—長甸改造工程水下進(jìn)水口巖塞爆破設(shè)計(jì)歷程側(cè)記

發(fā)布日期：2015-02-10來源：中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司編輯：靳明偉

[摘要]

　　這是一個(gè)會(huì)讓很多人記憶一輩子的壯觀場景：一陣春雷似的低沉轟鳴從水下40米處傳出，頓時(shí)，大地顫抖、空氣振蕩，水面升起近20米高的水柱，恰似蛟龍騰躍吐水，水體上下振蕩，不斷交換，一朵直徑數(shù)百米的巨大水花如蘑菇云一般，簇?fù)碇?、推擠著，一環(huán)環(huán)的波浪不斷地向外擴(kuò)散，水面久久不能平靜……

　　時(shí)間：2014年6月16日上午10：26

　　地點(diǎn)：遼寧省丹東市寬甸滿族自治縣水豐水庫

　　事件：長甸電站改造工程水下進(jìn)水口巖塞爆破

　　無盡的喜悅

　　2014年6月16日，臨近夏至的一天，是中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司(以下簡稱華東院)長甸改造工程設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)永遠(yuǎn)無法忘懷的一天。

　　凌晨3：30，位于祖國東北部邊境的遼寧省丹東市寬甸滿族自治縣水豐水庫卻已天色大亮，水庫右岸的長甸電站改造工程水下進(jìn)水口巖塞爆破指揮所內(nèi)，忙碌了一個(gè)通宵的人們并沒有一絲的倦意。在經(jīng)過連續(xù)10天不分晝夜的裝藥、聯(lián)網(wǎng)、撤退、充水后，華東院、中水六局、長江科學(xué)院等各參建單位工作人員正在緊張地進(jìn)行著爆破前的最后準(zhǔn)備工作。

　　水下進(jìn)水口巖塞爆破對大部分人來說是第一次，在場的華東院副院總胡賽華和長甸項(xiàng)目巖塞設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)黃東軍、陳煒旻、范振飛、沈明、王瑞貴等人一夜未眠，一顆心一直提在嗓子眼上，激動(dòng)、擔(dān)憂、焦慮種種情緒在心中翻騰，他們時(shí)而緊盯顯示屏顯示的水位、氣壓等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，時(shí)而在電腦上根據(jù)這些數(shù)據(jù)推算最佳爆破時(shí)機(jī)。東北電網(wǎng)公司董恩伏副總經(jīng)理，中水六局揚(yáng)成文總工一大早就來到現(xiàn)指導(dǎo)、觀摩。

　　上午9：30開始，長甸改造建設(shè)處、中水六局、中水二局、長江科學(xué)院、東勘院監(jiān)理等負(fù)責(zé)人陸續(xù)代表本單位在巖塞爆破確認(rèn)單上簽字，確認(rèn)本單位負(fù)責(zé)的項(xiàng)目已準(zhǔn)備完畢。上午10：00整，華東院長甸項(xiàng)目經(jīng)理黃東軍代表華東院最后在巖塞爆破確認(rèn)單上鄭重簽字。隨即，爆破總指揮、長甸改造建設(shè)處李伯君處長宣布爆破進(jìn)入倒計(jì)時(shí)。10分鐘、5分鐘、1分鐘……隨著爆破時(shí)刻的不斷臨近，大家的心越揪越緊，他們幾乎是屏住呼吸，眼睛一眨不眨盯著顯示屏上不同方向顯示的巖塞掌子面。

　　“5、4、3、2、1，起爆!”爆破總指揮一聲令下，10：26整，工作人員啟動(dòng)爆破按鈕，一瞬間，2840公斤炸藥分毫秒順利起爆，在爆破強(qiáng)有力的沖擊波作用下，顯示屏上巖塞掌子面在1秒鐘內(nèi)十?dāng)?shù)道紅光連續(xù)閃過，隨后距掌子面最近的監(jiān)視儀被炸毀、信號(hào)消失。布置在集渣坑內(nèi)距巖塞稍遠(yuǎn)的另外2臺(tái)監(jiān)視儀則清晰完整記錄了爆破產(chǎn)生的全過程，只見飛石四濺，翻騰的水浪呼嘯而來，瞬間填滿了整個(gè)集渣坑的畫面。

　　成功了!成功了!!

