为了这“惊天一爆”

—长甸改造工程水下进水口岩塞爆破设计历程侧记

发布日期：2015-02-10来源：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司编辑：靳明伟

[摘要]

　　这是一个会让很多人记忆一辈子的壮观场景：一阵春雷似的低沉轰鸣从水下40米处传出，顿时，大地颤抖、空气振荡，水面升起近20米高的水柱，恰似蛟龙腾跃吐水，水体上下振荡，不断交换，一朵直径数百米的巨大水花如蘑菇云一般，簇拥着、推挤着，一环环的波浪不断地向外扩散，水面久久不能平静……

　　时间：2014年6月16日上午10：26

　　地点：辽宁省丹东市宽甸满族自治县水丰水库

　　事件：长甸电站改造工程水下进水口岩塞爆破

　　无尽的喜悦

　　2014年6月16日，临近夏至的一天，是中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司(以下简称华东院)长甸改造工程设计团队永远无法忘怀的一天。

　　凌晨3：30，位于祖国东北部边境的辽宁省丹东市宽甸满族自治县水丰水库却已天色大亮，水库右岸的长甸电站改造工程水下进水口岩塞爆破指挥所内，忙碌了一个通宵的人们并没有一丝的倦意。在经过连续10天不分昼夜的装药、联网、撤退、充水后，华东院、中水六局、长江科学院等各参建单位工作人员正在紧张地进行着爆破前的最后准备工作。

　　水下进水口岩塞爆破对大部分人来说是第一次，在场的华东院副院总胡赛华和长甸项目岩塞设计团队黄东军、陈炜旻、范振飞、沈明、王瑞贵等人一夜未眠，一颗心一直提在嗓子眼上，激动、担忧、焦虑种种情绪在心中翻腾，他们时而紧盯显示屏显示的水位、气压等实时数据，时而在电脑上根据这些数据推算最佳爆破时机。东北电网公司董恩伏副总经理，中水六局扬成文总工一大早就来到现指导、观摩。

　　上午9：30开始，长甸改造建设处、中水六局、中水二局、长江科学院、东勘院监理等负责人陆续代表本单位在岩塞爆破确认单上签字，确认本单位负责的项目已准备完毕。上午10：00整，华东院长甸项目经理黄东军代表华东院最后在岩塞爆破确认单上郑重签字。随即，爆破总指挥、长甸改造建设处李伯君处长宣布爆破进入倒计时。10分钟、5分钟、1分钟……随着爆破时刻的不断临近，大家的心越揪越紧，他们几乎是屏住呼吸，眼睛一眨不眨盯着显示屏上不同方向显示的岩塞掌子面。

　　“5、4、3、2、1，起爆!”爆破总指挥一声令下，10：26整，工作人员启动爆破按钮，一瞬间，2840公斤炸药分毫秒顺利起爆，在爆破强有力的冲击波作用下，显示屏上岩塞掌子面在1秒钟内十数道红光连续闪过，随后距掌子面最近的监视仪被炸毁、信号消失。布置在集渣坑内距岩塞稍远的另外2台监视仪则清晰完整记录了爆破产生的全过程，只见飞石四溅，翻腾的水浪呼啸而来，瞬间填满了整个集渣坑的画面。

　　成功了!成功了!!

　　长甸电站改造工程水下进水口岩塞爆破成功了!!!

