CN111765824B - 旧水坝的拆除方法 - Google Patents

Abstract

一种旧水坝的拆除方法，其要点在于，保留旧水坝主体，对于旧水坝要拆除部分，将下游侧先爆破到要拆除的高度，而保留上游侧挡水坎,将新旧坝之间做充蓄水前的场地整理、回填碎渣，制作护坦，在护坦与坝趾之间填筑大块石，形成消力池，再逐步拆除挡水坎，分步为新坝蓄水，拆除挡水坎步骤为：1）确定挡水坎拆除高程；2）横向进行分块，每块纵向分次爆破，爆破方向：上游往下游方向爆破；3）确定爆破高度和宽度，限制水流量；4）当新坝各项安全指标均已稳定，再将未拆除的预留挡水坎全部拆除到设计的拆除高度。本发明的优点在于容易控制缺口大小，防止大坝大面积拆除时出现大水流，对下游建筑设施造成损害，通过护坦，减小挡水坎充水的势能。

Description

旧水坝的拆除方法

技术领域

本发明属于旧坝拆除，尤其适用于新水坝建成后旧水坝的拆除方法。

背景技术

国内水利事业发展迅速，近几十年国内水电站兴建已经慢慢的趋于饱和状态，国内目前还没有大型坝体爆破拆除的先例，多半是旧坝翻新维修。随着国内大坝使用年限越来越久，仅仅只是维修已经不能根本的解决旧坝的安全隐患，故大坝拆除是不可避免的事实，国内大坝拆除的技术还需要进一步完善。而旧水坝所处之处为水力丰沛之处，一般会在旧坝的前方（即下游）建个新坝，这对旧坝的拆除提出更高的要求。

发明内容

本专利的目的是提供一种旧水坝的拆除方法，以保护下游新坝的安全不受损害。

本发明所采用的技术方案为一种旧水坝的拆除方法，其要点在于，保留旧水坝主体，对于旧水坝要拆除部分，将下游侧先爆破到要拆除的高度，而保留上游侧厚度*水面高度为（3-5）m*（3.5-6）m的混凝土墙作为挡水坎, 将新旧坝之间做充蓄水前的场地整理、回填碎渣，在距离挡水坝段的爆破缺口下游坝趾外5m-10m处，制作护坦，在护坦与坝趾之间填筑大块石，形成消力池，再逐步拆除挡水坎，分步为新坝蓄水，拆除挡水坎步骤为：1）确定挡水坎拆除高程；2）横向进行分块，每块纵向分次爆破，爆破方向：上游往下游方向爆破；3）确定每次爆破高度和宽度，限制水流量；4）当前方新坝蓄水达一定高度后，将缺口封堵，减缓蓄水速度，以检测新坝体蓄水后情况，当新坝各项安全指标均已稳定，再将未拆除的预留挡水坎全部拆除到设计的拆除高度。

本发明创造性地提出保留旧水坝主体，对于旧水坝要拆除部分，将下游侧先爆破到设计要拆除的高度，而保留上游侧一定高度的混凝土墙作为挡水坎，由于挡水坎与大坝整体相比体积减小很多，容易控制缺口大小，控制拆除断面大小，以控制水量，防止大坝大面积拆除时出现大水流，对下游建筑设施造成损害，这样通过控制爆破所形成的缺口大小来精准控制水流量，有利于保护新坝不受大水流冲击而损坏，由于缺口宽度有限，还可临时将缺口封堵，减缓蓄水速度，以检测新坝体蓄水后情况，同时拆除量少，减少单次清渣量。

由于水坝在建造之初只有溢流坝段的下方建有消力池及护坦，在大坝拆除过程，其余挡水坝段在爆破放水过程中由于没有消力池及护坦对高处冲击而下的水流进行阻挡，对其前方的新水坝冲击力巨大，严重威胁新坝的安全，本发明通过承重笼叠放而成水坝拆除过程临时的护坦，减小挡水坎充水的势能，并在其前方填筑大块石，形成消力池，为新坝消除水流能量，在水面超过护坦顶部后，完成保护任务而留在水底。

