述如下：顶部为第四系地层，桩号1+850—2+240分布坡残积浅黄色黄土状亚黏土，厚1~3 m；桩号1+752—1+850、2+240—2+311 分布下更新统冲洪积红土卵石，厚1.5~7 m。其下为第三系上更新统第三层黏土、亚黏土、亚砂土互层和砂层。坝基持力层为第三系黏土和坡洪积红土卵石层。第三系潜水水位埋深在142 m 高程以下。由于坝基主要是第三系黏土层，所以未做防渗措施，仅在坝下设置了砂砾褥垫排水。

1991年2 号副坝加高2.5 m 后，下游压坡地基相应扩宽10~17 m，主要位于原排水沟下游，地面高程145~155 m，中间低两侧高，高差10 m 左右。清基挖除上部l m左右厚的松弛土层，持力层主要为黄土状亚黏土。

为解决非常洪水，在2号小副坝设有9个供炸坝用的炸药室，底高程149.60 m。炸药室由平洞与竖井组成，为钢筋混凝土结构，混凝土设计标号为200号，平洞底板和边墙为现浇混凝土，平洞顶拱与竖井为分节预制混凝土吊装、混凝土竖井施工，采用坝体开挖后安装方案，竖井周围用100 号素混凝土回填与坝体防渗土料连接。

5 水库2号小副坝爆破方案及存在问题

根据水利部水汛〔1992〕70 号文《岳城水库防御超标准洪水爆破2号小副坝实施方案》，岳城水库防洪标准为2 000 a 一遇，当水库超过防洪标准采用爆破2号副坝的非常措施方案。

5.1 爆破时机

（1）岳城水库近期非常运用防洪标准为2 000 a一遇，超过防洪标准，全力抢险。当库水位达到158.5 m且仍在迅速上涨时，经国家防总批准，爆破2号小副坝，以确保主坝安全。

（2）采取爆破2 号小副坝措施要提前12 h 上报国家防总批准，即当水库水位达142.14 m、入库流量超过10 100 m3/s 且洪水继续上涨时，由海河防总上报国家防总，提请准备实施爆破2 号小副坝措施。

（3）实施爆破2 号小副坝的命令，由国家防总下达到海河防总，海河防总再下达到岳城水库防汛指挥部及漳卫南局，并通知河北省、河南省、山东省、天津市分别做好配合工作。

5.2 爆破实施过程

2号副坝长559.3 m、高12.5 m，为均质土坝。坝上设有3组炸药室，每组3室，共9室，为竖井式结构（见图1），每室装填炸药4.8 t。

图1 岳城水库2号小副坝炸药室结构

根据《岳城水库防御超标准洪水爆破2 号小副坝实施方案》规定，开启炸药室井盖、抽水、通风用时2 h，装填炸药用时1.5 h，人员撤离用时0.5 h。具体步骤如下：第一步，接到通知后首先将爆破配套设备运送至2 号副坝（每组炸药室配备起重机、配电柜、发电机各1台，水泵、鼓风机、照明灯、炸药筐各3个，电缆、棕绳、水管若干米），开启炸药室井盖，下水泵抽井内积水，再向井内送风；第二步，将炸药垂直吊装送入炸药室，每个炸药室需装填人员18 人，具体分工为炸药卸车4人、向炸药室内吊运炸药10人、炸药室内部装炸药4 人，9 个炸药室共需162 人；第三步，向炸药室竖井回填砂砾料，每个炸药室需回填15 m3砂砾料，共计135 m3，需自卸车10辆、装载机2台、推土机3台；第四步，人员撤离，等候命令适时起爆。

