清河水库溢洪道进口导流墙施工破坏原因分析

曹玉敏（辽宁省清河水库管理局，辽宁铁岭112003）



清河水库溢洪道进口导流墙施工破坏原因分析

曹玉敏
（辽宁省清河水库管理局，辽宁铁岭112003）

［摘要］在清河水库除险加固工程溢洪道进水渠导流墙爆破施工中，对需要保留的导流墙产生了破坏，依据边墩爆破拆除时，爆破拆除监测结果，分析导致破坏的原因，是边墩拆除爆破造成的；施工缝和变截面处是结构抗力的薄弱部位；设计要求挡墙部位允许质点震动速度值7cm/s应当严格限制。建议采取静态爆破方法拆除建筑物。

［关键词］爆破；破坏；原因；清河水库

1　概况

2007年清河水库进行了安全鉴定，鉴定结论为三类坝。2011年批准水库除险加固。根据设计要求，溢洪道控制段自堰体以上拆除5个中墩及其上部结构，自127.00 m高程以上拆除边墩及其上部结构。与之相连的上游导流墙、下游边墙要求保留。在爆破拆除（控制爆破）控制段闸墩过程中，左右岸导流墙及下游边墙发生不同程度破坏。下文将对导流墙破坏原因进行简要分析。

2　导流墙布置及结构

溢洪道由进水渠、控制段、泄槽段和尾渠段组成。控制段设6道闸孔，有5个中墩，2个边墩，闸孔每孔净宽10.0 m，总宽72.5 m。进水渠在控制段前边，紧挨控制段。进水渠由两部分组成：一部分是前端经垭口清理开挖的土石渠道，另一部分是由圆弧形导流墙、岩石渠底组成的渠道，该部分渠道长37 m，圆弧半径37 m，底宽由100 m渐变至72.5 m。每侧导流墙由6段圆弧形挡土墙组成，每段长10 m，总高14.2 m，前4段为标准断面。挡土墙为衡重式结构，背水面斜坡比1:0.25，配一层直径16 mm间距12.5 cm的光面钢筋，锚固在127 m起坡高程下部的混凝土内。挡墙设横缝，间距10 m，横缝之间设金属止水片和沥青井。挡土墙后设有碎石构成的排水盲沟，延伸至下游挡墙，在下游挡墙设钢管排水。挡墙后回填砂砾，地面设排水沟。挡墙施工时分三块浇筑到顶，在127 m高程设水平施工缝并起坡，在133.2 m高程设一道水平施工缝。为了叙述方便，133.2 m以上称为上块、127～133.2 m称为中块、127 m以下称为下块。

3　边墩爆破拆除施工及爆破监测结果

首先在127 m高程人工凿除钢筋切断，然后在127 m高程钻水平预裂孔，与上游导流墙、下游边墙连接部位，钻竖直排列水平预裂孔，实施预裂爆破，将需要拆除的边墩与下部需要保留混凝土和上下游相连的墙体完全分开，以最大限度地减少爆破震动（右岸爆破未设垂直预裂孔）。拆除爆破的主爆破孔布置在127.4～131 m高程之间，水平钻孔，排距和孔距均为0.4 m。预裂孔和主爆孔均采用手风钻钻孔，孔径42 mm。炸药选用2号岩石改性硝铵炸药Φ32药卷，预裂孔线装药密度QX= 0.30 kg/m，主爆孔单耗按0.45 kg/m3，装药结构采用不偶合间隔装药。预裂爆破采用导爆索起爆，主爆孔采用毫秒微差雷管组成延迟起爆网络。爆破过程中进行爆破震动监测，监测临近部位混凝土质点震动参数。爆破震动监测结果见表1、表2。

设计要求的挡墙部位允许质点震动速度为7 cm/s。监测结果表明爆破震动速度符合设计要求。

4　导流墙破坏情况

右边墩在2012年8月21日爆破拆除，左边墩在8月28日爆破拆除。在实施爆破拆除过程中，对原导流墙混凝土和泄槽段边墙混凝土及边墩127.00 m高程以下保留部分混凝土出现不同程度的损坏情况。

表1　1号监测点爆破地震测试结果

表2　2号测点爆破地震测试结果

右边墩爆破中，边墩底部127.4 m水平预裂孔起爆，10排主炮孔未能起爆。爆破对导流墙造成损坏。其中上游导流墙第一段沿133.2 m高程、127 m高程均出现了水平错位，133.2 m高程错位约4～5 cm，127 m高程错位约1 cm，127 m高程以下出现斜向裂缝并有渗水现象发生，第二段部分墙体出现挤压裂缝，低部位裂缝已有地下水渗出，说明墙体裂缝已经贯通。下游墙体也已出现挤压裂缝。

左边墩爆破中，与之相连的第一段导流墙沿127 m高程整体滑倒，倒后墙体在133.2 m中间施工缝的位置也整齐断开；第二段导流墙127 m高程以下混凝土块出现斜向大裂缝，裂缝靠外侧损坏严重，有不规则混凝土块掉落下来；第三段导流墙127 m高程以下混凝土块出现斜裂缝并出现渗水现象。竖向伸缩缝也发生变形及微小损坏。

