清河水庫溢洪道進口導(dǎo)流墻施工破壞原因分析

曹玉敏（遼寧省清河水庫管理局，遼寧鐵嶺112003）

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清河水庫溢洪道進口導(dǎo)流墻施工破壞原因分析

曹玉敏
（遼寧省清河水庫管理局，遼寧鐵嶺112003）

［摘要］在清河水庫除險加固工程溢洪道進水渠導(dǎo)流墻爆破施工中，對需要保留的導(dǎo)流墻產(chǎn)生了破壞，依據(jù)邊墩爆破拆除時，爆破拆除監(jiān)測結(jié)果，分析導(dǎo)致破壞的原因，是邊墩拆除爆破造成的；施工縫和變截面處是結(jié)構(gòu)抗力的薄弱部位；設(shè)計要求擋墻部位允許質(zhì)點震動速度值7cm/s應(yīng)當嚴格限制。建議采取靜態(tài)爆破方法拆除建筑物。

［關(guān)鍵詞］爆破；破壞；原因；清河水庫

1　概況

2007年清河水庫進行了安全鑒定，鑒定結(jié)論為三類壩。2011年批準水庫除險加固。根據(jù)設(shè)計要求，溢洪道控制段自堰體以上拆除5個中墩及其上部結(jié)構(gòu)，自127.00 m高程以上拆除邊墩及其上部結(jié)構(gòu)。與之相連的上游導(dǎo)流墻、下游邊墻要求保留。在爆破拆除（控制爆破）控制段閘墩過程中，左右岸導(dǎo)流墻及下游邊墻發(fā)生不同程度破壞。下文將對導(dǎo)流墻破壞原因進行簡要分析。

2　導(dǎo)流墻布置及結(jié)構(gòu)

溢洪道由進水渠、控制段、泄槽段和尾渠段組成。控制段設(shè)6道閘孔，有5個中墩，2個邊墩，閘孔每孔凈寬10.0 m，總寬72.5 m。進水渠在控制段前邊，緊挨控制段。進水渠由兩部分組成：一部分是前端經(jīng)埡口清理開挖的土石渠道，另一部分是由圓弧形導(dǎo)流墻、巖石渠底組成的渠道，該部分渠道長37 m，圓弧半徑37 m，底寬由100 m漸變至72.5 m。每側(cè)導(dǎo)流墻由6段圓弧形擋土墻組成，每段長10 m，總高14.2 m，前4段為標準斷面。擋土墻為衡重式結(jié)構(gòu)，背水面斜坡比1:0.25，配一層直徑16 mm間距12.5 cm的光面鋼筋，錨固在127 m起坡高程下部的混凝土內(nèi)。擋墻設(shè)橫縫，間距10 m，橫縫之間設(shè)金屬止水片和瀝青井。擋土墻后設(shè)有碎石構(gòu)成的排水盲溝，延伸至下游擋墻，在下游擋墻設(shè)鋼管排水。擋墻后回填砂礫，地面設(shè)排水溝。擋墻施工時分三塊澆筑到頂，在127 m高程設(shè)水平施工縫并起坡，在133.2 m高程設(shè)一道水平施工縫。為了敘述方便，133.2 m以上稱為上塊、127～133.2 m稱為中塊、127 m以下稱為下塊。

3　邊墩爆破拆除施工及爆破監(jiān)測結(jié)果

首先在127 m高程人工鑿除鋼筋切斷，然后在127 m高程鉆水平預(yù)裂孔，與上游導(dǎo)流墻、下游邊墻連接部位，鉆豎直排列水平預(yù)裂孔，實施預(yù)裂爆破，將需要拆除的邊墩與下部需要保留混凝土和上下游相連的墻體完全分開，以最大限度地減少爆破震動（右岸爆破未設(shè)垂直預(yù)裂孔）。拆除爆破的主爆破孔布置在127.4～131 m高程之間，水平鉆孔，排距和孔距均為0.4 m。預(yù)裂孔和主爆孔均采用手風鉆鉆孔，孔徑42 mm。炸藥選用2號巖石改性硝銨炸藥Φ32藥卷，預(yù)裂孔線裝藥密度QX= 0.30 kg/m，主爆孔單耗按0.45 kg/m3，裝藥結(jié)構(gòu)采用不偶合間隔裝藥。預(yù)裂爆破采用導(dǎo)爆索起爆，主爆孔采用毫秒微差雷管組成延遲起爆網(wǎng)絡(luò)。爆破過程中進行爆破震動監(jiān)測，監(jiān)測臨近部位混凝土質(zhì)點震動參數(shù)。爆破震動監(jiān)測結(jié)果見表1、表2。

