【摘要】 在水电站建筑施工过程中，爆破施工是一项危险作业，无论是爆破的点位密度设计还是施工工序，都必须进行严格的前期论证和试验。本文以难度较大的工程水电站围堰爆破施工的案例进行分析，为其他水电站的大体积混凝土拆除爆破参数设计提供参考。
【关键词】 水电站；混凝土围堰；爆破拆除
一、水电站混凝土围堰爆破拆除的概念及工艺的发展
水电站混凝土围堰拆除是水电站工程建设中一道重要的工序。水电站混凝土围堰的岩坎、混凝土或土石围堰中的心墙等经常要采用爆破的方式进行拆除。爆破拆除是一种风险大且具高科技含量的爆破工程，其特点和难度表现为：①大多数围堰要求一次性爆破拆除完毕，因此必须要对炸药布点进行详细设计。②围堰爆破拆除之后的爆渣要便于冲带和挖除，不能留有隐患。③炸药的使用量要严格控制，施工工序及方案论证要落到实处，要确保邻近围堰以及水电站各种建筑物及结构物的安全。
二、水电站混凝土围堰爆破拆除工艺的发展及实践
在我国，各级施工单位及设计单位在围堰爆破拆除方面做了许多开创性的工作。在水电站施工中，长江水利委员会长江科学院最早将导爆管接力网路起爆的开发及研究应用于深孔台阶与保护层的开挖。而后又对导爆管接力网路的可靠度与延时特性进行研究开发，提出孔內用高段位雷管，接力用低段位雷管，以及联网操作规程等设计与操作原则，使导爆管接力起爆系统的理论与实践更趋于安全可靠。
2006年，工程工程三期碾压混凝土围堰采用硐室爆破定向倾倒，这一创新的成果，标志着我国围堰爆破拆除和水下爆破技术又提升到一个新的平台。目前我国爆破拆除的水电站混凝土围堰及船坞岩坎已超过百座，而由长江科学院完成的将近60余座。由此可知，水电站混凝土围堰爆破拆除技术并不是一项单一技术，而是一项团队合作的结果。
三、案例论证水电站混凝土围堰爆破拆除技术应用
某水利枢纽三期上游碾压混凝土围堰于2006年6月6日16时进行爆破拆除，实际总装药量191.3吨，爆破总延期时间12.888秒，共分961段，爆破总方量18.6万m3，爆破拆除取得成功。本次拆除爆破规模、爆破难度和重要性在国内外围堰拆除史上均无先例。本文就一这一典型案例进行分析，对水电站混凝土围堰的爆破拆除技术应用及流程设计进行要点分析。
1、工程基础资料收集
在进行水电站混凝土围堰爆破拆除之前，必须要对水电站的工程设计参数及目前的施工状态进行资料收集。详尽的资料收集能够表明爆破施工时的各工作面，只有针对各工作面的情况进行充分的考量和论证，才能最终确认爆破需要的各项参数及指标。一旦其中一项指标缺乏收集和考虑，往往会造成工程隐患甚至是灾难性的后果。基础资料收集一半包括：①需要爆破拆除的围堰设计指标；②运行水位数据及水文资料；③围堰的结构设计形式；④其他邻近建筑物的施工面貌及进度计划。
例如工程工程爆破拆除的时候，基础资料情况如下：
①工程三期上游碾压混凝土围堰和下游土石围堰与纵向混凝土围堰共同形成三期基坑，三期横向碾压混凝土围堰与纵向围堰及其以左的大坝共同挡水，水位135m，拦蓄库容124亿m3，用以保障永久船闸通航和左岸电站发电。原设计挡水位135.4m，保堰水位139.8m，爆破拆除时围堰按不超过139m水位运行。
②三期上游碾压混凝土围堰平行于大坝布置，横向围堰轴线位于大坝轴线上游114m，其右侧与右岸白岩尖山体相接，左侧与混凝土纵向围堰上纵堰内段相连。横向围堰轴线总长546.5m，从右至左分为右岸坡段(2号～5号堰块，长106.5m)、河床段(6号～15号堰块，长380m)和左接头段(长60m)；纵向围堰上纵堰内段轴线总长122m。
③三期碾压混凝土围堰为重力式结构，堰顶宽度8m，堰体最大高度121m。迎水面高程70m以上为垂直坡，高程70m以下为
1:0.3的边坡；背水面高程130m以上为垂直坡，高程130m至50m为1:0.75的台阶边坡，其下为平台。
④由于左岸电站14台机组全部投产发电，大坝全线挡水运行，右岸电站厂房正在紧张施工之中，堰前挡水水位为高程135m。因此，要求拆除爆破施工必须确保大坝、电站厂房及其他重要设施的安全。
2、爆破拆除规模及参数确认
