王毅鳴，李賀林，王富強(qiáng)

(1.中國(guó)電建集團(tuán)北京勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100024；2.水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，北京 100120)

0 引 言

水力發(fā)電工程退役可根據(jù)任務(wù)的變化和調(diào)整分為全部退役和部分退役兩種方式[1]。全部退役為水力發(fā)電功能和其他功能全部終止；部分退役為水力發(fā)電功能終止，其他功能全部或部分保留，也可增加其他任務(wù)功能。工程全部退役時(shí)需拆除工程及其附屬建筑物，包括對(duì)相關(guān)影響區(qū)的恢復(fù)或復(fù)原。部分退役主要涉及以下2種情況：①僅對(duì)現(xiàn)有的水力發(fā)電設(shè)施退役，大壩及其他結(jié)構(gòu)保留，該情況下可能會(huì)出于安全或維修需要對(duì)大壩結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的維修加固；②部分工程設(shè)施退役，包含水力發(fā)電設(shè)施控制運(yùn)行、降低壩高或拆除大壩，該情況要求降低壩高或拆除大壩，而保留其他一些附屬設(shè)施。

水工建筑物拆除是按要求對(duì)工程建筑物結(jié)構(gòu)、設(shè)備全部或部分拆卸、轉(zhuǎn)移、處理等的過(guò)程。水電工程主要建筑物的全部拆除一般是指為滿足河流過(guò)流、排沙、土地安全使用及環(huán)境要求必須拆除的部分，有些地下建筑物結(jié)構(gòu)可不進(jìn)行拆除，例如：對(duì)于河床高程以下的壩體和防滲結(jié)構(gòu)可不拆除；對(duì)于地下洞室建筑物的襯砌、支護(hù)設(shè)施應(yīng)不拆除。

1 退役工程安全標(biāo)準(zhǔn)

水電工程退役而不拆除的水工建筑物應(yīng)滿足后續(xù)任務(wù)使用功能、安全運(yùn)行、環(huán)境保護(hù)等方面的要求，應(yīng)根據(jù)相關(guān)國(guó)家、行業(yè)現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)[2-3]。水電工程退役后若仍保留其他任務(wù)功能或改建為新的工程項(xiàng)目，其工程規(guī)模、等別、建筑物級(jí)別和安全標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)其實(shí)際任務(wù)功能，按相應(yīng)現(xiàn)行國(guó)家、行業(yè)技術(shù)規(guī)范確定。

根據(jù)了解到的水庫(kù)退役或報(bào)廢工程情況[4-5]，即使水電工程全部退役也可能存在部分拆除攔河壩的情況，故仍需要確定后續(xù)工程的工程等別、建筑物級(jí)別、安全標(biāo)準(zhǔn)，故部分拆除大壩、仍保留一定庫(kù)容的退役水電工程，其工程等別、水工建筑物級(jí)別及防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)DL 5180—2003《水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)》和GB 50201—2014《防洪標(biāo)準(zhǔn)》確定。

退役工程中被拆除的水工建筑物，屬于臨時(shí)性建筑物，為保證拆除建筑物在施工期間的安全穩(wěn)定及度汛安全，需確定拆除工程的建筑物級(jí)別、洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等設(shè)計(jì)安全控制標(biāo)準(zhǔn)，以作為拆除大壩等建筑物過(guò)程及相應(yīng)工程措施的設(shè)計(jì)依據(jù)。大壩拆除施工期洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，宜根據(jù)壩型、壩前攔蓄庫(kù)容確定，如表1所示[1]。壩前攔蓄庫(kù)容超過(guò)1.0億m3時(shí)，拆除施工期洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)結(jié)合退役工程拆除實(shí)際情況研究確定。大壩全部拆除或部分拆除，壩址處基本恢復(fù)原河道形態(tài)的退役水電工程，可按河道防洪標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防護(hù)設(shè)計(jì)。

表1 大壩拆除施工期洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

工程實(shí)踐中，若大壩的規(guī)模、投資、技術(shù)難度較小，施工期較短，施工期洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)可選取下限值；或水文實(shí)測(cè)資料系列較短，或失事后果嚴(yán)重時(shí)，施工期洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)可選取上限值。拆除過(guò)程中可根據(jù)大壩攔蓄的庫(kù)容、壩型、壩高、水庫(kù)下游保護(hù)對(duì)象的重要程度情況分階段進(jìn)行施工，確定不同階段的大壩拆除施工期洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)大中型工程的建筑物，可以在初選的洪水標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，進(jìn)行施工導(dǎo)流、度汛風(fēng)險(xiǎn)度分析，確定合理的大壩拆除施工期洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)失事后果嚴(yán)重的工程，可以提出考慮遭遇超洪水標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)急措施，確保大壩拆除過(guò)程中不發(fā)生非設(shè)計(jì)、不受控的漫頂破壞。