設(shè)計要求的擋墻部位允許質(zhì)點震動速度為7 cm/s。監(jiān)測結(jié)果表明爆破震動速度符合設(shè)計要求。

4　導(dǎo)流墻破壞情況

右邊墩在2012年8月21日爆破拆除，左邊墩在8月28日爆破拆除。在實施爆破拆除過程中，對原導(dǎo)流墻混凝土和泄槽段邊墻混凝土及邊墩127.00 m高程以下保留部分混凝土出現(xiàn)不同程度的損壞情況。

表1　1號監(jiān)測點爆破地震測試結(jié)果

表2　2號測點爆破地震測試結(jié)果

右邊墩爆破中，邊墩底部127.4 m水平預(yù)裂孔起爆，10排主炮孔未能起爆。爆破對導(dǎo)流墻造成損壞。其中上游導(dǎo)流墻第一段沿133.2 m高程、127 m高程均出現(xiàn)了水平錯位，133.2 m高程錯位約4～5 cm，127 m高程錯位約1 cm，127 m高程以下出現(xiàn)斜向裂縫并有滲水現(xiàn)象發(fā)生，第二段部分墻體出現(xiàn)擠壓裂縫，低部位裂縫已有地下水滲出，說明墻體裂縫已經(jīng)貫通。下游墻體也已出現(xiàn)擠壓裂縫。

左邊墩爆破中，與之相連的第一段導(dǎo)流墻沿127 m高程整體滑倒，倒后墻體在133.2 m中間施工縫的位置也整齊斷開；第二段導(dǎo)流墻127 m高程以下混凝土塊出現(xiàn)斜向大裂縫，裂縫靠外側(cè)損壞嚴重，有不規(guī)則混凝土塊掉落下來；第三段導(dǎo)流墻127 m高程以下混凝土塊出現(xiàn)斜裂縫并出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。豎向伸縮縫也發(fā)生變形及微小損壞。

5　損壞原因分析

5.1右岸導(dǎo)流墻損壞原因分析

右邊墩爆破前，墻后填土清除至127 m以下，與之相連第一段導(dǎo)流墻也隨之部分清除。

右邊墩爆破時，右邊墩預(yù)裂孔起爆，主炮孔未起爆。詳細觀看爆破錄像，發(fā)現(xiàn)邊墩爆破時發(fā)生劇烈上升運動，帶動與之相連的導(dǎo)流墻也發(fā)生較大的上升運動，位移極明顯，隨水平距離加大，運動速度、位移量逐漸減小。爆破在垂直方向振動大于水方向振動，爆破監(jiān)測結(jié)果與錄像中看到的情況相一致。

邊墩與導(dǎo)流墻之間設(shè)有結(jié)構(gòu)縫，縫內(nèi)靠近迎水面一側(cè)設(shè)有金屬止水片（0.2 cm厚鋁合金金屬片），封面填塞瀝青油氈紙。從外露的縫面看，分縫不規(guī)則，上下不一致，個別分縫上下相差近5 cm，縫面起伏差大，相鄰兩塊混凝土咬合緊密。邊墩預(yù)裂孔爆破時，邊墩發(fā)生明顯的向上運動，因為金屬止水片的連結(jié)作用、不平整縫面摩擦作用及地震波作用，帶動導(dǎo)流墻發(fā)生向上運動，由近及遠運動幅度逐漸減小。水平方向也存在類似情形，但是幅度小。這種運動狀態(tài)使墻體內(nèi)受力狀態(tài)較正常情況發(fā)生很大變化，靠近邊墩部位受力最大，變形也最大，破壞情況最嚴重。在靜止狀態(tài)下，墻體上下各部分之間主要受重力作用，表現(xiàn)為壓力，而且墻體間存在粘聚力，其抗剪、抗傾能力均滿足要求。在爆破影響下，墻體發(fā)生劇烈上升運動，伴隨水平運動，墻體內(nèi)的壓力變成拉力，抵抗水平力的抗剪力大為減小。而導(dǎo)流墻施工時，在高程127 m和133.2 m設(shè)有施工縫，是結(jié)構(gòu)的薄弱部位。因此在施工縫部位墻體發(fā)生錯動破壞。

5.2左岸導(dǎo)流墻破壞原因分析

在左邊墩和1號中墩爆破中，因為邊墩旁有交通道路，場地狹小，邊墩后填土沒有清除。借鑒右邊墩爆破教訓，實施中，對邊墩上下游端部靠近上下游邊墻連接處，沿墻高每隔0.4 m鉆設(shè)預(yù)裂孔，以使邊墩和上下游邊墻在爆破中能分開。但是在爆破中，仍然發(fā)生前述破壞。