在进行爆破拆除方案设计之前，必须收集详细的基础资料，根据工程施工需要确认爆破拆除的范围及高程，才能根据技术要求拟定初步的爆破拆除设计方案。而初步设计方案需要进行严格的论证，并根据施工的进度情况进行调整。为确保爆破不对大坝等建筑物的影响，还要对爆破震动、水击波、飞石等进行严格控制。特别是大型的水电站施工建设，经常由于各种原因导致各个工作面的停滞，使得到实际爆破施工的时候，工作面情况已经与原先收集的资料不符合，因此必须进行细部调整，做出最切合实际情况的爆破拆除方案。
案例中，工程的围堰爆破施工是为了满足工程右岸电站12台机组投产发电的要求，三期上游围堰需拆除至110m高程，拆除高度为30m（从高程140m～110m）；经水力学模型试验，围堰拆除范围为：右岸5号堰块，长40m；河床段6号～15号堰块，长380m；左连接段，长60m，拆除总长度为480m。其初定的爆破拆除方案主要由以下几点构成：
①根据围堰结构特点和堰前水下地形，经充分论证，三期RCC围堰爆破拆除方案为：河床段（7#～15#堰块）采用倾倒爆破，右岸坡段5#堰块和左连接段采用钻孔爆破方案，6#堰块采用倾倒与钻孔爆破相结合的方案。
②倾倒爆破部分利用修建围堰时预留的药室和炮孔进行装药，在6#～15#堰块共预埋药室354个，其中1#药室178个，2#药室78个，3#药室98个；1#、2#、3#单个药室设计装药量分别为60kg、690kg、160kg。在高程109.7m处预埋有376个断裂孔。
③为减小堰块触地产生的振动，以每一个堰块作为倾倒单元（其中15#、14#堰块为一个倾倒单元），并在每个堰块分界处布置了一排切割孔，共布置8列切割缝。
④爆破震动的控制措施：严格控制爆破单响药量，并采用目前世界上最先进的数码雷管，对爆破段与段之间的时差进行精确控制。本次爆破共使用数码雷管2506发，这也是首次将数码雷管应用到国内爆破工程中，一次使用的规模处于世界领先水平。
⑤爆破水击波的控制措施：除严格控制爆破单响药量、加强堵塞质量、对裸露在水中的导爆索进行覆盖外，还在大坝前布设了一道气泡帷幕，对水击波进行削减，从而确保大坝、闸门等建筑物的安全。
⑥爆破总的起爆顺序为：左连接段深孔爆破→15#～6#倾倒爆破→5#～6#深孔爆破；一次爆破的延期时间、分段数为国内之最。
3、爆破方案的前期工作及研究论证
在完成爆破拆除方案的初步设计之后，需要进行爆破施工的前期准备工作，而且要在准备工作中，以小规模试验方式进行研究论证，以便对方案进行调整。
工程围堰爆破施工中，设计院与施工单位对拆除爆破方案进行了研究，最终的爆破拆除施工方案做出以下调整：①河床段（6～15#堰块）推荐采用爆破倾倒方案、三期上游围堰已建部分（右岸坡段、左连接段）采取钻孔爆破方案。②三期碾压混凝土围堰在浇筑时预留爆破药室和断裂孔。③对工程碾压混凝土横向围堰倾倒爆破拆除方案进行试验研究工作，研究内容包括爆破器材及起爆网络可靠性试验、爆破地震效应研究、定向倾倒可能性及触地震动研究等。④由设计单位及爆破研究中心在爆破中心试验场进行1∶100围堰模型倾倒试验和1∶10围堰模型倾倒和混凝土试块爆破试验，收集定向倾倒数据及涌浪高度，以确认爆破的涌浪爬高是否会对周围的水工建筑物及临近围堰造成影响。⑤由设计编制最终的爆破拆除研究报告，对火工材料选型、安全允许标准、爆破震动及水击波、爆破涌浪影响、安全防护等进行最终确认，在实施前主持召开专家论证会，继续完善该方案。
4、爆破施工及实际效果考量
起爆指令发出后，停留了约30秒第1孔才开始起爆。实测爆破震动、水击波、涌流、动应变、压水等项目的监测成果表明：爆破没有对大坝等周围建筑物产生不利影响。从围堰爆破的整体效果来看：爆破设计思路、爆破参数、起爆网路等设计都是合理的。
四、结束语
水电站混凝土围堰的爆破施工，是一项技术难度大、技术水平要求较高的施工作业，但是由于其爆破部分为后施工构造物，因此在施工前如果能落实相应的预留措施，则可以较快实施，特别是在围堰混凝土砌筑时，预留充足的爆破口和潜室，这种与水工建筑充分结合的爆破预留设计，已经成为最新的技术应用趋势。设计人员应在大量的实践基础上加强理论学习，才能将水电站混凝土爆破施工应用技术的发展推向一个更高的台阶。
参考文献
［1］檀志新.龙开口水电站混凝土围堰爆破设计[J].江淮水利科技，2011年06期
［2］蒋键.云南田坝电站尾水闸前水下混凝土围堰拆除爆破[J].云南水力发电，1997年03期