壩體等建筑物拆除施工過(guò)程中，其整體穩(wěn)定性應(yīng)滿足相應(yīng)建筑物級(jí)別短暫工況的安全控制標(biāo)準(zhǔn)。重力壩拆除過(guò)程中，需按承載能力極限狀態(tài)對(duì)壩體結(jié)構(gòu)及壩基巖體進(jìn)行強(qiáng)度和抗滑穩(wěn)定計(jì)算，計(jì)算采用概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)原則，以分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)狀況按短暫狀況考慮。根據(jù)現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB/T 35026—2014《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》中表7.2.2規(guī)定，短暫狀況對(duì)應(yīng)的作用組合為基本組合，主要考慮的情況是施工期設(shè)計(jì)水位情況，按確定的重力壩拆除方案或過(guò)程中穩(wěn)定性不利情況，參照該工況來(lái)復(fù)核計(jì)算拆除過(guò)程中重力壩的強(qiáng)度和抗滑穩(wěn)定計(jì)算。同理，拱壩拆除過(guò)程中壩體強(qiáng)度、壩肩穩(wěn)定應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 5346—2006《混凝土拱壩設(shè)計(jì)規(guī)范》，滿足短暫狀況基本組合的要求。

土壩及堆石壩的拆除，可視為土石壩填筑施工的逆過(guò)程，除水庫(kù)各特征水位工況的水荷載作用外，其余荷載作用邊界條件相似。壩體處于不斷拆除，降低高度的狀態(tài)，因此，進(jìn)行壩坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，其設(shè)計(jì)條件可按土石壩填筑設(shè)計(jì)時(shí)非常運(yùn)用條件I短暫狀況考慮，安全系數(shù)大小參照現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 5395—2007《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》中的表10.3.12和表10.3.13取值。如采用計(jì)及條塊間作用力的簡(jiǎn)化畢肖普法時(shí)，3級(jí)建筑物設(shè)計(jì)的壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)宜不小于1.20，4、5級(jí)建筑物設(shè)計(jì)的壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)宜不小于1.15。

2 建筑物拆除設(shè)計(jì)方案確定

2.1 建筑物拆除設(shè)計(jì)主要工作成果內(nèi)容

退役水電工程建筑物拆除設(shè)計(jì)與新建建筑物設(shè)計(jì)有較大的不同，新建水工建筑物設(shè)計(jì)一般是建筑物最終結(jié)構(gòu)體形、尺寸和材料的設(shè)計(jì)等，而退役建筑物的設(shè)計(jì)主要是對(duì)分步拆除過(guò)程的結(jié)構(gòu)體形、尺寸和材料利用的設(shè)計(jì)。水電工程退役建筑物拆除設(shè)計(jì)應(yīng)包括以下內(nèi)容：①建筑物拆除方案及相關(guān)圖紙；②建筑物拆除設(shè)計(jì)技術(shù)要求；③建筑物拆除關(guān)鍵控制條件、穩(wěn)定性分析；④建筑物拆除工程安全措施；⑤拆除料再利用或廢棄處置設(shè)計(jì)。

水工建筑物體形拆除設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)工程實(shí)際情況和拆除施工要求和計(jì)劃，區(qū)分主體與附屬、水上部分和水下部分、岸坡部分和河床部分等。

2.2 水工建筑物拆除設(shè)計(jì)基本資料收集

對(duì)現(xiàn)有水工建筑物結(jié)構(gòu)的情況的認(rèn)識(shí)理解對(duì)拆除設(shè)計(jì)至關(guān)重要。所有與擬退役工程項(xiàng)目有關(guān)的資料需在退役設(shè)計(jì)之前進(jìn)行收集。建筑物拆除設(shè)計(jì)應(yīng)收集設(shè)計(jì)、施工、改造、加固、安全監(jiān)測(cè)、運(yùn)行管理、安全評(píng)價(jià)及鑒定等有關(guān)資料，包括所有的施工圖紙、計(jì)算書和報(bào)告成果等。應(yīng)說(shuō)明擬拆除建筑物的現(xiàn)狀特征及材料組成。對(duì)仍要保留的建筑物，若缺失原始設(shè)計(jì)及施工資料，則應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)。水工建筑物拆除設(shè)計(jì)需收集以下資料[6-7]：