與右岸邊墩爆破情況類似，觀看錄像，爆破時邊墩發(fā)生劇烈上升運動，帶動相連的導(dǎo)流墻也發(fā)生較大的上升運動。反復(fù)細致觀看錄像回放，發(fā)現(xiàn)左邊墩底部預(yù)裂孔最先爆炸，然后主炮孔、豎向預(yù)裂孔爆炸。預(yù)裂孔爆炸后，近處導(dǎo)流墻在127 m高程處發(fā)生由近及遠，逐漸擴大的裂縫，在主炮孔和豎向預(yù)裂孔爆炸后，第一段導(dǎo)流墻在127 m發(fā)生倒塌。左岸導(dǎo)流墻較右岸導(dǎo)流墻破壞更嚴重，分析原因如下。

1）豎向預(yù)裂孔未發(fā)揮隔離作用。豎向預(yù)裂孔在底部水平預(yù)裂孔之后爆炸，此時在水平預(yù)裂爆炸的作用下，和右岸情況相似，導(dǎo)流墻仍然先行開始損壞（發(fā)生裂縫），豎向預(yù)裂孔的爆炸沒有完全起到隔離作用。

2）主炮孔加強破壞作用。主炮孔爆炸后，其作用力進一步加大，加強了破壞作用。

3）填土影響。因為左岸邊墩爆破中，墻后填土沒有清除，爆炸時，墻后產(chǎn)生的爆炸應(yīng)力波、高溫高壓爆炸氣體不能自由釋放，而是壓縮其周圍的墻體、土體，產(chǎn)生強大的推力，嚴重超出了墻體抗剪抗傾能力，造成導(dǎo)流墻瞬間倒塌。第一段導(dǎo)流墻的倒塌也波及了第二段導(dǎo)流墻，第二段墻體同樣受到止水片和縫面摩擦力拉拽作用，以及土壓力作用，發(fā)生局部破壞。

4）沿薄弱部位破壞。導(dǎo)流墻破壞主要發(fā)生在127 m高程。因為此部位為原有墻體的施工縫，是結(jié)構(gòu)抗力薄弱部位，其抗剪抗滑能力較其他部位低，即在該部位最先發(fā)生破壞。

6　結(jié)論與建議

通過溢洪道導(dǎo)流墻破壞原因分析，可以得出以下結(jié)論，并提出相關(guān)建議。

1）邊墩拆除爆破是造成導(dǎo)流墻破壞的主要原因。右岸邊墩爆破時，邊墩與導(dǎo)流墻之間未設(shè)豎向預(yù)裂孔，而左岸雖設(shè)豎向預(yù)裂孔，但在底部預(yù)裂孔之后爆炸，邊墩爆炸時破壞了相接的導(dǎo)流墻；左岸爆破時墻后填土沒有清除，增加了左岸導(dǎo)流墻的破壞作用，從爆破后果看預(yù)裂孔裝藥量也偏大，爆炸過大，造成相鄰建筑物破壞。因此,在類似拆除工作中，應(yīng)做好保留建筑與爆破建筑物的隔離措施，同時必須清除建筑物后面的填土，減少裝藥量，以減少爆炸對保護建筑物的不利影響?；蛘卟扇§o態(tài)爆破方法拆除建筑物。

2）施工縫和變截面處是結(jié)構(gòu)抗力的薄弱部位。在爆破中，左右岸導(dǎo)流墻均沿施工縫、變截面處發(fā)生破壞，充分說明其對結(jié)構(gòu)抗力的不利影響。建議水工擋土墻參照鐵路及公路抗震設(shè)計規(guī)范規(guī)定加強對施工縫和變截面的處理，既混凝土擋土墻的施工縫或衡重式擋土墻的變截面處，設(shè)置榫頭或采用短鋼筋加固，榫頭面積不應(yīng)低于截面積的20%。

3）設(shè)計要求的擋墻部位允許質(zhì)點震動速度為7 cm/s值得商榷。在右岸爆破中，測振儀放置于第二段導(dǎo)流墻處，質(zhì)點震動速度小于規(guī)定值，但是第二段導(dǎo)流墻仍然發(fā)生了破壞，這說明該限值是不安全的，應(yīng)當限制更加嚴格。

［參考文獻］

［1］GB50111-2006，鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范［S］.

［中圖分類號］TV87

［文獻標識碼］A

［文章編號］1002－0624（2016）03－0062－03

[收稿日期]2015-06-15