绵远河小岗剑上堰塞湖应急排险处理
摘要：小岗剑上游堰塞湖位于绵竹市汉旺镇绵远河上游，受地震影响，交通中断，人员、设备、物资无法经公路运输到达排险现场，全部依靠空运和水上冲锋舟运输进场。因无法进行机械化开挖施工，故采用人工裸露接触爆破拉槽在堰塞体顶形成泄流槽，并成功泄流，排除了小岗剑上堰塞湖险情。
关键词：堰塞湖人工爆破泄流槽施工组织排险
1、险情概况
5.12汶川特大地震造成绵竹市汉旺镇沱江支流绵远河上游多处山体坍塌形成堰塞湖，对下游人民生命、财产造成严重威胁。尤其是位于小岗剑水电站上游约300米处形成的小岗剑上堰塞湖，坝体蓄水最大高度可达70m，堰塞湖最大蓄水量可达1100万m3。绵远河上游河床来水量稳定在15m3/s，库容量以130万m3/d的速度增加。堰塞湖一旦发生溃坝险情，将对下游汉旺镇、绵竹市乃至德阳市沿河村镇数十万人民生命和财产造成巨大损失。
2、堰塞湖概况
小岗剑上堰塞体地理位臵为东经104.13980°，北纬31.49302°。堰塞河段谷坡高陡，河谷狭窄，为典型的“V”型谷，河道流向整体呈SN向。基岩岩性为泥盆系唐王寨（D3tn）厚层—巨厚层白云岩夹白云质灰
岩，地层产状N10—20°W/NE∠70—80°。堰塞体横河向总体左岸低、右岸高，呈鼓丘状横亘在绵远河上，地形坡度可以分为3段：左侧堰体段宽约50m，地形平缓，坡度2—5°；中间段堰体宽约120m，地形坡度18—20°；右段堰体宽约100m，地形平缓，坡度0~5°。堰体右岸为倒石堆和基岩岸坡。顺河向下游地形坡度大约在25—30°之间，上游地形大部分已被堰塞湖水淹没。堰塞体总体横河向长约250m，顺河向长约300m，高约70—120m，总方量约200万m3。
堰塞体物质组成主要为孤、块碎石。孤石一般1—3m，最大可达10余m，约占50%；块石一般30—60cm，约占25%；碎石一般10—20cm，约占10%；另有约占15%的砾石土等碎屑物质充填在孤、块碎石空隙之间。孤石主要分布在堰塞体靠左岸侧，块碎石主要分布在堰塞体靠右岸侧。孤、块碎石岩性为白云岩、白云质灰岩，岩质坚硬，弱风化为主。堰塞体结构杂乱，架空明显，原始岩体结构已完全解体。
堰塞体由右岸岩质岸坡崩塌形成。该河段岩层层面与河谷谷坡小角度相交，基本上属于顺向谷，谷坡在地震力的作用下顺层面产生崩塌。堰塞体后缘局部岸坡分布危岩体，垮塌和滚落不断。
该河段的左岸为崩坡积堆积体，地面植被发育，但组成物质结构松散，地形坡度陡，厚度较大，现在左岸陡壁处溢流形成的引渠对堆积体存在明显的淘蚀作用，洪水作用下容易引发中上部失稳。此次地震作用造成左岸山体产生大量碎屑流，沿堰塞体正对的山沟流动堆积在崩坡积堆积体上，在暴雨作用下极易产生下滑，可能堵塞溢流引渠，因此须加强该沟形成泥石流的防范工作。
图2-1 小岗剑上堰塞体横剖面图
涉水江湖
图2-2 小岗剑上游堰塞体纵剖面图
3、施工条件
3.1交通条件
小岗剑堰塞体是由地震导致小岗剑右岸山体滑坡形成，在绵竹县通往小岗剑的绵远河河道两侧的部分道路被下游的一把刀堰塞湖淹没，部分道路因山体滑坡已严重损毁，沿河两侧山体因地震而产生大量裂缝和不稳定块体，在余震和降雨时存在滑坡危险。因此在短时间内根本无法打通到小岗剑的道路，不具备从下游至小岗剑堰塞体的公路交通条件。
小岗剑堰塞湖的排险施工人员、设备、材料、给养等仅能依靠直升机空运至清平乡，再由清平乡转冲锋舟水运至小岗剑堰塞体。
3.2现场安全隐患多
堰塞体后缘局部岸坡分布危岩体，受余震影响，堰塞体两岸山体塌方和危石滚落不断，施工现场存在较大安全隐患。
3.3施工时间紧
绵远河流域属暴雨区，根据汉旺场水文站观测资料显示，本流域目前已经进入汛期，遇较大降水，河水起涨非常迅速，随着水位上涨，溃坝风险增大，排险时间紧。
4、排险方案
4.1设计方案
根据现场地形条件，泄流明渠充分结合堰塞体低洼沟渠进行布臵。综合开槽施工工程量、抢险时间等因素，经研究确定采用在左岸扩挖泄流槽方案，泄流槽进口底高程842.00m，底宽30m，开挖边坡1：2.0，泄流槽沿河长度约80m，底坡i=10‰，泄流槽末端顺接下游陡坡。开挖工程量约1.95万m3。详见布臵图4-1，4-2。
泄流槽泄流计算按堰流公式：
2/3
Q⋅
⋅
=
⋅
m
2H
g
B
.ε
式中，流量系数取m=0.3，侧收缩系数ε取0.928，B为泄槽宽度，Q为泄流能力，H为槽口处水头。各级流量情况下水力计算成果表3-1。
表3-1          各级流量时水力计算成果
图3-1 小岗剑堰塞湖左岸泄流槽平面布臵图
图3-2 小岗剑堰塞湖泄流槽剖面图
4.2施工方案
由于受现场施工条件限制，左岸扩挖泄流槽施工采用人工裸露接触爆破方式进行。爆破采取从堰塞体下游向上逐步进行，层层剥离的方式。具体是首先采用爆破将左侧沟槽中大石炸碎，然后是自下游向上采用裸露接触爆破逐步进行分层开挖剥离，总共分两层，层厚1.5m。
①将左岸泄流槽表面宽50m，长80 m范围内大石炸碎。采用裸露接触爆破，利用大石底部空隙和表面药包，药包药量根据大石体积和药包敷设条件而定，按单耗1.5kg～2.5kg/m3控制。采用1段非电毫秒连网，电起爆。
②大石炸碎后，实施第一层爆破，在泄流槽内敷设药包，单个药包药量92kg，药包间排距2.2m，采用 1段非电毫秒连网，电起爆。药包敷设尽量掏坑埋设或利用块石间空隙埋设以改善爆破效果。
③第一层爆破完成后，在泄流槽表层1.5m厚范围内岩石已全部炸碎或部分抛掷。沿泄流槽轴线区域，由于爆破作用，岩体向四周抛掷，局部已形成浅沟槽。
④第二层爆破施工药包布臵、起爆网络与第一层基本相同，但由于一次量太大，分上下游两个区域分别起爆，先爆下游后爆上游。由于块体已较破碎，局部可人工掏浅坑进行埋设，以改善爆破效果。
⑤每层爆破完成后对泄流槽内局部突起部位再敷设药包进行爆破，重复进行使泄流槽底部大体平顺。