(1)工程設(shè)計(jì)及施工資料。如果沒(méi)有圖紙，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量繪制新的圖紙，反映當(dāng)前建筑物的情況。應(yīng)盡可能詳細(xì)說(shuō)明擬退役工程的特征及工程設(shè)施的完整情況。原設(shè)計(jì)文件、施工文件、運(yùn)行管理文件以及有關(guān)工程改造的文件資料，均對(duì)建筑物的退役方案確定有著重要關(guān)系。建筑物的類型和構(gòu)筑材料的處置要求將影響拆除方法的選擇和建筑物的拆除成本。攔河壩拆除前，例如土石壩，如缺失原始的設(shè)計(jì)及施工資料，則需進(jìn)行地質(zhì)勘探確定建壩時(shí)所用材料的體積及特性。對(duì)心墻土料進(jìn)行檢測(cè)，研究填壩土料、石料是否能夠重新利用，或者如何處理及合理選擇處置的地點(diǎn)。盡可能減少材料堆放場(chǎng)地，減小對(duì)河道環(huán)境影響。

(2)業(yè)主或監(jiān)管機(jī)構(gòu)記載的相關(guān)信息。包括檢查、歷年修繕的記錄；項(xiàng)目歷史記錄、建筑照片和當(dāng)?shù)貧v史學(xué)會(huì)、檔案館和公共圖書館的報(bào)紙報(bào)道；互聯(lián)網(wǎng)搜索可能可以提供的一些有用信息資料。

(3)建筑物材料及試驗(yàn)數(shù)據(jù)。如混凝土抗壓強(qiáng)度；混凝土結(jié)構(gòu)中預(yù)埋金屬構(gòu)件、鋼筋等。對(duì)于混凝土壩，原設(shè)計(jì)圖紙及施工文件資料在評(píng)估過(guò)程中十分重要，包括混凝土壩的加固范圍、混凝土強(qiáng)度、預(yù)埋的金屬結(jié)構(gòu)位置與型號(hào)等。混凝土取芯試驗(yàn)有助于確定拆除及保留方案的相關(guān)材料特性。例如，對(duì)侵蝕嚴(yán)重的建筑物，若侵蝕深度較淺，且下層混凝土性能良好，則可對(duì)該建筑物進(jìn)行適當(dāng)改造?；炷疗扑楹突厥绽每赡苡欣诠こ掏艘鄄⑶沂且环N經(jīng)濟(jì)的選擇，如有可能，可將混凝土粉碎，作為路基或提供給供料較困難的項(xiàng)目用作建筑材料。

(4)工程建設(shè)前地形圖。其將有助于確定水庫(kù)內(nèi)的原始地面，以估計(jì)沉積物體積，并確定壩址區(qū)的恢復(fù)或清除范圍。

(5)泄洪建筑物的運(yùn)行歷史和現(xiàn)狀。

(6)水庫(kù)水位、水深、河流縱、橫斷面。

(7)水庫(kù)沉積物剖面及其工程性質(zhì)、力學(xué)指標(biāo)。

(8)工程處置廢棄物料的地點(diǎn)和運(yùn)輸距離。

2.3 建筑物拆除方案的確定

建筑物拆除方案應(yīng)根據(jù)退役方式以及建筑物類型、結(jié)構(gòu)形式，拆除過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，水位控制條件，對(duì)主要區(qū)域河段影響等因素經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。對(duì)條件復(fù)雜的建筑物拆除設(shè)計(jì)應(yīng)編制專題研究報(bào)告。

水電工程退役拆除應(yīng)分析研究建筑物拆除和拆除后工程區(qū)場(chǎng)地恢復(fù)的目標(biāo)及要求，選擇科學(xué)合理的拆除方案，以降低工程退役成本，盡量減少對(duì)環(huán)境的不利影響。水電工程退役的原因中經(jīng)常有需滿足新的環(huán)境要求的情況，這些新的要求也可能給退役方案帶來(lái)一定程度的制約。同時(shí)水電工程退役大壩拆除方案一般與環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)的控制關(guān)系密切，如對(duì)河道一般環(huán)境控制目標(biāo)是最小化的渾濁度和過(guò)量細(xì)泥沙的沉積等[6]，可以采用分階段拆壩方案進(jìn)行控制。

建筑物拆除方案應(yīng)包括拆除的最終形象要求，泄水方案，拆除內(nèi)容，各部位拆除時(shí)序安排、分期分層情況，拆除施工方法，拆除工程量，拆除料再利用等。建筑物拆除的最終形象要求應(yīng)根據(jù)退役方式和工程區(qū)場(chǎng)地恢復(fù)要求確定，應(yīng)主要考慮以下方面[1- 8]：

