陶岔渠首枢纽工程老闸定向倾斜倒塌爆破拆除

王铁山

摘 要：南水北调中线一期工程建成后，陶岔渠首枢纽工程担负着向北京、天津、河北、河南等城市输水的任务，是南水北调中线工程的重要组成部分。本文就陶岔渠首枢纽工程老闸定向倾斜倒塌爆破拆除进行探讨。

关键词：陶岔渠首枢纽工程；定向倾斜倒塌爆破；施工

1.工程概况

陶岔渠首枢纽工程位于丹江口水库东岸的河南省淅川县九重镇陶岔村，既是南水北调中线输水总干渠的引水渠首，也是丹江口水库副坝，初期工程于1974年建成，渠首闸顶高程162m，承担引丹灌溉任务。陶岔渠首枢纽位于原渠首闸下游约70m，由引水闸和电站等组成，电站装机容量50MW。水闸上游为长约4km的引渠，与丹江口水库相连，水闸下游与总干渠相连。

闸坝顶高程176.6m，轴线长265m，共分15个坝段。包括左、右岸各5个非溢流坝段，安装厂坝段、电站厂房坝段，三孔2个坝段的引水闸。

2.老闸拆除

陶岔渠首老闸在陶岔新闸施工期内陶岔老闸作为上游挡水围堰。老闸总开口宽度120米，最大下挖深度42米，高22m，基座在8米深的水下，渠首闸坝顶162米。老闸由启闭机、挡水板、桥面、闸墩、胸墙、底板等组成。5个闸孔，中间4面闸孔墙，闸体单独高约20米左右，宽约45米，总长约15米。闸体上部由浆砌石和土组成的保护平台，平台上有约10多间闸门房屋作为闸门操作间。闸墩、胸墙及底板均为钢筋混凝土结构。老闸北面紧邻刚新建的陶岔渠首枢纽大坝，南面为闸门。由于新老閘相距较近，在拆除老闸的同时要确保新闸的安全。周边环境较复杂，难度较大。

3.施工条件

老闸混凝土拆除项目是在新枢纽主体建筑物已施工成型的环境下实施。老闸上游侧125m处修筑了二期土石围堰，拆除具备干地施工条件；下游为已成型的陶岔渠首枢纽大坝，距离老闸约70m。图1：

4.拆除施工方案

老闸定向倾斜倒塌爆破拆除，倾斜方向为南方。选用机械拆除和控制爆破拆除相结合的方案进行拆除。首先对闸体（包括浆砌石和操作间）和周边的围堰墙进行切割分离预拆除，即用机械将闸体和围堰墙割开，使其成为独立体；然后采用机械将操作间和浆砌石部分拆除，使闸体顶部露出，根据闸体结构，用风镐和机械配合将闸体孔墙部分的钢筋予以剥离切割，将闸体顶部根据爆破需要将钢筋切割成若干部分。由于闸孔墙厚度约0.5米左右，南北约17米左右，且下游紧邻新闸，为保证新闸的绝对安全，故采用在闸孔墙南侧12米内，先部分剥离切割墙体钢筋后，根据需要在闸体顶部和闸孔墙处布置炮孔，闸孔墙北部距新闸较近的3米内墙体不予布置炮孔，以达到爆破后使整体闸向南倾倒，从而确保新闸安全。

5.爆破施工方案

根据现场施工条件，本次老闸混凝土拆除项目是在新枢纽主体建筑物已基本施工成型的复杂环境条件下实施。

5.1爆破参数

5.2布孔方式

根据本工程特点，钻孔机械设备采用液压钻、潜孔钻和手风钻等钻孔设备进行钻孔。钻孔前清理干净孔口附近的浮碴，由测量放出预裂线或孔位，并用白粉按设计点出孔位，其放样误差不大于±1°。孔位布置采用梅花型，在结构支点处孔位加密。孔距1.0米，排距1.0米，孔深3.0米，单排布置，具体根据现场实际情况做相应调整。孔位布置详见图2：

5.3装药及炮孔填塞

单孔装药长度2.5米，孔口堵塞长度0.3米，孔底装药从孔底向上0.2米。孔内线装药量分段布量，每孔不小于7孔，孔上部装药量Q=0.4㎏，即孔口堵塞段0.3米处，孔底装药段Q=0.6㎏，从孔底向上0.2米，孔中部装药量Q=0.5，按等距间隔装药。采用单孔多雷管多药包，一发雷管带一包药起爆。确保分药包时计量准确，雷管绑扎牢固。

