石亭江马槽滩中堰塞湖的排险措施

王淑建, 贺宝桥, 王振全

(中国人民武装警察部队水电第十一支队,四川成都 610036)

在“5.12”汶川地震重灾区的什邡市境内的石亭江上游山区发生了大量的山体滑坡,震灾最严重的什邡市红白镇上游不足 11km的河段上分别形成了规模不等的 6处堰塞湖,其中马槽滩中堰塞湖被评定为中危性质。

为贯彻党中央、国务院及国务院抗震救灾总指挥部最新精神,按照四川省政府的具体布署,由四川省水利水电勘测设计研究院规划设计分院于2008年 5月 31日编制完成《石亭江上游堰塞湖处理应急方案》,要求 6月 10日前必须完成排险任务。我部接通知后于 6月 1日正式进场排险。

1 工程概况

1.1 地理位置

马槽滩中堰塞湖位于红白镇上游约 9.7km处,红白镇至该处交通中断,机械设备无法到达该处,不具备机械开挖的条件。该堰塞湖由左右岸山体滑坡和右岸崩塌阻塞河道形成,以右岸山体滑塌为主。堆积体右高左低,由右岸向左岸缓降,右岸有一浅小 V形缺口。右岸还有高度约 100 m、体积约几十万 m3的滑坡堆积体。其顶部沿河流方向长 80m左右,堆积体高 40～50m,下游边坡为 1∶1.5～1∶2。上游边坡为 1∶2左右,堆积体坝面基本水平。堰塞湖水深约 5m,水面宽约 90 m,回水长度约 500m,蓄水量约 25万 m3。堆积体约 60万 m3,由大块石、块石和碎石组成。左岸山坡松散,石子不时下落,给施工作业带来危险。该堰塞湖上下游各约 30m处的房屋为危房,无人居住和活动,爆破环境良好。

1.2 堰塞湖自稳情况

堆积体主要由大块石、块石和碎石组成。块石直径较大,从堆积体的材料和体积看,有一定的承载能力,结合上、上游堆积体的相对位置,坝体具有一定的抗冲性。

2 重点及难点分析

2.1 重点分析

马槽滩中堰塞湖位于金河磷矿已废矿区,长年存在山体滑坡现象,是国家级的重点地质整治区。地震后,马槽滩发生大面积山体崩塌,公路和河谷带基本阻塞,余震不断,靠近施工区的左岸山体松散石子不停下落,严重威胁作业人员的安全;施工区夹在两山之间,若有大的塌方作业,人员很难在第一时间逃出危险地带,因此,施工安全是本堰塞湖整治的重点。

2.2 难点分析

(1)施工作业难。由木瓜坪车站至马槽滩中堰塞湖距离约 2km,中间需经过一处长约 50m的塌方体,因交通中断,大小设备无法进入作业面作业,全凭人工作业。挖孔、清渣工作缓慢且作业困难。

(2)爆破挖孔、布孔难。堆积体由大块石、块石和碎石组成,大块石直径达 5～6m。在挖孔作业时,按设计间排距布孔较难,也很难挖到设计深度。爆破后岩石抛掷量和岩石抛掷方向是爆破设计的难点。

3 采取的应对措施

针对本堰塞湖治理的重难点问题,采用在施工中派四名安全员、两人一组观察两边山体岩石的变化,一有变化即吹哨示警,并按预定的撤离方案快速有序的撤离至安全地点的措施;采用人工挖孔、超强抛掷爆破,将岩石大部分抛掷至左岸。

4 爆破施工方案

4.1 总体施工方案

采用两次强抛掷爆破,第一次小药量,第二次大药量爆破。

4.2 爆破设计

(1)控制爆破参数设计。

①最小抵抗线控制在 6～10m;

②药包间距 a=(0.8～1.0)(W1+W2)/2(W1、W2为相邻两药包的最小抵抗线);

③药包排距 b排受开挖断面尺寸和挖深的限制,取 b=(0.7～0.8)a;

④装药量计算。用下式计算装药量:

Q=f(n)kew3

式中 k为标准抛掷爆破时单位岩石药量。本次爆破工程开始爆破时,可取 k=1.3～1.5,根据试验的实际情况做适当调整;f(n)为爆破作用指数函数,加强抛掷爆破 f(n)=0.4+0.6n3;e为炸药换算系数。本次使用的是乳化炸药,取 1.15;w为最小抵抗线(m)。

(2)药包布置。根据断面尺寸与挖深大小的关系,药包布置成梅花形,根据弹道法建立抛距和耗药量(即抛出一方介质所用的药量)的关系,由工程需要的抛距求出耗药量,再根据工程需要的土石方量求出需要爆破的方量,从而大致确定药包的布置形式。

(3)装药和堵塞。选用单一装药结构。由于受无黄土和较少细颗粒土的条件限制,乳化炸药必须先用细颗粒土回填,最后用小石块进行全部回填。

(4)起爆网路。药包内选用 2发 11段毫秒雷管,每 3孔并联成一组,孔外网路用 2发 1段毫秒雷管串联联结成微差起爆网路,最后用 2发电雷管引爆。

4.3 安全措施

在上下游各 1500m危险区的边界设置明显的标志,建立警戒线、显示爆破时间的警戒信号;在起爆前 1h内,清除爆破区内的所有闲杂人员,在危险区的入口或附近道路设置标志并派人看守,防止人员在爆破时进入危险区;爆破后经爆破人员检查有无哑炮并经处理后方允许解除警戒。

4.4 超大孤石的爆破方案

对于超大孤石(直径为 4～5m),采用上下、左右放置药包,根据石块形状在孤石下布置主药包,药包布置好并与爆破主网连成网路后同时起爆。

4.5 二次爆破

经过第一次爆破,超大块石已全部解小,剩余的下层土石方深约 2m,第二次爆破的爆破孔采用间排距为 2.0m×2.0m,孔深 2m的梅花形布置,装药在第一次爆破的基础上每孔多装 6kg,以加强抛掷效果。

5 排险后的效果

经过两次爆破后形成了底宽 20m,深 4.5m,长 100m的明渠,爆破后马槽中的积水能从此渠流向下游,经水流的自然冲刷还可以加宽、加深排水渠,在汛期到来时可以排除洪水险情。

6 结 语

经过 6天时间的奋战,该堰塞湖险情得到排除,顺利通过了德阳市水利局、什邡市水利局、国家水利部的验收,取得了既定的效果,保证了下游人民的生命财产安全。但堰塞湖处理是一个系统的复杂过程,如要完全治理好石亭江河流,则要综合考虑以下因素:(1)河道综合治理;(2)堰塞湖河段两岸岸坡稳定治理;(3)堰塞坝遗留坝体拆除治理;(4)水土保持治理等工作。

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