(1)保留或變更的工程任務(wù)。建筑物拆除或改造的最終形象應(yīng)滿足退役后工程任務(wù)的要求。建筑物拆除后的工程區(qū)場(chǎng)地應(yīng)滿足新的使用功能要求。

(2)行洪和防洪安全要求。國(guó)家或地方對(duì)安全通過(guò)洪水流量一般有監(jiān)管要求。如可能要求大壩的剩余部分在一定的水位或時(shí)段內(nèi)安全地通過(guò)特定大小的洪水或要求最小的潰壩高度、寬度，如壩高小于3 m。

(3)大壩及其他建筑物的結(jié)構(gòu)破損和老化程度等。大壩剩余部分可能對(duì)社會(huì)穩(wěn)定造成的潛在危害，水工建筑物剩余的結(jié)構(gòu)若需要一些長(zhǎng)期的運(yùn)行操作和維護(hù)要求，這些要求對(duì)決策是全部或部分拆除有影響。大壩和附屬結(jié)構(gòu)的類型，建筑物，特別是大壩的類型可能在確定最終拆除的形象程度方面發(fā)揮重要作用。如果考慮部分拆除，混凝土、砌體、土方或堆石等大壩的建筑材料需滿足項(xiàng)目任務(wù)和對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)安全和性能的要求。

(4)后期運(yùn)行維護(hù)的要求。

(5)建筑物拆除方案及費(fèi)用。

(6)水庫(kù)泥沙滯留或排泄要求。水庫(kù)泥沙沉積物的清除和處置可能增加工程退役項(xiàng)目費(fèi)用成本。在大壩拆除施工過(guò)程中，對(duì)水質(zhì)的要求可能需要嚴(yán)格的控制下泄水流的含沙量和濁度，這些要求會(huì)對(duì)水庫(kù)泥沙淤積物的處置措施和大壩拆除的高程、部位、時(shí)序帶來(lái)重要影響。

(7)上、下游社會(huì)環(huán)境要求。社會(huì)環(huán)境要求是指在公眾視野范圍內(nèi)是否有環(huán)境因素要求，如審美因素往往會(huì)給部分拆除或全部拆除帶來(lái)不同影響。

(8)建筑物歷史文化價(jià)值評(píng)估。建筑物是否有歷史文化價(jià)值，歷史和文化價(jià)值觀也將在拆除舊建筑方面發(fā)揮影響作用。大壩和附屬建筑物可按照文物予以保護(hù)，以保存歷史文化資產(chǎn)。保留部分大壩或附屬建筑物可能根據(jù)保存工程某一特定文化、歷史要素而確定的。

(9)管理單位的要求。水電工程退役應(yīng)考慮工程管理單位或利益相關(guān)方對(duì)土地使用、可持續(xù)發(fā)展、人員安置等方面的合理要求。

完全退役的大壩，其壩體設(shè)施的可見(jiàn)部分一般需拆除，可以選擇完全拆除壩體上部分結(jié)構(gòu)或留下部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行掩埋。對(duì)大多數(shù)小型壩來(lái)說(shuō)，將其拆除到河床高程以下0.5 m的最低深度一般就足夠了，對(duì)動(dòng)態(tài)河床的河流或較大的水壩，需要設(shè)計(jì)人員研究確定合理拆除深度，以確保結(jié)構(gòu)在未來(lái)不暴露。全部拆除的大壩在確保新河床滿足沖蝕的前提下，宜拆除至現(xiàn)狀河床高程以下，并與上、下游河床平順銜接。

建筑物拆除期間工程泄流能力應(yīng)滿足洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和控制水位的要求，下泄流量控制應(yīng)滿足下游防洪安全、水庫(kù)泥沙排放、下游區(qū)域環(huán)境影響等方面的要求。大壩拆除前應(yīng)首先利用現(xiàn)有泄水、輸水建筑物盡可能降低庫(kù)水位，降低施工過(guò)程中的技術(shù)難度和安全風(fēng)險(xiǎn)[9]。大壩拆除過(guò)程中可對(duì)工程現(xiàn)有過(guò)水設(shè)施、閘門及啟閉設(shè)施進(jìn)行改造，確保滿足放水要求。在一般情況下，建筑物的拆除往往要求將泄水量保持在最低水平。設(shè)計(jì)需計(jì)算分析在較低庫(kù)水位時(shí)，輸水建筑物的過(guò)流能力，是否滿足最小過(guò)流量的要求，否則，對(duì)局部退役的建筑物，可能需要新建建筑物進(jìn)行泄流，或在大壩拆除的最后階段，利用臨時(shí)解決方案(如安裝管道)來(lái)增加排泄量。壩體拆除過(guò)程中，與其配合的泄水建筑物泄流沖刷不能影響建筑物安全。