5.3 爆破方案存在问题

在每年汛前进行的炸药室开盖、装药演练中，发现存在如下问题。

（1）坝顶空间狭窄（坝顶宽7.1 m），难以容下100多人和众多机械同时展开作业施工。

（2）汛期遇到暴风雨等恶劣环境条件时要防风防雨，同时进行炸药吊装、封堵竖井，炸药运输车与其他机械设备相互干扰。

（3）炸药室1.8 m×2.0 m，空间狭小，最多能同时容纳2 人同时搬运炸药，劳动强度大，工作效率低，人员替换困难。

（4）炸药室内常年积水50 ~100 cm 深，无法排除，虽配置有抽水泵，也不能将积水彻底抽排干净，以致积水影响炸药的安置。

（5）对炸药室封堵回填时，起爆炸药的导线很难保证不被损坏。

（6）配备的爆破配套设备（含起重设备、水泵、发电机、三脚架、鼓风机、照明设施、电缆、配电箱、水管、竹筐、棕绳等）杂乱，组装运输费时费力。

6 炸药室改造方案

基于上述原因，在目前工况条件下，受工程场地、炸药室结构、天气环境和配套设备等因素影响，目前执行的《岳城水库防御超标准洪水爆破2 号小副坝实施方案》实施难度极大，可能贻误破坝时机。为保证2 号小副坝实施方案的顺利实施，建议对炸药室进行改造，保证在恶劣天气条件下能快速装药、封堵、爆破泄洪，保证主坝安全。

6.1 2号小副坝坝脚148.1 m高程修建道路

在2号小副坝桩号1+752—2+311段利用下游坝脚平台，沿坝脚往左侧经3号副坝上至坝顶，沿坝脚往右侧经1 号副坝上至坝顶修1 条宽5 m、厚20 cm的混凝土道路与坝顶道路形成完整闭合的道路。在启动非常措施时，通过坝脚道路和运输廊道可快速把炸药运送至炸药室，使运送炸药和配套设备的车辆机械能够单向行走互不干扰，新建道路如图2所示。

图2 新建道路示意

6.2 改造炸药室输送方式，由垂直输送改为水平输送

在下游坝脚正对炸药室处垂直坝轴线方向修建1 条炸药运输廊道，廊道断面为城门洞形，宽1.8 m，高2 m，底高程从148.1 m 渐变为150.0 m，与炸药室相通。炸药室内的渗水可自流排至坝外，另水平运输可加快装药速度，由于装药和竖井封堵分别在坝脚和坝顶，所以减少了机械设备的互相干扰。廊道按土洞开挖施工，设间距500 mm 的I12 钢支撑和自钻式超前锚杆，开挖后及时喷5 cm 厚混凝土，最终设30 cm 钢筋混凝土衬砌。洞口设1 道门，平时封闭保护廊道。每个炸药室设1 条廊道。开挖廊道的土方可用于坝脚公路的路基垫筑。炸药室竖井改造断面如图3 所示，新增廊道断面如图4所示。

图3 炸药室竖井改造断面示意

图4 新增廊道断面示意

6.3 降低炸药运输劳动强度

在廊道一侧配置皮带传送装置快速运输炸药，另一侧作为过人通道，人员可随时替换。运送炸药车可直接将炸药送至坝脚道路上对应的每个运送廊道口处，只需要4 人将炸药卸至皮带机上再由安放炸药的2人安装炸药即可，9个炸药室共需54人。

6.4 爆破泄洪

炸药安放妥当后，利用原竖井下卸土料进行封堵。为防止在封堵过程中将爆破导线损坏，在廊道底部设置穿线管，将爆破导线引至廊道外。封堵完毕后，可适时爆破副坝泄洪。炸药室装填炸药和封堵，如图5所示。

图5 炸药室装填炸药和封堵示意

7 结语

岳城水库2 号小副坝炸药室改造方案主要内容为修建坝脚道路，在下游坝脚正对炸药室处垂直坝轴线方向兴建炸药运输廊道，增设皮带传送机将炸药由垂直输送改为水平输送，炸药运送和竖井回填在不同高程实施。此方案可降低炸药输送安置的劳动强度，减少操作人员和配套辅助设备的数量，减少机械设备相互干扰，有效解决在现有条件下爆破实施过程中遇到的炸药室积水、空间狭小、设备干扰、导线损坏等问题，亦可减轻恶劣天气的影响，提高爆破工作效率。需要指出的是，炸药室改造方案会对炸药爆破效果产生一定影响，所以炸药量配置需要重新计算，这里未对此进行论述，只是对炸药装填方式进行了改进。