夹岩工程附廓水库取水口水下预留岩坎拆除重难点分析与对策

夏云东

（贵州省水利投资（集团）有限责任公司，贵州 贵阳 550081）

0 引言

随着经济社会的发展，对水资源的开发和利用要求越来越高，水利工程建设得到快速发展，取水建筑必不可少，将涉及预留岩坎围堰水下爆破拆除问题，本文结合实际工程对水下预留岩坎拆除重、难点分析与对策研究。

1 工程概况

夹岩水利枢纽及黔西北供水工程（以下简称“工程”），以城乡供水和农田灌溉为主要任务、兼顾发电的综合性大型水利枢纽工程，为I等大（1）型工程。工程灌区干渠长约300 km，干渠中部利用原有中型附廓水库为中间调节水库，后半段干渠在库内取水自流至各供水范围。

工程取水口位于附廓水库大坝上游约300 m库区左岸，建筑物形式为岸塔式，由拦污栅、弧形工作闸门、启闭机室、取水隧洞等组成。取水口围堰为底部预留岩坎结合上部混凝土结构全年挡水围堰，堰顶宽2.5 m，高程1273.8 m，与附廓水库正常蓄水位齐平，上部混凝土结构底最低点高程1264 m。预留岩坎需拆除至高程1253.5 m，水下拆除高度约11 m。取水口及围堰布置见图1。

图1 取水口及围堰布置图

2 围堰拆除重、难点分析

2.1 水下预留岩坎围堰拆除受库区水位影响较大

附廓水库正常蓄水位高程1273.8 m，与围堰顶部齐平，死水位为高程1358.0 m，高于预留岩坎拆除高程1353.5 m，水库主要任务为承担周边城镇供水，库水位受城镇供水需求及入库水量影响变化，对最后拆除预留岩坎的控制高度带来不确定因素。

2.2 岩体预留岩体较厚，拆除设计复杂

取水口位于典型喀斯特岩溶区域，在基础开挖中，呈现溶沟、溶槽渗透水，采取回填混凝土及帷幕灌浆处理，并优化基础开挖，预留水下岩坎厚约25 m，（见图2），在拆除过程中难以一次拆除完成，拆除设计进行科学合理考虑。

图2 围堰断面结构图

2.3 施工区域狭窄，施工布置受限

取水口施工区域受地形影响，布置紧凑，区域地形较陡，面临库区，背靠乡村道路，拆除开挖深度达16 m，施工道路及出碴等布置受限，影响整体拆除作业。

2.4 留岩体爆破设计要求高

水下部分预留岩坎围堰拆除既要保证成功，还需对爆破震动进行控制，爆破孔布置、装药量控制等设计要求高。

2.5 距已建建筑物距离近，建筑物保护难度大

工程取水口位于附廓水库大坝库区左岸，距大坝上游约300 m，距离大坝左岸帷幕灌浆线最近约200 m，预留岩坎围堰距新建取水口结构最近约11 m。预留岩坎拆除需重点考虑对大坝、原水库防渗帷幕以及取水口新建建筑物的爆破震动及飞石的影响，确保大坝和灌浆帷幕的安全。

3 主要对策措施

1）依据库区近年逐月水位，选择有利拆除时机，同步加强协调库区管理单位，为拆除提供便利。

通过对过去连续2 年的库区水位实测，见表1。

表1 附廓水库2016年1月～2017年5月各月水位统计表

结合近年来各时段水位变化情况分析，3月～4月水库水位最低，因此，本工程选择在4月进行拆除，在水下预留岩坎拆除时，与库区管理单位协调库区水位控制住高程1263.0 m，为拆除提供有利条件。