在拆除大壩的過(guò)程中，泄洪建筑物如不能達(dá)到最大程度降低庫(kù)水位和控制入庫(kù)流量的目的，在某種條件下，需使用現(xiàn)有的輸水系統(tǒng)降低庫(kù)水位和控制流量，也可以通過(guò)適度的改造來(lái)提高輸水系統(tǒng)的泄水能力。例如，發(fā)電站引水系統(tǒng)拆除渦輪后，會(huì)增加壓力管道的流量。

土石壩在拆除過(guò)程中如遇較高的庫(kù)水位，將占據(jù)可能滯洪的水庫(kù)庫(kù)容，當(dāng)洪水發(fā)生時(shí)會(huì)帶來(lái)更大的度汛風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)較高的壩前水位，將使壩體浸潤(rùn)線升高，不利于壩體施工的開(kāi)挖和壩體的穩(wěn)定，故需要盡可能地降低水庫(kù)水位。此外，對(duì)均質(zhì)土壩、黏土心墻壩等也需盡可能早地降低庫(kù)水位，降低材料的含水率，以便有利于開(kāi)挖施工和使用。

建筑物局部拆除時(shí)，應(yīng)對(duì)其保留部分的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、耐久性進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)不滿足要求的應(yīng)提出處理措施，并進(jìn)行加固設(shè)計(jì)。壩體拆除過(guò)程需根據(jù)現(xiàn)有工程的壩體體形、斷面分區(qū)、工期要求設(shè)計(jì)拆除步驟和方法，拆除過(guò)程需滿足穩(wěn)定要求。建筑物局部拆除工程中無(wú)論是保留部分還是擬拆除部分，影響安全的，均需先加固后拆除。

退役水電工程建筑物結(jié)構(gòu)一般由于年久失修、老化、環(huán)境侵蝕作用結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大幅低于原設(shè)計(jì)強(qiáng)度，甚至本身就為設(shè)計(jì)確定的破壞狀態(tài)，故在進(jìn)行拆除過(guò)程強(qiáng)度、穩(wěn)定性分析中，特別是對(duì)混凝土構(gòu)件，應(yīng)采用實(shí)際的材料強(qiáng)度指標(biāo)，其材料指標(biāo)通常通過(guò)試驗(yàn)確定。擬退役的混凝土結(jié)構(gòu)其斷面可能破損，部分構(gòu)件可能已不能發(fā)揮功能，故在進(jìn)行拆除時(shí)需按照結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況進(jìn)行穩(wěn)定性分析計(jì)算。建筑物安全性評(píng)價(jià)及拆除過(guò)程結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)定性計(jì)算分析應(yīng)考慮材料劣化，采用實(shí)際的物理力學(xué)指標(biāo)。結(jié)構(gòu)受力計(jì)算模型及尺寸應(yīng)與實(shí)際情況一致。

建筑物拆除方案宜盡可能考慮拆除料再利用，并宜按再利用要求細(xì)化方案。土石壩通常采用常見(jiàn)的開(kāi)挖方法和運(yùn)輸設(shè)備來(lái)拆除，并可以提供粘土、砂、礫石、塊石等材料，供場(chǎng)地恢復(fù)或商用。

3 大壩拆除設(shè)計(jì)

3.1 混凝土壩拆除

重力壩、拱壩拆除過(guò)程中壩體壩基強(qiáng)度和穩(wěn)定應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行復(fù)核，滿足短暫狀況基本組合的要求。重力壩、拱壩在壩體拆除過(guò)程中，設(shè)計(jì)需確定壩體的拆除方案和步驟，一般需分不同壩段從高到低分層拆除，結(jié)合工程的具體情況形成不同的壩段、壩體孔口或缺口，用于泄水或度汛?；炷翂尾鸪^(guò)程中采用部分壩段缺口過(guò)流時(shí)，裸露的壩基需能夠滿足壩體穩(wěn)定的要求。當(dāng)壩段拆除施工時(shí)，壩體缺口可能行洪，對(duì)壩段有水荷載作用，需分析計(jì)算缺口壩段的穩(wěn)定性和抗沖情況是否滿足要求。對(duì)非缺口壩段的拱壩，需計(jì)算在水荷載等作用下產(chǎn)生的應(yīng)力是否滿足材料強(qiáng)度要求。作用在壩體的荷載可根據(jù)工程實(shí)際情況確定，一般作用荷載由水荷載、自重、揚(yáng)壓力等組成，必要時(shí)考慮施工荷載和爆破作用。