护坦由若干承重笼叠放而成，上层为n排，下层为n+1或n+2排，承重笼由外壳和内部载重构成，其外壳为网格孔状，内部载重为大于外壳网格孔的石块，填满外壳内部空间，承重笼拼接而成的护坦的长度大于大坝拆除缺口长度，护坦的长度为缺口长度的2-5倍。

大型坝体拆除控制拆除断面过水流量，根据精准的控制爆破，形成预想的过流断面S，流量计算公式为Q=S*V，Q为流量，S为过水断面面积，V为流速。

第一次爆破后，3-4天内新旧坝间蓄水水位每天上升9-11m。通过上述公式根据所需的流量，可以计算出所需的过流断面S。

第一次爆破的水头为0.3-0.6m。S=高*宽=H*W，从而得出缺口的宽度W。

第二次爆破的位置为第一次爆破相邻的坝段。由于通常水坝依山而建，新旧坝之间形状如斗，随着水位的上升，相同的注水量，水位上升的速度下降，为达到一定的上升速度，需加大缺口，本发明选择新的位置进行爆破，在加大缺口的同时，保证安全性。

第二次爆破的水头为0.5-0.9m，新旧坝间蓄水水位每天上升9-11m。水头增加也有利于增加流量。

第一次爆破后，当蓄水高度达到总设计蓄水高度的40%-50%时，进行第二次爆破。

步骤4所述的当前方新坝蓄水达一定高度后，是指当蓄水位达81%-87%时，减缓蓄水速度，以检测新坝体蓄水后情况。

将缺口封堵，减缓蓄水速度，新旧坝间蓄水水位每天上升1.0-2.0m。

挡水坎缺口爆破拆除时，使用数码雷管进行爆破作业，断面的左右两个横截面采用光爆孔的方式，减小主爆孔对未拆除预留挡水坎的破坏力。

新坝坝底高程为EL175，新坝高度94.50m，高程为EL175.0-EL269.5m, 正常蓄水位EL263.5m；旧坝坝底高程为EL176，旧坝高度91.7m，高程为EL176.0- EL267.7，二者间总容为360万m³, 旧坝总宽度1080m，分成1-60#个坝段，保留旧水坝主体，在旧水坝局部进行爆破，制作挡水坎，挡水坎位于旧水坝上游侧，留上游侧厚度*水面高度为3m*4.2m的混凝土墙作为挡水坎, 新旧坝间回填的碎渣的高度为30m，孔隙率为1/3，再逐步拆除挡水坎，分步为新坝蓄水，挡水坎横向共分4个仓块，为：第1仓块拆除范围为16#坝段～25#坝段，共10个坝段180m；第2仓块拆除范围为6#坝段～15#坝段，共10个坝段180m；第3仓块拆除范围为26#坝段～34#坝段，共9个坝段162m；第4仓块拆除范围为35#坝段～43#坝段，共9个坝段162m，第一、二次缺口爆破，爆破方向：上游往下游方向爆破，第1～4仓块挡水坎主体爆破，爆破方向：上游往下游45度斜向爆破，且挡水坎爆破后底部为40度斜坡，底部高程由下游往上游递减；第1仓块的挡水坎缺口拆除第一次定在25#坝段，缺口拆除高度为4.6m，第一次水头为0.4m，缺口长度为5m，爆破后3-4天内，在EL175.0-EL205.0区域,新旧坝间蓄水水位每天上升10m，在距25#、26#坝段封缝左右两边15m处堆放一层麻包导墙，减少水流扩散范围，当水位达到31m以上，开始第二次缺口爆破，第二次缺口在26#坝段，缺口拆除高度为4.9m，缺口比第一次缺口低0.3m，缺口长度为5m，水头为0.7m，加大过水流量，保持蓄水水位上升速率10m/天，在水位到达EL230.0时，减缓蓄水速率，蓄水水位上升速率降低为1.0m/天-2.0m/天，用设备将缺口封堵，直到新坝蓄水检测数据正常后，才能再次将缺口挖开，加快蓄水速率。