　　長甸電站改造工程水下進(jìn)水口巖塞爆破成功了!!!

　　那一刻，無盡的喜悅充塞所有在場所有人的心房，他們激動(dòng)地不能自己，相互擊掌、歡呼、擁抱，這些年屆不惑，平素嚴(yán)謹(jǐn)穩(wěn)重的各單位負(fù)責(zé)人，此刻似乎都回到天真的少年時(shí)代，如此不加掩飾的表達(dá)情感，如此情不自禁的歡呼雀躍……

　　“為了這驚天一爆，華東院長甸設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)整整等待、戰(zhàn)斗了10多年啊!”華東院項(xiàng)目經(jīng)理黃東軍不無感慨地這樣對記者說。

　　十年磨一劍

　　時(shí)光倒回到2001年前后。當(dāng)時(shí)，華東院在華東地區(qū)浙閩皖贛可開發(fā)的常規(guī)水電站幾乎殆盡，西部市場還看不到前景，華東院的發(fā)展進(jìn)入最為艱難的時(shí)期。

　　2001年10月，華東院院通過投標(biāo)取得長甸改造項(xiàng)目，這成為華東院首次真正意義上走出華東，進(jìn)入東北市場具有標(biāo)志性意義的項(xiàng)目。院領(lǐng)導(dǎo)高度重視，下決心要將長甸項(xiàng)目做好，樹立起華東院的品牌，藉此擴(kuò)大華東院在東北市場的知名度。院成立了以副院長曹春江為項(xiàng)目經(jīng)理，何世海為設(shè)總的項(xiàng)目班子。

　　拿到長甸項(xiàng)目不易，要把長甸項(xiàng)目做成功更難。根據(jù)工程目標(biāo)和當(dāng)?shù)匾延械慕ㄖ锊贾煤偷匦螚l件，長甸改造工程引水系統(tǒng)的總體布置方案幾乎是唯一的。擬定的發(fā)電引水進(jìn)水口位于水豐水庫正常蓄水位以下數(shù)十米，且位于水豐水庫建庫前主河道上，庫水深達(dá)90多米，水庫總庫容將近150億立方米，不可能大幅度降低庫水位。因此，不可能按常規(guī)的方式通過修建施工圍堰形成干地條件進(jìn)行進(jìn)水口施工。

　　擺在華東院設(shè)計(jì)人員面前的唯一選擇是：采用一種特殊的設(shè)計(jì)方案，將引水隧洞開挖至庫底，預(yù)留一定厚度的巖體(即巖塞)，待下游隧洞完建后，一次性爆除預(yù)留的巖塞，使隧洞與水庫貫通，即巖塞進(jìn)水口。巖塞進(jìn)水口在國內(nèi)工程實(shí)例很有限，從事過巖塞爆破的單位和人員也屈指可數(shù)。

　　項(xiàng)目設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)必須要解決華東院從來沒有接觸過的巖塞爆破問題，這些問題包括了要保證巖塞進(jìn)水口地形測量準(zhǔn)確無誤、進(jìn)水口要布置在地質(zhì)條件良好的區(qū)域、巖塞爆破之前要確保巖塞體穩(wěn)定、巖塞體要保證一次起爆成功、進(jìn)水口成型必須滿足電站永久運(yùn)行、爆渣不能抵達(dá)閘門底檻、進(jìn)水口上方巖體不能坍塌堵塞進(jìn)水口等等。

　　這是華東院第一次開展巖塞進(jìn)水口設(shè)計(jì)，無數(shù)的困難擺在設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)面前。沒有巖塞進(jìn)水口設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)就從零開始邊學(xué)邊做。他們一邊查閱資料，借助當(dāng)時(shí)剛剛興起的互聯(lián)網(wǎng)追蹤國際技術(shù)前沿，一邊向從事過巖塞爆破的單位學(xué)習(xí)請教，不放過任何一次學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，就是來華東院做客的外國專家也不放過，聽說有一位專家從事過巖塞爆破，設(shè)計(jì)人員抓住機(jī)會(huì)貼身緊逼，請教、索取資料，了解掌握了國外氣墊式爆破原理和基本計(jì)算原理、計(jì)算方法;派出技術(shù)人員專程到長江科學(xué)院爆破所學(xué)習(xí)過程中，提出帶中導(dǎo)洞的全排孔爆破方案(該方案也是最終采用的爆破方案)。項(xiàng)目設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)以最大的努力和堅(jiān)持投入到水下巖塞進(jìn)水口設(shè)計(jì)研究工作中。他們一點(diǎn)一滴積累相關(guān)知識(shí)，逐漸弄懂掏槽孔、主爆孔、氣墊、氣泡帷幕等等一系列他們原本陌生的概念，并系統(tǒng)分析了靴式集渣坑和斜坡式集渣坑的優(yōu)缺點(diǎn)，了解了藥室爆破和全排孔爆破的關(guān)鍵所在……