　　那一刻，无尽的喜悦充塞所有在场所有人的心房，他们激动地不能自己，相互击掌、欢呼、拥抱，这些年届不惑，平素严谨稳重的各单位负责人，此刻似乎都回到天真的少年时代，如此不加掩饰的表达情感，如此情不自禁的欢呼雀跃……

　　“为了这惊天一爆，华东院长甸设计团队整整等待、战斗了10多年啊!”华东院项目经理黄东军不无感慨地这样对记者说。

　　十年磨一剑

　　时光倒回到2001年前后。当时，华东院在华东地区浙闽皖赣可开发的常规水电站几乎殆尽，西部市场还看不到前景，华东院的发展进入最为艰难的时期。

　　2001年10月，华东院院通过投标取得长甸改造项目，这成为华东院首次真正意义上走出华东，进入东北市场具有标志性意义的项目。院领导高度重视，下决心要将长甸项目做好，树立起华东院的品牌，藉此扩大华东院在东北市场的知名度。院成立了以副院长曹春江为项目经理，何世海为设总的项目班子。

　　拿到长甸项目不易，要把长甸项目做成功更难。根据工程目标和当地已有的建筑物布置和地形条件，长甸改造工程引水系统的总体布置方案几乎是唯一的。拟定的发电引水进水口位于水丰水库正常蓄水位以下数十米，且位于水丰水库建库前主河道上，库水深达90多米，水库总库容将近150亿立方米，不可能大幅度降低库水位。因此，不可能按常规的方式通过修建施工围堰形成干地条件进行进水口施工。

　　摆在华东院设计人员面前的唯一选择是：采用一种特殊的设计方案，将引水隧洞开挖至库底，预留一定厚度的岩体(即岩塞)，待下游隧洞完建后，一次性爆除预留的岩塞，使隧洞与水库贯通，即岩塞进水口。岩塞进水口在国内工程实例很有限，从事过岩塞爆破的单位和人员也屈指可数。

　　项目设计团队必须要解决华东院从来没有接触过的岩塞爆破问题，这些问题包括了要保证岩塞进水口地形测量准确无误、进水口要布置在地质条件良好的区域、岩塞爆破之前要确保岩塞体稳定、岩塞体要保证一次起爆成功、进水口成型必须满足电站永久运行、爆渣不能抵达闸门底槛、进水口上方岩体不能坍塌堵塞进水口等等。

　　这是华东院第一次开展岩塞进水口设计，无数的困难摆在设计团队面前。没有岩塞进水口设计经验，设计团队就从零开始边学边做。他们一边查阅资料，借助当时刚刚兴起的互联网追踪国际技术前沿，一边向从事过岩塞爆破的单位学习请教，不放过任何一次学习的机会，就是来华东院做客的外国专家也不放过，听说有一位专家从事过岩塞爆破，设计人员抓住机会贴身紧逼，请教、索取资料，了解掌握了国外气垫式爆破原理和基本计算原理、计算方法;派出技术人员专程到长江科学院爆破所学习过程中，提出带中导洞的全排孔爆破方案(该方案也是最终采用的爆破方案)。项目设计团队以最大的努力和坚持投入到水下岩塞进水口设计研究工作中。他们一点一滴积累相关知识，逐渐弄懂掏槽孔、主爆孔、气垫、气泡帷幕等等一系列他们原本陌生的概念，并系统分析了靴式集渣坑和斜坡式集渣坑的优缺点，了解了药室爆破和全排孔爆破的关键所在……

　　侯靖、何世海、周垂一等技术领导顶层设计、大胆决策，决定采用国际上最先进的气垫式聚渣爆破、集渣坑采用斜坡式布置，岩塞采用全排孔爆破方案。长甸岩塞平均直径达12.3米，岩塞平均厚度达到12米以上，国内之前采用全排孔爆破方案的岩塞最大直径只有6米，华东院提出的这个设计方案，一下子将国内全排孔岩塞爆破的直径提高了2倍多，面积扩大了4倍多，就是国外文献资料上也没有查阅到这么大的岩塞采用全排孔爆破的工程报道。