本发明的优点在于创造性地提出保留旧水坝主体，对于旧水坝要拆除部分，将下游侧先爆破到要拆除的高度，而保留上游侧一定高度的混凝土墙作为挡水坎，由于挡水坎与大坝整体相比体积减小很多，容易控制缺口大小，控制拆除断面大小，以控制水量，防止大坝大面积拆除时出现大水流，对下游建筑设施造成损害，这样通过控制爆破所形成的缺口大小来精准控制水流量，有利于保护新坝不受大水流冲击而损坏，由于缺口宽度有限，还可临时将缺口封堵，减缓蓄水速度，以检测新坝体蓄水后情况。同时通过承重笼叠放而成水坝拆除过程临时的护坦，减小挡水坎充水的势能，并在其前方填筑大块石，形成消力池，为新坝消除水流能量，消除安全隐患。

附图说明

图1为挡水坎平面图

图2 挡水坎拆除横断面示意图

图3 为承重笼图

其中：1承重笼11外壳12内部载重 2旧坝。

具体实施方式

下面结合视图对本发明专利进行详细描述

如图1-3所示，本发明适用于新水坝建成后旧水坝的拆除，本发明在拆除旧坝时并不是将旧坝全部拆除，保留两端旧坝作为遗址，拆除中间部位，保证两个大坝之间的连通，满足新电站发电和泄洪的功能要求，旧坝址作为文物保留，不再承担任何发电、防洪等水利设施的功能。

在对旧水坝中间部分的上部进行爆破过程中，将下游侧拆除到水面之下的设计拆除位置，保留一定高度的上游侧混凝土墙作为挡水坎，以拦阻流水，方便清碴，再分次、分段、分高度拆除挡水坎，控制拆除断面大小，以控制水量，防止大坝大面积拆除时出现大水流，对下游建筑设施造成损害，这样通过控制爆破所形成的缺口大小来精准控制水流量，有利于保护新坝不受大水流冲击而损坏，留上游侧厚度*水面高度为（3-5）m*（3.5-6）m的混凝土墙作为挡水坎, 挡水坎与下游侧的高度差为4.5-7米，将新旧坝之间做充蓄水前的场地整理、回填碎渣，在距离爆破缺口下游坝趾外5m-10m处，堆积承重笼形成尾坎，在承重笼挡墙与坝趾之间填筑大块石，再逐步拆除挡水坎，拆除挡水坎步骤为：1）确定挡水坎拆除高程；2）横向进行分块，一般每10个坝段左右为一个仓块，每块纵向分次爆破，可分2-3次，以新旧坝间的容积为分次依据，容积大，分次多，爆破方向：上游往下游方向爆破；3）确定每次爆破高度和宽度，限制水流量，第一次爆破的水头为0.3-0.6m，第一次爆破后，3-4天内新旧坝间蓄水水位每天上升9-11m，第一次爆破后，当蓄水高度达到总设计蓄水高度的40%-50%时，进行第二次爆破。第二次爆破的位置为第一次爆破相邻的坝段，第二次爆破的水头为0.5-0.9m，新旧坝间蓄水水位每天上升9-11m；4）当前方新坝蓄水达一定高度后，一般蓄水位达94-96%时，减缓蓄水速度，将缺口封堵，减缓蓄水速度，新旧坝间蓄水水位每天上升1.0-2.0m，减缓蓄水速度，以检测新坝体蓄水后情况，当新坝各项安全指标均已稳定，再将未拆除的预留挡水坎全部拆除。

