摘要：水電站石方爆破施工是一項技術含量高的綜合性工作，施工中須根據路段地形地質、施工機具及工程整體安排等條件選擇適合的爆破技術，進行合理設計和組織施工，對加快工程進度、保證工程質量和施工安全都具有重要的意義。本文通過工程實例具體介紹了爆破膜技術、光面爆破和預裂爆破技術及安全爆破技術在水電站石方爆破中的應用。

　　關鍵詞：爆破,水電站,石方,光面爆破,預裂爆破

　　一、爆破膜技術概述

　　爆破膜技術是我國近幾年在水利水電工程方面應用的一項新技術，它替代了傳統的調壓井進行水錘壓力調節的方式。爆破膜技術能夠對引水系統及機組進行可靠地保護，可廣泛應用于高水頭、長壓力水道的引水式電站中。

　　爆破膜技術的原理為：將一組經過嚴格計算、精密加工的金屬膜片安裝在壓力管道末端，人為的制造一個薄弱環節。當機組停機或甩負荷時，引水系統的水壓力升高達到預定值時，膜片破碎，涌出水流，泄放壓力。如泄水量不夠，隨著導葉的繼續關閉，水壓力再次升高，當再達到預定值時，其它膜片相繼爆破，從而控制引水系統的水壓力在允許范圍內。采用爆破膜裝置在膜片爆破后，關閉閘閥即可更換膜片，成本只有幾元，更換時間一般只需10min，運行維護方便。

　　二、爆破膜技術在水電站爆破施工中的應用

　　(一)工程概況

　　某一級水電站地處高寒山區，冬季最低氣溫近-40度，電站為跨流域引水式電站，經長2 631.87m的引水隧洞及501m的壓力管道引水發電，電站總裝機2×2000kw，設計引水流量3.28m3 /s，設計水頭146m，最大引用水頭166.22m。

　　(二)爆破膜技術的原則及要求

　　為保障爆破膜技術在實際運行中的可靠性，該技術首先在精確計算分析壓力水道及機組的水擊過程。對爆破膜投入使用后，針對各種運行工況，特別是不同水頭下，同負荷組合情況進行調節保證計算，通過各種工況的反復計算，分析比較確定膜片的爆破壓力和最大泄流量，求出壓力水道( 隧洞進口-機組)各點的水擊壓力隨時間變化過程，并確定導葉關閉時間，使壓力水道各點壓力升高值、機組轉速升高值、蝸殼末端壓力升高值、尾水管真空度及機組速率升高值均在允許范圍內。

　　隨后進行仿真計算，確定合理爆破膜組數及管徑，并對爆破膜片進行實驗，將實驗和計算結合起來，優化整定爆破壓力，膜片材質、口徑、厚度等參數，當水擊壓力達到整定值時，膜片能及時爆破。

　　同時為了不過多泄流，在做仿真時，對結合本工程的微機監控要求，自動實現膜片破裂后幾分鐘內閥門自動關閉，此時壓力水道水錘壓力不超過允許值。最后進行膜片爆破后的高速水流消能設計，確定消能設施的最佳方案。

　　(三)具體實施

　　爆破膜裝置布置在壓力管道末端。在最后一個鎮墩的下水平段壓力鋼管分為二支，一支經過轉角45°通向廠房機組，另一支經過轉角6°36"通向爆破膜室。爆破膜室距主廠房10m，室內布置8個膜片，間距1.75m，分別通過直徑0.25m的鋼管與岔管相接，每管分別布置手動蝶閥、電動蝶閥、流量開關、爆破膜及波紋補償器。消能室與閥室下游墻相連，閥室內的8個連接爆破膜的鋼管穿過閥室下游墻后進入消能室，消能室內布置8個錐體消能設施和16 個排水孔，排水孔尺寸60×50cm。

　　當膜片爆破時，高速水流首先經錐管擴散，使水流下降，立墻上的錐體將射流沖擊的集中力分散后，向四周擴散，折回后與射流相撞擊，從而達到消能目的，為防止高速水流的沖刷，在立墻內側襯一層鋼板。泄水渠為梯形斷面結構，底寬4.5m，邊坡1:1.5，采用干砌石護底護坡，膜片爆破后的泄水，通過排水孔進入泄水渠，最終排入河道。爆破膜裝置布置形式如下:

　　三、光面爆破和預裂爆破技術的應用

　　(一)光面爆破和預裂爆破概述

　　在水電工程施工中，光面爆破和預裂爆破所要解決的中心問題是：縮小普通鉆孔爆破法爆破時在炮孔周圍巖體出現的粉碎區，把爆破產生的裂隙減少到最低限度，并使徑向裂隙沿人們所希望的方向發展，達到形成平整開挖面、保護保留巖體的目的。

　　預裂爆破，就是在主體開挖爆破之前，首先爆破布置在設計開挖輪廓線上的深孔藥包，使巖體形成一條沿設計輪廓線延伸的貫穿裂縫，在這條裂縫的“屏蔽”下，再進行主體開挖部分的爆破，從而達到保護開挖線以外保留巖體不受破壞的目的。

　　而光面爆破，則是先爆破主體部位的巖石，然后再利用布置在設計開挖輪廓上的光爆炮孔，將作為保護的“光爆層”炸除，從而形成一個平整的開挖面。在水電施工早期，光面爆破一般用于隧洞開挖中，對隧洞周邊實行控制爆破。在光面爆破技術日益發展的今天，其應用范圍越來越廣，在某些方面光面爆破明顯優于預裂爆破。