2） 合理分层分块，科学施工组织拆除围堰预留岩坎

鉴于预留岩坎较厚，为方便爆破控制，结合库区水位等因素，对围岩（上部混凝土、下部预留岩坎）拆除进行科学的分层分块（见图3）。

图3 取水口围岩拆除分层分块图

围堰及岩坎拆除由顶部至底部共分为4 层即从堰顶1273.8 m高程至引渠底部1253.5 m高程由上至下共分为4 层，第1 层～第3 层拆除至上部混凝土围堰底部1264 m高程，第4 层为预留岩坎；底部预留岩坎由上游至下游分2 块，为下游的4-1 块和上游的4-2 块，其中4-1 块以1259 m高程为和中部为界再划分为2 层2 块，按照从下游至上游、从上至下的顺序分别为4-1-1～4-1-4 子块。

拆除施工顺序为：右上至下第1 层～第3 层依次拆除→4-1-1 子块～4-1-4 子块依次拆除，同时对拆除边坡进行支护→预留岩坎4-2 块最后拆除。

3）优化施工布置，减小施工影响

预留岩坎拆除过程中，充分利用现场地形，从乡村过境道路沿库岸边修筑临时施工道路施至围堰上游端，终点高程1264 m。解决预留岩坎碴体清运通道，保障施工进度。

4） 强化爆破复核控制，确保建筑物安全

根据《爆破安全规程》（GB 6722-2014），结合水库大坝及取水口建筑实际，选定拆除爆破振动控制标准见表2。

表2 预留岩坎围岩拆除爆破振动控制标准

依据《爆破安全规程》（GB 6722-2014），把最近取水口建筑物（距离11 m～21 m）、水库大坝（距离300 m）、水库帷幕灌浆（距离250 m）、已开挖边坡（距离50 m）作为保护控制对象[1]，根据振动安全允许距离公式：，结合爆破设计中预留岩坎1264 m～1253.5 m高程拆除拟定最大单响药量3.3 kg、2.4 kg和最后拆除块4-2 块最大单响药量6.6 kg计算，得出各装药量爆破振动安全距离见表3。

表3 岩坎1264 m～1253.5 m高程拆除爆破振动安全距离计算表

计算得知爆破作业时，爆心与附廓水库大坝、大坝帷幕线、取水隧洞两侧帷幕灌浆线、取水口建筑物井筒、取水口建筑物两侧及下游侧边坡之间的距离满足安全允许距离均小于实际距离，建筑物安全。

5）爆破试验

为确保岩坎拆除效果同时兼顾保护对象所在地安全允许质点振速要求，岩坎拆除时均采用逐孔爆破的方式进行，以求最大限度降低单响药量。拆除过程中，每一轮爆破过程均作为下一轮爆破的爆破试验，及时优化调整孔深、孔距、排距、单孔药量、装药结构、逐孔爆破间隔时间等爆破参数。

4-2 块位于水下，只有一次施爆机会，为高度确保爆破拆除效果，在4-2 块拆除前，在4-1 块选择一块平面尺寸为4 m×0.8 m（长×宽）的岩体做爆破试验，对爆破设计中的孔深、孔距、排距、单孔药量、装药结构、逐孔爆破间隔时间等爆破参数进行验证，根据试验结果对爆破参数做出合理调整，保障最后块拆除效果。

6）临近建筑物保护措施

在取水建筑物临近面、启闭机室立柱、金属结构及设备进行防护。主要做法为：①在井筒上表面码放两层沙袋；②井筒上游外露立面处搭设脚手架，依托该操作脚手架固定一层3 cm厚的竹夹板进行防护；③采用5 cm厚海绵双层包裹防护立柱。④对卷扬式启闭机钢丝绳和清污机采用5 cm厚海绵双层包裹防护，对卷扬式启闭机四个立面和顶面搭设脚手架并覆盖竹夹板防护；⑤预留岩坎最后块4-2 块拆除前，向基坑内充水与库区持平，防止爆破后库水形成冲击水流，裹挟石块冲击取水口。

4 结语

本工程水库取水口水下预留岩坎拆除通过重难点分析与对策研究，将有效保障预留岩坎拆除质量和进度，同时通过爆破振动控制和采取保护措施，对临近已有建筑物进行有效保护，对类似工程有重要的参考价值和借鉴意义。