　　侯靖、何世海、周垂一等技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)頂層設(shè)計(jì)、大膽決策，決定采用國際上最先進(jìn)的氣墊式聚渣爆破、集渣坑采用斜坡式布置，巖塞采用全排孔爆破方案。長甸巖塞平均直徑達(dá)12.3米，巖塞平均厚度達(dá)到12米以上，國內(nèi)之前采用全排孔爆破方案的巖塞最大直徑只有6米，華東院提出的這個(gè)設(shè)計(jì)方案，一下子將國內(nèi)全排孔巖塞爆破的直徑提高了2倍多，面積擴(kuò)大了4倍多，就是國外文獻(xiàn)資料上也沒有查閱到這么大的巖塞采用全排孔爆破的工程報(bào)道。

　　2011年長甸改造項(xiàng)目主體工程開工后，引水隧洞開挖逐步向水庫底部挺進(jìn)，巖塞問題迫在眉睫，必須解決!院領(lǐng)導(dǎo)立下軍令狀，一定要使項(xiàng)目取得突破性進(jìn)展。為此，不惜成本加大投入，依托長甸改造項(xiàng)目，華東院花費(fèi)幾百萬元巨資組織開展《水電站水下巖塞進(jìn)水口關(guān)鍵技術(shù)研究》科技攻關(guān)，并多方尋求支持和幫助。從委托協(xié)作單位再次開展氣墊式斜坡集渣坑巖塞爆破水工模型試驗(yàn)、開展集渣坑開挖及巖塞體穩(wěn)定分析，再到?jīng)Q定組團(tuán)到北歐某巖塞爆破工程經(jīng)驗(yàn)豐富的國家取經(jīng)(這次取經(jīng)由于國外公司苛刻的條件和傲慢的態(tài)度未能成行)……這一系列的舉措都為了一個(gè)共同的目標(biāo)——論證巖塞爆破設(shè)計(jì)方案的可行性和可靠性。

　　以黃東軍、陳煒旻、鄔志、王瑞貴、吳澤錦、徐江濤等為骨干的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)一頭扎進(jìn)項(xiàng)目中。長甸團(tuán)隊(duì)博采眾長、匯集雄厚的專業(yè)力量和集體智慧進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新;他們不放過任何細(xì)節(jié)，一再精益求精，從不避諱觀點(diǎn)的交鋒，常常為一個(gè)問題爭得面紅耳赤，在爭論和理解中前進(jìn)和深入;他們一邊創(chuàng)新設(shè)想，一邊謹(jǐn)慎論證，以科學(xué)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度推進(jìn)項(xiàng)目的實(shí)施。先后提出將巖塞地質(zhì)探硐改建為錨固灌漿洞，對巖塞體圍巖進(jìn)行預(yù)灌漿加固，利用預(yù)應(yīng)力錨索加固巖塞上方不穩(wěn)定巖體，提出在調(diào)壓井內(nèi)布置攔污柵技術(shù)方案。2011年11月，長甸巖塞設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過充分的論證，完成的《長甸改造工程水下巖塞進(jìn)水口設(shè)計(jì)專題報(bào)告》順利通過了水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院的審查，標(biāo)志著推薦的進(jìn)水口設(shè)計(jì)方案和巖塞爆破方案可以付諸實(shí)施。

　　從2001年到2011年，整整十年時(shí)間里，華東院長甸項(xiàng)目設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)付出的艱辛和努力終于為巖塞爆破的實(shí)施迎來希望的曙光。