5　损坏原因分析

5.1右岸导流墙损坏原因分析

右边墩爆破前，墙后填土清除至127 m以下，与之相连第一段导流墙也随之部分清除。

右边墩爆破时，右边墩预裂孔起爆，主炮孔未起爆。详细观看爆破录像，发现边墩爆破时发生剧烈上升运动，带动与之相连的导流墙也发生较大的上升运动，位移极明显，随水平距离加大，运动速度、位移量逐渐减小。爆破在垂直方向振动大于水方向振动，爆破监测结果与录像中看到的情况相一致。

边墩与导流墙之间设有结构缝，缝内靠近迎水面一侧设有金属止水片（0.2 cm厚铝合金金属片），封面填塞沥青油毡纸。从外露的缝面看，分缝不规则，上下不一致，个别分缝上下相差近5 cm，缝面起伏差大，相邻两块混凝土咬合紧密。边墩预裂孔爆破时，边墩发生明显的向上运动，因为金属止水片的连结作用、不平整缝面摩擦作用及地震波作用，带动导流墙发生向上运动，由近及远运动幅度逐渐减小。水平方向也存在类似情形，但是幅度小。这种运动状态使墙体内受力状态较正常情况发生很大变化，靠近边墩部位受力最大，变形也最大，破坏情况最严重。在静止状态下，墙体上下各部分之间主要受重力作用，表现为压力，而且墙体间存在粘聚力，其抗剪、抗倾能力均满足要求。在爆破影响下，墙体发生剧烈上升运动，伴随水平运动，墙体内的压力变成拉力，抵抗水平力的抗剪力大为减小。而导流墙施工时，在高程127 m和133.2 m设有施工缝，是结构的薄弱部位。因此在施工缝部位墙体发生错动破坏。

5.2左岸导流墙破坏原因分析

在左边墩和1号中墩爆破中，因为边墩旁有交通道路，场地狭小，边墩后填土没有清除。借鉴右边墩爆破教训，实施中，对边墩上下游端部靠近上下游边墙连接处，沿墙高每隔0.4 m钻设预裂孔，以使边墩和上下游边墙在爆破中能分开。但是在爆破中，仍然发生前述破坏。

与右岸边墩爆破情况类似，观看录像，爆破时边墩发生剧烈上升运动，带动相连的导流墙也发生较大的上升运动。反复细致观看录像回放，发现左边墩底部预裂孔最先爆炸，然后主炮孔、竖向预裂孔爆炸。预裂孔爆炸后，近处导流墙在127 m高程处发生由近及远，逐渐扩大的裂缝，在主炮孔和竖向预裂孔爆炸后，第一段导流墙在127 m发生倒塌。左岸导流墙较右岸导流墙破坏更严重，分析原因如下。

1）竖向预裂孔未发挥隔离作用。竖向预裂孔在底部水平预裂孔之后爆炸，此时在水平预裂爆炸的作用下，和右岸情况相似，导流墙仍然先行开始损坏（发生裂缝），竖向预裂孔的爆炸没有完全起到隔离作用。

2）主炮孔加强破坏作用。主炮孔爆炸后，其作用力进一步加大，加强了破坏作用。

3）填土影响。因为左岸边墩爆破中，墙后填土没有清除，爆炸时，墙后产生的爆炸应力波、高温高压爆炸气体不能自由释放，而是压缩其周围的墙体、土体，产生强大的推力，严重超出了墙体抗剪抗倾能力，造成导流墙瞬间倒塌。第一段导流墙的倒塌也波及了第二段导流墙，第二段墙体同样受到止水片和缝面摩擦力拉拽作用，以及土压力作用，发生局部破坏。

4）沿薄弱部位破坏。导流墙破坏主要发生在127 m高程。因为此部位为原有墙体的施工缝，是结构抗力薄弱部位，其抗剪抗滑能力较其他部位低，即在该部位最先发生破坏。

6　结论与建议

通过溢洪道导流墙破坏原因分析，可以得出以下结论，并提出相关建议。

1）边墩拆除爆破是造成导流墙破坏的主要原因。右岸边墩爆破时，边墩与导流墙之间未设竖向预裂孔，而左岸虽设竖向预裂孔，但在底部预裂孔之后爆炸，边墩爆炸时破坏了相接的导流墙；左岸爆破时墙后填土没有清除，增加了左岸导流墙的破坏作用，从爆破后果看预裂孔装药量也偏大，爆炸过大，造成相邻建筑物破坏。因此,在类似拆除工作中，应做好保留建筑与爆破建筑物的隔离措施，同时必须清除建筑物后面的填土，减少装药量，以减少爆炸对保护建筑物的不利影响。或者采取静态爆破方法拆除建筑物。

2）施工缝和变截面处是结构抗力的薄弱部位。在爆破中，左右岸导流墙均沿施工缝、变截面处发生破坏，充分说明其对结构抗力的不利影响。建议水工挡土墙参照铁路及公路抗震设计规范规定加强对施工缝和变截面的处理，既混凝土挡土墙的施工缝或衡重式挡土墙的变截面处，设置榫头或采用短钢筋加固，榫头面积不应低于截面积的20%。

3）设计要求的挡墙部位允许质点震动速度为7 cm/s值得商榷。在右岸爆破中，测振仪放置于第二段导流墙处，质点震动速度小于规定值，但是第二段导流墙仍然发生了破坏，这说明该限值是不安全的，应当限制更加严格。

［参考文献］

［1］GB50111-2006，铁路工程抗震设计规范［S］.

［中图分类号］TV87

［文献标识码］A

［文章编号］1002－0624（2016）03－0062－03

[收稿日期]2015-06-15