具体实施例：新坝高程为EL175.0-EL269.5m,坝底高程为EL175m，高度94.50m，正常蓄水位EL263.5m；旧坝高程为EL176.0- EL267.7，坝底高程为176m，高度91.7m，正常蓄水位EL240.8m，二者间总容为360万m³, 旧坝总宽度1080m，分成1-60#个坝段，保留旧水坝主体1-5#坝段、44-60#坝段，拆除中间部分，对旧水坝中部进行爆破，旧水坝下游侧爆破EL267.70～EL239.90（91.7-63.9m）,最低面位于水下0.9米，留上游侧厚度*与下游侧的高度差=3m*5.1m的混凝土墙作为挡水坎, 水面高度为4.2m， 将新旧坝之间做充蓄水前的场地整理、回填碎渣，高程EL175.0-EL205.0为新旧坝之间回填的碎渣，即新旧坝间回填碎渣，高度为30m，孔隙率为1/3，在距离爆破缺口下游坝趾外5m-10m处，堆积承重笼形成尾坎，在承重笼挡墙与坝趾之间填筑大块石，单个钢筋笼尺寸为200×100×100cm,网格间距为10×10cm，交叉点采用焊接连接，上下两层承重笼堆放，形成为尾坎，减小挡水坎充水的势能，在承重笼挡墙与坝趾之间填筑大块石，形成一道小型消力池。护坦上层为n排，下层为n+1或n+2排，相邻钢筋笼连接稳固后，向笼内填石，承重笼挡墙的高度高于在承重笼挡墙与坝趾之间填筑大块石的高度。具体的承重笼采用HRB400钢筋、Φ16的Ⅱ级钢加工而成，承重笼制作完毕后，按照放样位置进行码放。为了确保承重笼牢靠、稳定，需布置两层承重笼进行堆积。底层需水平设置3排钢筋笼，顶层2排承重笼，共5排，每排承重笼有9个，合计45个。两个缺口总共需布置90个承重笼。钢筋笼分层从一端往另一端放置，或者是从最低处开始放置。相邻钢筋笼须连接稳固后方可向笼内填石，且不影响后续钢筋笼的安置和连接、填石。

逐步拆除挡水坎，分步为新坝蓄水，挡水坎横向共分4个仓块，为：第1仓块拆除范围为16#坝段～25#坝段，共10个坝段，宽度180m；第2仓块拆除范围为6#坝段～15#坝段，共10个坝段180m；第3仓块拆除范围为26#坝段～34#坝段，共9个坝段162m；第4仓块拆除范围为35#坝段～43#坝段，共9个坝段162m，第一、二次缺口爆破，爆破方向：上游往下游方向爆破，第1～4仓块挡水坎主体爆破，爆破方向：上游往下游45度斜向爆破，且挡水坎爆破后底部为40度斜坡，底部高程由下游往上游递减。

以第1仓块为例细述挡水坎分次爆破的方法：挡水坎缺口拆除第一次爆破定在25#坝段，第一次水头为0.4m，缺口拆除高度为4.6m，缺口长度为5m，爆破后3-4天内，在EL175.0-EL205.0区域,新旧坝间蓄水水位每天上升10m，在距25#、26#坝段封缝左右两边15m处堆放一层麻包导墙，减少水流扩散范围，由于新旧坝间有回填碎渣，第一次爆破后，蓄水量仅需填满空隙即可，所以速度较快，当水位达到31m以上，即超过EL206.0m，开始第二次缺口爆破，第二次缺口在26#坝段，缺口比第一次缺口低0.3m，水头为0.7m，缺口拆除高度为4.9m，缺口长度为5m，加大过水流量，保持蓄水水位上升速率10m/天，在水位到达EL230.0时，减缓蓄水速率，蓄水水位上升速率降低为1.0m/天-2.0m/天，用设备将缺口封堵，直到新坝蓄水检测数据正常后，才能再次将缺口挖开，加快蓄水速率。新建大坝各项安全指标均已稳定，再将未拆除的预留挡水坎全部拆除到EL239.90m。其余仓块与此相同，为节省工期可同时进行。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改进与等同替换，均落入本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种旧水坝的拆除方法，其特征在于，保留旧水坝主体，对于旧水坝要拆除部分，将下游侧先爆破到要拆除的高度，而保留上游侧厚度×水面高度为（3-5）m×（3.5-6）m的混凝土墙作为挡水坎, 将新旧坝之间做充蓄水前的场地整理、回填碎渣，在距离挡水坝段的爆破缺口下游坝趾外5m-10m处，制作护坦，在护坦与坝趾之间填筑大块石，形成消力池，再逐步拆除挡水坎，分步为新坝蓄水，拆除挡水坎步骤为：1）确定挡水坎拆除高程；2）横向进行分块，每块纵向分次爆破，爆破方向：上游往下游方向爆破；3）确定每次爆破高度和宽度，限制水流量；4）当前方新坝蓄水达一定高度后，将缺口封堵，减缓蓄水速度，以检测新坝体蓄水后情况，当新坝各项安全指标均已稳定，再将未拆除的预留挡水坎全部拆除到设计的拆除高度；步骤4）所述的当前方新坝蓄水达一定高度后，是指当蓄水位达81-87%时，将缺口封堵，减缓蓄水速度，新旧坝间蓄水水位每天上升1.0-2.0m，以检测新坝体蓄水后情况。

