211工程水下岩塞爆破

完成时间：1971年

工程地点：辽宁省开原县清河水库

完成单位：东北电力局211指挥部、东北电力设计院、辽宁省水利建设一团、东北水利水电勘测设计院、水电部水电施工研究所、中科院力学所、长江科学院、水利水电科学研究院

项目主持人及参加人员：高玉峰、孙祖培、蒋相泰、刘殿中、郝志信、王文斌等

撰稿人：刘殿中

211工程水下岩塞爆破是我国第一例水下岩塞365体育。岩塞外表面中心水深20m，岩塞设计厚12m，其中7．5～85m为风化程度较轻的花岗岩，表层3．5～4．5m为风化半风化花岗岩，断面呈马蹄形，跨度6．0m，设计“王”字形小硐室，配合水下钻孔，周边预裂孔，实际用药量1190．4kg，爆破石方710m³。实现了爆通、成型、边坡稳定，口部水工建筑物安全的要求，为我国岩塞365体育开了先河。

211工程需从清河水库抽取冷却用水，用水量为8m³／s。考虑工程的隐秘性，泵房建于库边山体中，取水口设计最低标高为105．00m，(爆破时水库水位128．0m)，取水口距大坝750m。该工程于1971年爆破成功。当时，被水电部列为重点项目，拨专款20万元进行现场试验研究，作为一个综合性科研课题进行攻关。

因当时正值“文革”时期，国外技术资料很少，所以基本上依靠“自力更生”。分析该工程的复杂程度，认为有五个难点：施工安全；爆破成型；边坡稳定；岩渣处置；口部水工建筑物安全。

为保证第一个水下岩塞365体育“万无一失”，针对以上五个问题进行了系列模型试验和两次1：1现场试验。

模型试验主要观测开口形状，聚渣坑形状及爆破水头对爆破时口部水流形态、水锤作用及爆渣流态的影响，为进水口水工设计及爆破水位控制提供依据，按1：20的比例建立模型，取得了非常有价值的数据。

为实施1：1现场试验，在水库边的一个小山沟建了一个水池(挡水坝高10．0m，用水泵将水库的水抽到坝内形成水池)，在小山沟两侧布置两个1：1的岩塞，水头可达9．0m，其中一个采用硐室爆破方案，另一个采用深孔爆破方案，聚渣坑布置与实际进水口的聚渣坑一致。实验结果是深孔爆破方案因施工机具误差大而没有爆通，硐室方案达到了爆通、成型、安全的要求，并为水下硐室开挖提供了技术储备。

实际采用的设计方案如图1所示。

岩塞形态为马蹄形断面斜井加喇叭口，斜井跨度6．1m，周边布妒ф40mm预裂孔。总方量710m³，厚12m，其中风化层和半风化层厚3．5～4．5m，基本完好的岩石厚达7．5～8．5m。岩塞进口的进水最低标高为105．0m，爆破时库水位为128．0m。

进水口水工建筑物包括聚渣坑、水工洞、闸门井和井后混凝土塞。聚渣坑采用加强钢筋混凝土顶拱，边墙喷锚加固跨度6．0m，长12m，深15m，拱下容渣量710m³。水工洞为ф2.2m圆洞，钢筋混凝土衬砌。平板闸门，爆破时将闸门提起在门后2．0m处用素混凝土堵塞(厚2．0m)阻止水石流冲入泵房，爆后下闸门拆除堵塞。

爆破方案分三部分：主要部分是双层“王”字形药室，共装12个集中药包，单药包装药量少于100kg，两个布药层的当中，布一个集中药包，以保证爆通，装药量100kg；风化岩中布三个ф108mm钻孔，单孔装药30～50kg；斜井周边布预裂孔，ф40mm，孔深3．0m，间距35cm，共布50孔，每孔装药450g，共装药22．5kg，总计用62％硝化甘油炸药1190．4kg，爆破方量710m³，平均单耗1．68kg／m³。采用毫秒延时爆破，预裂孔为第一响，深孔为第2响(目的是排除水压和风化岩对主药包爆破的影响)，上部“王”字形布药面的6个小药包为第3响，下部“王”字形布药面的6个小药包为第4响，中间集中药包为第5响。

“王”字形药室施工主要存在防水、排水和导洞稳定两大难题，解决办法是超前孔，限制掘进进尺和爆破药量。对渗水集中的节理裂隙，打引水孔至节理面，然后封堵裂缝使水沿钻孔引出。在开挖过程中，最大渗水量达308L／min；上层导洞顶板的较好岩石厚度最小为2．6m，由于利用了试验洞开挖的技术储备，保证了安全施工。

爆破时水面出现不高的水包，闸门井有不严重的井喷，聚渣坑顶拱预埋的钢筋计、裂隙计和动态应变测试探头均未观察到超标破坏数据，边坡喷混凝土保护层未发现肉眼可见的裂隙。爆后潜水员由闸门井进入聚渣坑检查，坑内聚渣情况与设计很接近，闸前洞内落渣很少，由潜水员清除干净，爆破效果理想。已运行30余年，进口段一直正常工作，对国防工程建设起到了很大的作用。

当时，对岩塞爆破方案和围墙排水正常开挖方案进行了论证性比较，围墙方案二期3年，投资300余万元，水下岩塞爆破工期一年，费用20万元(未计试验费用)。

摘自《中国典型365体育与技术》