　　(二)光面爆破和預裂爆破在水電站施工爆破中的應用

　　1、深孔硬巖永久邊坡開挖

　　在深孔硬巖永久邊坡開挖中，由于硬巖抗壓強度大(飽和抗壓強度1200kg/cm2以上)，需要的線裝藥量大，對于15～20m的深孔預裂在孔底部難以形成理想的預裂縫。如五強溪安裝間邊坡開挖，梯段高度15m，潛孔鉆造孔，孔徑為100mm，預裂孔距為100cm，巖石為砂巖，最大飽和抗壓強度大于1200kg/cm2，底部1m范圍內加大裝藥量，為2000kg/m，爆破后，離孔口三分之二孔深半孔殘留率達80%左右，其余部分則幾乎看不到半孔，這表明底部夾制力太大沒能形成預裂縫。若采用光面爆破則能很好解決這一問題。在五強溪壩前邊坡開挖中，梯段高度同為15m，采用光面爆破，從孔口到孔底半孔殘留率達80%以上，爆破后完全滿足設計要求。

　　2、水工建筑物水平建基面開挖

　　對于水工建筑物緊鄰水平建基面的爆破一般采用水平預裂爆破法，在基礎巖石開挖時，梯段爆破和水平預裂孔同時鉆孔裝藥，水平預裂孔和梯段爆破孔孔底根據不同的地質條件和鉆孔機械預留合適的距離。此法對于大面積的基礎開挖應用較多，施工速度較快。其實水平預裂爆破也有許多不足之處，對于硬巖或地應力較大的地質條件和積水嚴重的基坑，采用水平預裂法達不到防震的目的。

　　在硬巖或地應力大的地質區域和積水較多的基坑采用光面爆破，均可以達到防震的目的，光面爆破爆轟波能量主要朝臨空面方向釋放，光面爆破具有預裂爆破的所有優點，且在許多方面明顯優于預裂爆破，在三峽臨時船閘水平建基面開挖和五強溪電站尾水渠建基面開挖中，均采用了水平光面爆破，取得了良好的爆破效果。

　　四、安全爆破技術在水電站進場公路施工中的應用

　　(一)工程概況

　　某水電站進場公路為二級永久性混凝土路面，是水電站對外交通專用公路。公路等級為二級公路，設計車速60km/h。該地區為泥石流形成區，地質構造簡單。無新構造運動、斷層破碎帶，滑坡、崩塌、巖堆等。沖溝源頭平臺上為較厚的沖洪積松散堆積物、屬第三系(N2)易風化、抗沖刷能力差的砂質粘土巖、半膠結的礫巖。山坡上的殘坡積物，是該區泥石流物質的主要地質來源。

　　爆破地點位于居民區上方50米內的山坡上，水平距離不足100米，爆破點多且分布不均，施工用水用電距離較遠，均在300m以外，且供水、供電極不穩定，由于距離居民區近加之一些特殊條件的限制，只能限于白天施工。

　　由于爆破作業點距離居民區近且山坡坡度大，因此工作面小，不利于大型機械作業，針對陡坡面分面爆破點多的特點，采用人工持手風鉆鉆孔爆破。施工現場選用容量為12m3空壓機兩臺，配備6臺手風鉆同時作業。

　　(二)具體施工流程

　　1、起爆器材的選擇

　　針對爆破物體周圍環境，為避免雜散電流、射頻電流和感應電流以及雷電對爆破網絡的影響，爆破中采用火工雷管引爆導爆索，由導爆索起爆多段非電毫秒雷管，引爆延時網絡系統。

　　2、起爆方式

　　起爆方式為依次傳導爆破。在起爆前做好各個環節的聯接檢查工作，以避免漏接、錯接，將非電毫秒雷管的段次放于孔口以外，便于分段連接與相關工作。

　　3、延期時間的控制

　　延期時間的控制，主要考慮三個方面，一是爆破后產生的震動對周圍建筑物的影響;二是有利于巖石爆破后清理與控制爆破時巖石飛行或移動的方向;三是延期雷管的種類和段別和間隔時間差值。根據現場的特殊環境及安全要求和國家有關爆破安全的有關規定，采用毫秒延期、分段起爆的延時方法。

　　4、路基及石方爆破施工工藝

　　路基及石方爆破施工工藝如下：

　　5、爆破安全措施

　　在每次爆破作業前，對當地居民進行書面通知，宣傳警告，進行人員疏散，確保人員在安全距離以外;爆破中采用定向爆破聯網的方式，確定爆破飛石方向，在聯網封堵結束之后，采用土工布對其頂面進行覆蓋，并在靠居民區方向用竹架板和鋼架管組成防護網，立于爆破點居民區一側，以攔擋飛石。爆破后及時檢查排除有可能存在的安全隱患。爆破過程中與當地衛生所聯系，以防止各種突發事件發生。

　　參考文獻

　　[1]張德明，張志旭，王建.中深孔和淺孔相結合的爆破技術在永久邊坡開挖中的應用[J].爆破，2008.3.

　　[2]何曉明.控制爆破技術在雅礱江錦屏二級水電站導流洞進出口邊坡開挖施工中的應用[J].四川水力發電，2012.10.

　　[3]晏繼杰.小型洞室施工爆破技術應用[J].人民長江，2007.3.

　　[4]涂啟龍.控制爆破技術在水電站廠房基礎石方開挖中的應用[J].科技資訊，2007.19.