2.根据权利要求1所述的一种旧水坝的拆除方法，其特征在于，护坦由若干承重笼叠放而成，上层为n排，下层为n+1或n+2排，承重笼由外壳和内部载重构成，其外壳为网格孔状，内部载重为大于外壳网格孔的石块，填满外壳内部空间，承重笼拼接而成的护坦的长度大于大坝拆除缺口长度，护坦的长度为缺口长度的2-5倍。

3.根据权利要求1所述的一种旧水坝的拆除方法，其特征在于，第一次爆破后，3-4天内新旧坝间蓄水水位每天上升9-11m。

4.根据权利要求3所述的一种旧水坝的拆除方法，其特征在于，第一次爆破的水头为0.3-0.6m。

5.根据权利要求1所述的一种旧水坝的拆除方法，其特征在于，第二次爆破的位置为第一次爆破相邻的坝段，调整水头为0.5-0.9m。

6.根据权利要求1所述的一种旧水坝的拆除方法，其特征在于，第二次爆破的水头为0.5-0.9m，新旧坝间蓄水水位每天上升9-11m。

7.根据权利要求1所述的一种旧水坝的拆除方法，其特征在于，新旧坝间回填的碎渣的高度为28-33m，孔隙率为1/3，第一次爆破后，当蓄水高度达到总设计蓄水高度的40-50%时，进行第二次爆破。

8.根据权利要求1所述的一种旧水坝的拆除方法，其特征在于，挡水坎缺口爆破拆除时，使用数码雷管进行爆破作业，断面的左右两个横截面采用光爆孔的方式，减小主爆孔对未拆除预留挡水坎的破坏力。

9.根据权利要求1所述的一种旧水坝的拆除方法，其特征在于，新坝坝底高程为EL175，新坝高度94.50m，高程为EL175.0-EL269.5m, 正常蓄水位EL263.5m；旧坝坝底高程为EL176，旧坝高度91.7m，高程为EL176.0- EL267.7，二者间总容量为360万m³, 旧坝总宽度1080m，分成1-60#坝段，保留旧水坝主体，在旧水坝局部进行爆破，制作挡水坎，挡水坎位于旧水坝上游侧，留上游侧厚度×水面高度为3m×4.2m的混凝土墙作为挡水坎, 新旧坝间回填的碎渣的高度为30m，孔隙率为1/3，再逐步拆除挡水坎，分步为新坝蓄水，挡水坎横向共分4个仓块，为：第1仓块拆除范围为16#坝段～25#坝段，共10个坝段180m；第2仓块拆除范围为6#坝段～15#坝段，共10个坝段180m；第3仓块拆除范围为26#坝段～34#坝段，共9个坝段162m；第4仓块拆除范围为35#坝段～43#坝段，共9个坝段162m，第一、二次缺口爆破，爆破方向：上游往下游方向爆破，第1仓块～第4仓块挡水坎主体爆破，爆破方向：上游往下游45度斜向爆破，且挡水坎爆破后底部为40度斜坡，底部高程由下游往上游递减；第1仓块的挡水坎缺口拆除第一次定在25#坝段，缺口拆除高度为4.6m，第一次水头为0.4m，缺口长度为5m，爆破后3-4天内，在EL175.0-EL205.0区域,新旧坝间蓄水水位每天上升10m，在距25#、26#坝段封缝左右两边15m处堆放一层麻包导墙，减少水流扩散范围，当水位达到31m以上，开始第二次缺口爆破，第二次缺口在26#坝段，缺口拆除高度为4.9m，缺口比第一次缺口低0.3m，缺口长度为5m，水头为0.7m，加大过水流量，保持蓄水水位上升速率10m/天，在水位到达EL230.0时，减缓蓄水速率，蓄水水位上升速率降低为1.0m/天-2.0m/天，用设备将缺口封堵，直到新坝蓄水检测数据正常后，才能再次将缺口挖开，加快蓄水速率。