装药完成后，在炮孔内灌砂，较浅孔内填泥，使孔内均匀受力。填塞炮孔时将雷管脚线拉直，并轻紧拉紧，防止雷管脚线在孔内打折、弯曲、折断。填塞完毕后，将雷管脚线置于炮孔边，以备连接起爆网络。

5.4网络设计

电雷管引爆——导爆索传爆——导爆管带动豪秒雷管引爆内存药包。操作时，先将各炮孔的导爆管8-10条绑成一族，均匀分布，用胶布绑在导爆索上，在坝体上铺成两条导索网络，即发电雷管捆绑在导爆索的西岸一头，电雷管通过导线串联拉到起爆站，与起爆器连接。

起爆顺序：起爆器供电——按下起爆器电钮——即发电雷管起爆——带动导爆索传爆——由通过导爆管将孔内的药包引爆。

5.5延期时间计算

（1）起爆网络：采用非电毫秒导爆管雷管延期起爆网络进行爆破。

（2）延时设计：为了保证闸体能向南方向倒塌，也为了减少触地振动，拟分三段毫秒延时，分别为：四面闸体墙采用二段非电导爆管，闸顶采用五段非电导爆管，闸体两侧采用七段非电导爆管，使用该设计可使闸体首先向南侧靠闸中心倒塌，而后闸顶及两侧闸墙先后顺闸孔墙爆裂，可保证倒塌方向，并且在闸孔墙爆裂尚未冲击到地面时，闸顶及两侧闸墙也已起爆，大大减轻了整座闸体倒塌时的触地振动。

6.破振动监测方案

6.1监测断面测点布置

根据确定的陶岔老闸拆除爆破作业重要安全保护对象，初步拟定在枢纽主厂房、引水闸及上游引渠混凝土挡墙等部位分别布设监测点，进行质点振动速度安全监测。在爆破拆除过程中，具体监测测点可根据需要或监理工程师要求进行调整。

6.2巡视检查

项目部安全科负责爆破期内对新枢纽大坝巡视检查；各作业队兼职安全员负责各自施工坝段及作业面的巡视检查，遇重大安全隐患，及时上报主管领导，会同有关科室召开分析处理技术会，制定处理方案。

6.3爆破振动监测依据

根据《爆破安全规程》（GB6722-86）安全控制标准，参照大体积混凝土、钢筋混凝土结构房屋的要求，将新闸坝、新浇混凝土和帷幕灌浆（坝基灌浆均超28d龄期）的安全标准分别定为：爆破振动频率为f>50 Hz时，安全允许振速为10 cm/s 、5cm/s和2.5cm/s。

7.闸拆除爆破开挖

参照前期新老闸衔接段爆破试验，得出在不采取特殊措施，只控制单响药量的情况下来满足爆破振动对新闸混凝土及基础帷幕的影响的方法；爆破试验结论及建议，陶岔渠首枢纽工程新老闸衔接段现场主要进行常规控制爆破4次，同时进行了爆破振动监测，共布置6个监测点。

经过监测实验及相关研究，由新老闸衔接段大规模开挖爆破质点振动峰值速度来看，最大振速发生在4月28日8#坝段坝踵混凝土监测点，最大振速2.362cm/s，该混凝土龄期超过28天，振动数值在现行振动安全控制标准范围内。因此振动未对新闸枢纽混凝土建筑结构安全产生影响。根据各监测部位振动峰值来看，陶岔渠首枢纽工程老闸拆除开挖爆破施工产生振动，符合爆破振动传播理论的一般规律，真实反映了客观实际。

8.结论与建议

陶岔渠首枢纽工程老闸拆除爆破施工过程中开展了科学规范的爆破振动监测工作。在研究爆破设计的同时，通过振动监测，达到不采取特殊措施，只控制单响药量的方法来进行控制爆破，舍弃了采用破碎锤及静态爆破剂进行老闸结构物开挖的措施，节约施工时间，降低施工难度，节约施工成本；同时也为是否对新闸建筑物及新闸帷幕安全产生危害提供了评判依据，即使周边建筑物及设施因年久老化或新枢纽轻微振动，个别构件和部位出现异常情况，此次监测的翔实数据也为评判提供了有力的证据，减少不必要的经济损失。