采用爆破拆除的，應(yīng)控制爆破參數(shù)，必要時(shí)可對(duì)壩基或拱座巖體、岸坡采取一定保護(hù)和加固措施。

3.2 土石壩拆除

土壩及堆石壩的拆除，可視為土石壩填筑施工的逆過(guò)程，除作用在水庫(kù)各特征水位工況的水荷載外，其余荷載作用邊界條件相似。壩體處于不斷拆除，降低高度的狀態(tài)，因此，土石壩拆除過(guò)程中，進(jìn)行壩坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，壩體滲透穩(wěn)定及壩坡穩(wěn)定應(yīng)滿足現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，其壩坡穩(wěn)定最小安全系數(shù)按非常運(yùn)用條件I中短暫狀況確定。

土石壩拆除過(guò)程中，若現(xiàn)有的泄水建筑物無(wú)法有效降低或控制水庫(kù)水位時(shí)，應(yīng)研究制定導(dǎo)流方案，并防止大壩拆除期間發(fā)生大壩失事[9]。通常土石壩的溢洪道位置較高，在大壩拆除過(guò)程中，溢洪道降低水庫(kù)水位并控制來(lái)水的能力非常有限。若大壩一側(cè)岸坡有較好的基巖，溢洪道沿基巖而建，則可以在大壩的拆除過(guò)程中開(kāi)挖一條泄水明渠連接現(xiàn)有的溢洪道的泄水槽，將泄流導(dǎo)入下游河道。

采用大壩開(kāi)挖導(dǎo)流槽進(jìn)行導(dǎo)流，分段拆除壩體時(shí)，應(yīng)綜合考慮拆除施工時(shí)段的來(lái)水量、水位控制和泄流能力、下游防洪安全等情況和要求，研究確定主河床段大壩開(kāi)挖導(dǎo)流槽的尺寸和下泄流量，必要時(shí)對(duì)導(dǎo)流槽采取防護(hù)措施。

土石壩部分或全部拆除過(guò)程期間，需注意水庫(kù)水位下降速度及導(dǎo)流。需通過(guò)滲流穩(wěn)定分析成果，控制水位下降速度，滿足水位下降條件下壩體的穩(wěn)定性要求，提出水庫(kù)水位降落要求及措施。為確定庫(kù)水位的下降不會(huì)引起滑坡，必要時(shí)要求進(jìn)行土壩穩(wěn)定分析。以防止引水建筑物阻塞或出現(xiàn)其他安全問(wèn)題。

土壩及堆石壩的拆除，所用方法與修建方法大體相同，即采用翻土及開(kāi)挖設(shè)備。土石壩的拆除順序，應(yīng)從壩頂開(kāi)始，然后向下逐層挖出，應(yīng)防止壩體邊坡因開(kāi)挖而出現(xiàn)更為陡峻的壩坡，從而發(fā)生失穩(wěn)事故。土石壩拆除設(shè)計(jì)應(yīng)合理確定壩體各部位的拆除步驟和施工方法，分析各拆除工況條件下的壩體穩(wěn)定性，提出各部位開(kāi)挖坡度的上限值。例如，有的國(guó)外大壩退役指南中要求，壩體開(kāi)挖形成的施工平臺(tái)高差大于9 m時(shí)，開(kāi)挖邊坡不能陡于1∶2，小于9 m時(shí)，開(kāi)挖邊坡不能陡于1∶1.5。對(duì)出現(xiàn)滲漏問(wèn)題的土石壩增加排水墊層及在下游修建馬道。

對(duì)低壩或中高壩拆除到一定高度后的剩余部分，若水庫(kù)沉積物排沙下泄對(duì)下游不會(huì)產(chǎn)生危害，也可在壩體上開(kāi)挖導(dǎo)流槽使水流沖蝕拆除壩體。采用導(dǎo)流槽沖刷拆除大壩時(shí)，應(yīng)對(duì)水力沖蝕或可能潰決產(chǎn)生的洪水、泥沙下泄進(jìn)行專門研究，并應(yīng)評(píng)價(jià)其對(duì)下游河道和設(shè)施的影響。

4 其他主要建筑物拆除設(shè)計(jì)