　　2011年长甸改造项目主体工程开工后，引水隧洞开挖逐步向水库底部挺进，岩塞问题迫在眉睫，必须解决!院领导立下军令状，一定要使项目取得突破性进展。为此，不惜成本加大投入，依托长甸改造项目，华东院花费几百万元巨资组织开展《水电站水下岩塞进水口关键技术研究》科技攻关，并多方寻求支持和帮助。从委托协作单位再次开展气垫式斜坡集渣坑岩塞爆破水工模型试验、开展集渣坑开挖及岩塞体稳定分析，再到决定组团到北欧某岩塞爆破工程经验丰富的国家取经(这次取经由于国外公司苛刻的条件和傲慢的态度未能成行)……这一系列的举措都为了一个共同的目标——论证岩塞爆破设计方案的可行性和可靠性。

　　以黄东军、陈炜旻、邬志、王瑞贵、吴泽锦、徐江涛等为骨干的设计团队一头扎进项目中。长甸团队博采众长、汇集雄厚的专业力量和集体智慧进行技术创新;他们不放过任何细节，一再精益求精，从不避讳观点的交锋，常常为一个问题争得面红耳赤，在争论和理解中前进和深入;他们一边创新设想，一边谨慎论证，以科学和严谨的态度推进项目的实施。先后提出将岩塞地质探硐改建为锚固灌浆洞，对岩塞体围岩进行预灌浆加固，利用预应力锚索加固岩塞上方不稳定岩体，提出在调压井内布置拦污栅技术方案。2011年11月，长甸岩塞设计团队经过充分的论证，完成的《长甸改造工程水下岩塞进水口设计专题报告》顺利通过了水电水利规划设计总院的审查，标志着推荐的进水口设计方案和岩塞爆破方案可以付诸实施。

　　从2001年到2011年，整整十年时间里，华东院长甸项目设计团队付出的艰辛和努力终于为岩塞爆破的实施迎来希望的曙光。

　　那些日日夜夜

　　2012年～2013年，承担岩塞爆破施工的中水六局和分包岩塞爆破专项设计的长江科学院，对华东院岩塞爆破整体设计方案进行进一步的细化。期间还进行了多次爆破材料试验，在引水隧洞内完成全断面岩塞爆破模拟试验。并先后完成岩塞体围岩预灌浆、岩塞体上方不稳定岩体锚固、集渣坑开挖衬砌和岩塞连接段开挖衬砌，为最终实施岩塞爆破铺平了道路。

　　2014年3月26日，从岩塞爆破第一个爆破孔开始施工，到6月16日岩塞爆破成功，华东院长甸设计团队在黄东军的带领下，和中水六局、长江科学院、东勘院监理等参建单位，经历了终生难忘的80个日日夜夜!

　　岩塞爆破对水库水位有要求，水位越低越有利，加上岩塞体连接段在年初已挖除，剩下的12m厚岩塞体不足以抵挡水库高水位的压力，岩塞体无法安全渡汛。因此，岩塞爆破必须在鸭绿江的主汛期来临之前完成，留给岩塞爆破施工的时间只有3个月左右。

　　岩塞体像一个倾斜放置的圆台，在库岸上投影有160多平方米，地形凹凸不平，每个爆破孔的方向和长度都不一致。华东院发挥三维设计优势，建立了掌子面、地形和爆破孔三维模型，把每个爆破孔的参数准确无误地提供给施工单位，并根据每天的钻孔进展，将有关参数动态调整提供给参建各方。

　　由于爆破钻孔是24小时不停顿进行的，为确保岩塞爆破孔钻孔质量，满足岩塞爆破要求，华东院、业主、监理、长江科学院、中水六局技术人员组织岩塞爆破钻孔验收组，24小时值班待命，随时验收开钻前钻杆方位角和钻孔完成后各项指标。布置在引水隧洞事故闸门井后的岩塞爆破临时堵头浇筑完成后，人员只能从检修闸门井进入，闸门井垂直高度达98米 ，只能通过一个简易吊蓝上下。从岩塞掌子面涌出的是水库深处的库水，温度只有7、8度，倒悬的掌子面下人员几乎无处可躲，即使穿着雨衣，时间一长，身上也慢慢湿透了。长甸项目的设代人员沈明、邬志、范振飞、任朱和、孔德帅等没有一个人面对这样的境况露出怯意，每次钻孔验收时，要在岩塞掌子面呆上1到2个小时，有时一个晚上要下去2、3次，每下去一次，都是对每个人的心理和生理的考验，但没有人因此推却。