　　那些日日夜夜

　　2012年～2013年，承擔(dān)巖塞爆破施工的中水六局和分包巖塞爆破專項(xiàng)設(shè)計(jì)的長江科學(xué)院，對華東院巖塞爆破整體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)化。期間還進(jìn)行了多次爆破材料試驗(yàn)，在引水隧洞內(nèi)完成全斷面巖塞爆破模擬試驗(yàn)。并先后完成巖塞體圍巖預(yù)灌漿、巖塞體上方不穩(wěn)定巖體錨固、集渣坑開挖襯砌和巖塞連接段開挖襯砌，為最終實(shí)施巖塞爆破鋪平了道路。

　　2014年3月26日，從巖塞爆破第一個(gè)爆破孔開始施工，到6月16日巖塞爆破成功，華東院長甸設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在黃東軍的帶領(lǐng)下，和中水六局、長江科學(xué)院、東勘院監(jiān)理等參建單位，經(jīng)歷了終生難忘的80個(gè)日日夜夜!

　　巖塞爆破對水庫水位有要求，水位越低越有利，加上巖塞體連接段在年初已挖除，剩下的12m厚巖塞體不足以抵擋水庫高水位的壓力，巖塞體無法安全渡汛。因此，巖塞爆破必須在鴨綠江的主汛期來臨之前完成，留給巖塞爆破施工的時(shí)間只有3個(gè)月左右。

　　巖塞體像一個(gè)傾斜放置的圓臺(tái)，在庫岸上投影有160多平方米，地形凹凸不平，每個(gè)爆破孔的方向和長度都不一致。華東院發(fā)揮三維設(shè)計(jì)優(yōu)勢，建立了掌子面、地形和爆破孔三維模型，把每個(gè)爆破孔的參數(shù)準(zhǔn)確無誤地提供給施工單位，并根據(jù)每天的鉆孔進(jìn)展，將有關(guān)參數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)整提供給參建各方。

　　由于爆破鉆孔是24小時(shí)不停頓進(jìn)行的，為確保巖塞爆破孔鉆孔質(zhì)量，滿足巖塞爆破要求，華東院、業(yè)主、監(jiān)理、長江科學(xué)院、中水六局技術(shù)人員組織巖塞爆破鉆孔驗(yàn)收組，24小時(shí)值班待命，隨時(shí)驗(yàn)收開鉆前鉆桿方位角和鉆孔完成后各項(xiàng)指標(biāo)。布置在引水隧洞事故閘門井后的巖塞爆破臨時(shí)堵頭澆筑完成后，人員只能從檢修閘門井進(jìn)入，閘門井垂直高度達(dá)98米，只能通過一個(gè)簡易吊藍(lán)上下。從巖塞掌子面涌出的是水庫深處的庫水，溫度只有7、8度，倒懸的掌子面下人員幾乎無處可躲，即使穿著雨衣，時(shí)間一長，身上也慢慢濕透了。長甸項(xiàng)目的設(shè)代人員沈明、鄔志、范振飛、任朱和、孔德帥等沒有一個(gè)人面對這樣的境況露出怯意，每次鉆孔驗(yàn)收時(shí)，要在巖塞掌子面呆上1到2個(gè)小時(shí)，有時(shí)一個(gè)晚上要下去2、3次，每下去一次，都是對每個(gè)人的心理和生理的考驗(yàn)，但沒有人因此推卻。

　　5月18日，經(jīng)歷時(shí)50多天的不分日夜的奮戰(zhàn)，巖塞爆破孔終于施工完成。隨即開始中導(dǎo)洞開挖，此時(shí)巖塞體以上庫水仍有40多米深，在僅有12米厚的巖塞體上，再開挖4米深的中導(dǎo)洞，無疑是在虎口上拔牙。此時(shí)掌子面滲水量已逐步增大，80多平方米倒懸43度巖塞掌子面開挖暴露已有半年多了，無任何支護(hù)措施，常常有掉塊現(xiàn)象。在這種狀態(tài)下，還能否按設(shè)計(jì)要求在巖塞體上繼續(xù)按開挖中導(dǎo)洞?不開挖中導(dǎo)洞，巖塞爆破能否成功?