4.1 泄水建筑物拆除

泄水建筑物拆除時(shí)段和拆除方案應(yīng)綜合考慮工程退役拆除期間庫(kù)容、庫(kù)水位控制及防洪度汛要求確定。泄水建筑物拆除設(shè)計(jì)應(yīng)首先研究、計(jì)算分析現(xiàn)有泄水建筑物能否滿足工程防洪標(biāo)準(zhǔn)要求，并調(diào)查、研究可能產(chǎn)生的生命財(cái)產(chǎn)損失和社會(huì)影響。通過(guò)調(diào)洪計(jì)算，研究確定現(xiàn)有或改造過(guò)的建筑物是否有能力滿足安全度汛要求[3-7]。擬退役水電工程一般存在老化的泄洪建筑物不滿足泄流能力的情況，在一定條件下和洪水規(guī)模時(shí)可能會(huì)造成水庫(kù)水位的上升，會(huì)增加上下游財(cái)產(chǎn)損失的風(fēng)險(xiǎn)。如：老化的溢洪道及泄水建筑物的泄流能力較低，造成洪水漫過(guò)壩頂，對(duì)整個(gè)工程構(gòu)成危險(xiǎn)。對(duì)混凝土建筑物，需要進(jìn)行壩體穩(wěn)定分析，以預(yù)測(cè)或確定該建筑物是否會(huì)在洪水發(fā)生時(shí)失事。對(duì)土石壩建筑物，需要評(píng)價(jià)大壩可能遭受的侵蝕程度，若可能失事，需提出并分析有關(guān)結(jié)構(gòu)的改造措施及預(yù)算成本。

對(duì)保留部分功能的退役水電工程，泄水建筑物應(yīng)能滿足相應(yīng)的泄水功能要求。泄水建筑物拆除方案應(yīng)能滿足存留部分的安全、運(yùn)行及維護(hù)要求。

水力發(fā)電功能和其他任務(wù)功能全部終止時(shí)，岸邊溢洪道、泄洪洞進(jìn)出口等結(jié)構(gòu)應(yīng)按照土地使用和環(huán)境保護(hù)要求全部拆除或填埋。拆除后形成的工程邊坡的安全穩(wěn)定性應(yīng)滿足現(xiàn)行國(guó)家和行業(yè)有關(guān)規(guī)范的要求。

退役設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)泄洪洞等地下洞室進(jìn)行封閉設(shè)計(jì)。洞身襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)一般不進(jìn)行拆除，應(yīng)研究分析其長(zhǎng)期穩(wěn)定性，必要時(shí)提出處理措施。

4.2 輸水建筑物拆除

輸水系統(tǒng)退役設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)輸水建筑物的形式選擇合理的退役方案和拆除方法。若工程退役后輸水系統(tǒng)被用作城鎮(zhèn)供水管道或其他用途，應(yīng)按新的使用要求進(jìn)行改造。水力發(fā)電輸水設(shè)施通常有各種斷面形式的渠道或管道，如巖基上開(kāi)挖的渠道、土基中開(kāi)挖的渠道、混凝土或漿砌塊石襯砌渠道，其退役拆除的方法也不同。開(kāi)挖的輸水渠道可實(shí)地退役，也可用適當(dāng)?shù)牟牧线M(jìn)行回填。用于渠道的襯砌材料可進(jìn)行拆除或?qū)嵉靥盥?。用于渠道的襯砌材料一般有混凝土、混凝土砌塊、砌石、拋石、瀝青、土工布、橡膠止水等，這些材料的拆除及拆除物料的處理的應(yīng)根據(jù)建筑物的周圍社會(huì)環(huán)境情況，采用合適的方法拆除，方便材料的處置和后續(xù)利用。若引水渠道占用土地面積較大，退役方案及處理措施應(yīng)滿足土地開(kāi)發(fā)使用、環(huán)境保護(hù)和水土保持的要求。

沒(méi)有開(kāi)發(fā)利用要求的地下輸水建筑物宜進(jìn)行封堵設(shè)計(jì)。水工隧洞退役設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)其長(zhǎng)期穩(wěn)定性及其對(duì)相鄰?fù)恋睾偷乇斫ㄖ?、設(shè)施的影響進(jìn)行評(píng)估，必要時(shí)提出處理措施。保留下來(lái)的隧洞，可能會(huì)發(fā)生侵蝕，需采取相應(yīng)的處理措施，以保證對(duì)應(yīng)地面的公共安全。故水工隧洞退役后產(chǎn)生的長(zhǎng)期后果以及退役方法對(duì)相鄰?fù)恋亍⒔ㄖ锏挠绊?，必須仔?xì)評(píng)估。可在隧洞進(jìn)口修建隔墻或做部分回填，作為安全措施。若隧洞以后需要進(jìn)行安全檢查或是用作其他目的，則需選擇合適的安全設(shè)施類型。

4.3 發(fā)電廠房建筑物拆除

地面廠房系統(tǒng)由地下建筑結(jié)構(gòu)及地面建筑物結(jié)構(gòu)組成，其他建筑可能包括相鄰取水建筑物以及開(kāi)關(guān)站建筑。水電工程退役后，若發(fā)電廠房未賦予新的使用要求，地面建筑物宜進(jìn)行拆除，地下建筑物及其附屬洞室宜進(jìn)行回填或封堵。同時(shí)電站廠址的綜合利用應(yīng)符合工程退役土地規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)、景觀因素等方面的要求。