　　5月18日，经历时50多天的不分日夜的奋战，岩塞爆破孔终于施工完成。随即开始中导洞开挖，此时岩塞体以上库水仍有40多米深，在仅有12米厚的岩塞体上，再开挖4米深的中导洞，无疑是在虎口上拔牙。此时掌子面渗水量已逐步增大，80多平方米倒悬43度岩塞掌子面开挖暴露已有半年多了，无任何支护措施，常常有掉块现象。在这种状态下，还能否按设计要求在岩塞体上继续按开挖中导洞?不开挖中导洞，岩塞爆破能否成功?

　　参建各方心里都没底，专门请到工地咨询的专家谁都不下明确的结论。项目经理黄东军、地质负责人范振飞凭他们多年来对这个岩塞体观测了解，力排众议，坚持按设计要求开挖中导洞施工，并拟定了具体的施工步骤和要求，提交参建各方实施。

　　4米深的中导洞开挖共放了7炮，每放一炮后，不管的是白天还是深夜，黄东军、范振飞都下到岩塞施工工作面，观测掌子面地质条件、漏水情况，决定下一炮能否继续放。开挖到一半时，掌子面出现一条裂隙，部分参建单位认为将出现重大险情，不宜继续开挖。范振飞、黄东军立即进入掌子面查看，根据掌子面呈现的现象，结合前期地质勘探结果，判断这是节理带松弛引起的表面裂缝，他们在现场提出利用已有的爆破孔，安放炸药将有裂隙的岩体爆破清除。果然，爆破后掌子面并没有发现新的裂缝，中导洞开挖得以继续进行。

　　6月4日，岩塞爆破开始试装药，装药历时5天4夜;6月11日凌晨，爆破网络连线结束，开始撤退;晚上19：40集渣坑开始充水。

　　华东院后方总部时刻关心长甸岩塞设计与施工进展，院总工程师吴关叶、副院长侯靖多次听取项目汇报，提出重要决策意见。院生产技术管理部也多次组织专家到现场进行巡视。6月13日，副院总胡赛华率院工作组来到工地参与岩塞爆破最后工作。

　　在4天5夜集渣坑充水、补气过程中，项目部组织设代人员全程跟踪观测。黄东军、陈炜旻更是时刻提着一颗心，后半夜还多次到现场查看充水情况，根据充水进展，反复推算合适的爆破水位，组合工况和爆破时机……

　　6月16日上午10：26，鸭绿江畔终于响起了“惊天一爆”!

　　这是一次完美的爆破。经检查，爆破形成的进水口体型与设计体型相符;集渣坑内堆渣形态与水工模型相符;事故闸门前没有爆渣，闸门在爆破后顺利下底;临时堵头拆除后闸门底槛没有明显漏水……

　　这更是一次终生难忘的经历。在爆破现场，巨大的喜悦，让很多参与该项目的团队成员眼眶湿润了，成功的喜悦和幸福的体验交织在心底。他们说，能参与到这样的项目来，能亲历这样的场面，所有的辛劳和努力都值得了!

　　2014年7月10日，长甸改造工程引水系统充水验收工作会议在沈阳召开。曾在2011年主持岩塞专题报告审查的老总，碰巧担任此次验收委员会主任。验收会上，他用了一句“这是中国人值得骄傲的事”来表达对岩塞成功爆破的赞誉。2014年9月2日，长甸改造工程首台机组顺利并网发电。

　　长甸电站改造工程水下进水口岩塞爆破的成功，标志着这一具有世界级水平的水下岩塞进水口顺利完成，也标志着我国水下岩塞进水口技术水平进入国际先进水平，将成为华东院水电建设史上又一个崭新的亮点!

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