　　參建各方心里都沒底，專門請到工地咨詢的專家誰都不下明確的結(jié)論。項(xiàng)目經(jīng)理黃東軍、地質(zhì)負(fù)責(zé)人范振飛憑他們多年來對這個(gè)巖塞體觀測了解，力排眾議，堅(jiān)持按設(shè)計(jì)要求開挖中導(dǎo)洞施工，并擬定了具體的施工步驟和要求，提交參建各方實(shí)施。

　　4米深的中導(dǎo)洞開挖共放了7炮，每放一炮后，不管的是白天還是深夜，黃東軍、范振飛都下到巖塞施工工作面，觀測掌子面地質(zhì)條件、漏水情況，決定下一炮能否繼續(xù)放。開挖到一半時(shí)，掌子面出現(xiàn)一條裂隙，部分參建單位認(rèn)為將出現(xiàn)重大險(xiǎn)情，不宜繼續(xù)開挖。范振飛、黃東軍立即進(jìn)入掌子面查看，根據(jù)掌子面呈現(xiàn)的現(xiàn)象，結(jié)合前期地質(zhì)勘探結(jié)果，判斷這是節(jié)理帶松弛引起的表面裂縫，他們在現(xiàn)場提出利用已有的爆破孔，安放炸藥將有裂隙的巖體爆破清除。果然，爆破后掌子面并沒有發(fā)現(xiàn)新的裂縫，中導(dǎo)洞開挖得以繼續(xù)進(jìn)行。

　　6月4日，巖塞爆破開始試裝藥，裝藥歷時(shí)5天4夜;6月11日凌晨，爆破網(wǎng)絡(luò)連線結(jié)束，開始撤退;晚上19：40集渣坑開始充水。

　　華東院后方總部時(shí)刻關(guān)心長甸巖塞設(shè)計(jì)與施工進(jìn)展，院總工程師吳關(guān)葉、副院長侯靖多次聽取項(xiàng)目匯報(bào)，提出重要決策意見。院生產(chǎn)技術(shù)管理部也多次組織專家到現(xiàn)場進(jìn)行巡視。6月13日，副院總胡賽華率院工作組來到工地參與巖塞爆破最后工作。

　　在4天5夜集渣坑充水、補(bǔ)氣過程中，項(xiàng)目部組織設(shè)代人員全程跟蹤觀測。黃東軍、陳煒旻更是時(shí)刻提著一顆心，后半夜還多次到現(xiàn)場查看充水情況，根據(jù)充水進(jìn)展，反復(fù)推算合適的爆破水位，組合工況和爆破時(shí)機(jī)……

　　6月16日上午10：26，鴨綠江畔終于響起了“驚天一爆”!

　　這是一次完美的爆破。經(jīng)檢查，爆破形成的進(jìn)水口體型與設(shè)計(jì)體型相符;集渣坑內(nèi)堆渣形態(tài)與水工模型相符;事故閘門前沒有爆渣，閘門在爆破后順利下底;臨時(shí)堵頭拆除后閘門底檻沒有明顯漏水……

　　這更是一次終生難忘的經(jīng)歷。在爆破現(xiàn)場，巨大的喜悅，讓很多參與該項(xiàng)目的團(tuán)隊(duì)成員眼眶濕潤了，成功的喜悅和幸福的體驗(yàn)交織在心底。他們說，能參與到這樣的項(xiàng)目來，能親歷這樣的場面，所有的辛勞和努力都值得了!

　　2014年7月10日，長甸改造工程引水系統(tǒng)充水驗(yàn)收工作會(huì)議在沈陽召開。曾在2011年主持巖塞專題報(bào)告審查的老總，碰巧擔(dān)任此次驗(yàn)收委員會(huì)主任。驗(yàn)收會(huì)上，他用了一句“這是中國人值得驕傲的事”來表達(dá)對巖塞成功爆破的贊譽(yù)。2014年9月2日，長甸改造工程首臺(tái)機(jī)組順利并網(wǎng)發(fā)電。

　　長甸電站改造工程水下進(jìn)水口巖塞爆破的成功，標(biāo)志著這一具有世界級(jí)水平的水下巖塞進(jìn)水口順利完成，也標(biāo)志著我國水下巖塞進(jìn)水口技術(shù)水平進(jìn)入國際先進(jìn)水平，將成為華東院水電建設(shè)史上又一個(gè)嶄新的亮點(diǎn)!