廠房拆除前，應(yīng)對(duì)廠內(nèi)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行妥善處置，廠房結(jié)構(gòu)或設(shè)備拆除施工若需使用橋機(jī)進(jìn)行起吊，應(yīng)對(duì)排架柱、吊車梁等結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全復(fù)核，必要時(shí)進(jìn)行加固處理。

地面廠房拆除應(yīng)從上而下，逐層分段進(jìn)行。采用人工拆除時(shí)應(yīng)按樓板、次梁、主梁、柱的順序依次拆除。采用機(jī)械拆除時(shí)，應(yīng)先拆除非承重結(jié)構(gòu)，再拆除承重結(jié)構(gòu)。

發(fā)電廠房的下部結(jié)構(gòu)通常為體積較大的混凝土，如上部建筑拆除后，則下部蝸殼、尾水管等建筑物及下部空間應(yīng)予以回填，不滿足土地規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)、景觀因素等方面要求的，應(yīng)將其全部或部分拆除。廠房新用途對(duì)下部結(jié)構(gòu)有使用要求時(shí)，應(yīng)按照新的用途要求進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。

地下廠房退役設(shè)計(jì)應(yīng)研究分析地下廠房退役后的長(zhǎng)期穩(wěn)定性以及對(duì)相鄰?fù)恋?、地表建筑物及設(shè)施的影響，必要時(shí)提出處理措施。保留下來(lái)的地下廠房、洞室，可能會(huì)發(fā)生侵蝕、逐步垮塌，不滿足洞室長(zhǎng)期穩(wěn)定的要求，工程退役后需采取適當(dāng)?shù)奶幚泶胧?，保證對(duì)應(yīng)地面的公共安全。故退役設(shè)計(jì)時(shí)需對(duì)地下廠房退役后的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及退役方法對(duì)相鄰?fù)恋亍⒔ㄖ锏挠绊戇M(jìn)行評(píng)估。若地下洞室以后需要進(jìn)行安全檢查或有其他用處則需選擇合適的安全支護(hù)或回填等措施。

4.4 河道與其他設(shè)施拆除

退役水電工程建筑物拆除后應(yīng)對(duì)河道、岸坡進(jìn)行必要的防護(hù)設(shè)計(jì)。由于工程拆除導(dǎo)致周邊交通、供電、供水及其他設(shè)施受到影響的，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行恢復(fù)改建設(shè)計(jì)，達(dá)到原有功能。

根據(jù)工程退役實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，水電工程退役水庫(kù)及主要建筑物的拆除，可能會(huì)影響工程周邊的交通、供電、供水及其他設(shè)施的已有功能，故應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際情況分析其受影響后產(chǎn)生的問(wèn)題以及程度，必要時(shí)應(yīng)對(duì)相關(guān)受影響設(shè)施進(jìn)行恢復(fù)改建設(shè)計(jì)，達(dá)到原有功能。

5 主要結(jié)論

(1)退役水電工程建筑物拆除設(shè)計(jì)與新建建筑物設(shè)計(jì)有較大的不同，新建水工建筑物設(shè)計(jì)一般是建筑物最終結(jié)構(gòu)體形、尺寸和材料的設(shè)計(jì)等，而退役建筑物的設(shè)計(jì)主要是對(duì)分步拆除過(guò)程的結(jié)構(gòu)體形、尺寸和材料利用的設(shè)計(jì)。水電工程退役建筑物拆除設(shè)計(jì)將帶來(lái)傳統(tǒng)專業(yè)設(shè)計(jì)分工內(nèi)容的調(diào)整和變化。

(2)建筑物的拆除方案的確定，特別是水庫(kù)大壩拆除方案的確定較為復(fù)雜，建筑物拆除設(shè)計(jì)前應(yīng)盡可能收集設(shè)計(jì)、施工、改造、加固、安全監(jiān)測(cè)、運(yùn)行管理、安全評(píng)價(jià)及鑒定等有關(guān)資料，應(yīng)結(jié)合工程的具體情況分析影響和制約拆除方案確定的主要因素，科學(xué)合理地確定水庫(kù)大壩的拆除方案。

(3)建筑物拆除的最終形象，應(yīng)結(jié)合工程退役方式及實(shí)際情況確定，一般應(yīng)根據(jù)廠址安全、開(kāi)發(fā)利用、工程區(qū)場(chǎng)地恢復(fù)、生態(tài)環(huán)境等要求確定。