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专家分析三峡围堰爆破四大难点如何破解[组图]
2006年6月6日 07:26
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图片说明:爆破示意图

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图片说明:大坝工人正在整理爆破网络线

  三峡工程三期围堰堰内水位5日6时许已充至139.5米高程。至此,爆破前的各项准备工作就绪,6日16时将按计划爆破拆除。记者获悉,将由两人同时按下起爆器引爆围堰。

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  据葛洲坝集团三峡指挥部副指挥长易作成介绍,蒸发、渗漏可能会造成水位下降,为保证爆破时堰内水位在139米以上,充水高出原计划50厘米。

  从5月26日开始,围堰爆破工程陆续开展炸药装填、堰内充水、爆破网络连接、安全监测设备和气泡帷幕设备安装等各项准备工作。此前,这些工作均已提前或按预定计划完成。爆破防护工作也于5日上午结束。

  据爆破设计方长江科学院教授级高级工程师赵根介绍说,围堰将采取“两端炸碎、中段倾倒”方式爆破拆除,整个爆破过程将持续12秒左右。

  全长580米、堰顶高程140米的三期上游围堰,是三峡三期工程重要的临时挡水建筑物,6日16时爆破拆除的范围是,从5号堰块至左连接段480米范围的110米高程以上部分,拆除方量为18万多立方米,爆破实际填装炸药191.3吨,最大爆破水深达38米,爆破难度很大。

  ■揭秘

  四招破解“天下第一爆”

  此次爆破,被媒体称为“天下第一爆”。记者探访爆破现场,设计人员介绍了整个爆破过程的难点及解决方案。

  中国工程爆破协会常务理事张文煊介绍,1992年珠海炮台山工程大爆破,炸药装填总量达到了近1.2万吨;去年创造爆破最大方量的舟山船坞岩坎爆破,爆破方量也仅3.5万方。

  而RCC围堰拆除工程拆除总方量18.6万方、总装药量192吨、水下40米处设置了爆破点、围堰与大坝轴线仅114米、爆破工程在3个月之内完成,这些数字构成了一个史无前例的爆破工程。而最关键的难点在于,在分为左连接段、河床段和右岸坡段的三段爆破网络中,左连接段和右岸坡段将直接炸碎,而河床段将被控制着向背离大坝的堰体外侧倾倒。

  此外,国内国外拆除的多是混凝土心墙外裹砂石的土石围堰,拆除时只是拆除砂石。而三峡三期RCC围堰外部是现浇混凝土,内部为碾压混凝土,拆除难度相当大。

  难点:此次爆破的炸药有何特殊之处?如何能保持在水下仍能顺利引爆?

  方案:四层防护

  葛洲坝集团易普力公司是爆破施工单位。该公司董事长宋领介绍,此次爆破使用了150多吨高威力混装乳化炸药(半成品炸药),这种炸药比常用的二号岩石乳化炸药爆力、爆速、猛度都更强,还不含TNT(三硝基甲苯),不会造成地表水污染。

  监理王斌说,起爆药包都套上了防水袋;填装时,再在炮孔内套入一层高强塑料防水袋,然后装入起爆药包和混装炸药;填装完毕后,再装上空气间隔器,通过自动充气囊充气,形成炸药与外界的隔离;最后,在炮孔涂上特制的刚性堵塞材料。这样的四层防潮措施能够使炸药被淹在32米的水下几天仍能够顺利引爆。

  难点:围堰将在12秒多的时间内完成爆破拆除。怎么能提高爆破延时的精度?

  方案:数码雷管

  易普力公司董事长宋领介绍,为了提高爆破延时的精度,在国内首次使用了数码雷管。

  每个数码雷管里都有一块电脑芯片,用于控制延时;所有雷管都将与编码器连接。一个编码器就像一台掌上游戏机,可控制约200发雷管,起爆时将有18到21个编码器连接到总起爆器上。

  围堰上的1892个爆破孔按层次分布。堰顶上的调度师傅说,打孔原则是前(临水面)深后(临坝面)浅,最深的达30米,最浅的只有4米。

  一根根形似“火腿肠”的炸药被绑在竹片上插进这些爆破孔中。加上堰顶排水孔等,一共有2000多个爆点,由2500多枚数码雷管控制。每枚雷管均由20至60米不等的引线连到各个爆点,再连到一根约600米长、横贯堰顶的主引线上,然后连到编码器,最后连到200多米外的爆破指挥部起爆器上,构成一个精密的起爆网络。

  难点:如何保证堰体向一个方向倾倒?

  方案:三个药室

  秘诀在于,在堰体中的“心脏”地带分别埋藏了三个药室。爆炸后将在围堰外侧大致形成一个三角切口。这个切口,加上围堰内侧水位比外侧高出4米的水位差,将成为控制110米高程以上的河床段堰块向外侧倾倒的决定性因素。

  长江委长江科学院爆破振动所副所长赵根向记者解释了整个爆破倾倒堰块方向控制的原理:在109.7米高程处已经预先挖好了坡面断裂孔,里面也装填了炸药。爆破时,在1、2、3号药室爆炸产生爆破缺口之后,上下堰体会在109.7米高程处分离,利用重力偏心原理形成一个爆破支点;倾倒堰块重心的位置在距上堰面7.5米处,而缺口倾倒的支点在距上堰面10.5米处,这样加上堰内外4米的水位差产生的推力,就使它顺利地向外侧倾倒,从而保证大坝坝体的安全。

  难点:如何保证涌浪、噪声和飞石不给附近的大坝带来影响?

  方案:气泡帷幕

  为了减轻爆破震动对大坝的影响,设计者把炸药药量分了很多段。爆破药量一共192吨,但其中最大的一响也就690公斤,共分了971响。这就相当于就如同将192吨的炸药变成一支971响的鞭炮。

  为了减轻触地震动,堰块和堰块之间还预留了切割缝。这样堰块倾倒的时候,就不是整块倒下去,而是分段一小块一小块地倒下去。在堰前外侧水下,还有8米高的淤沙带,也可以减轻触地震动。

  在大坝防护的最薄弱环节———闸门,设计者们想方设法减弱水中冲击波对它的影响。

  他们的办法是,用空气压缩机把压缩空气经管道输入距大坝轴线上游20米事先安置好的钢管中,这条无缝钢管上钻设了两排直径1.5mm的发射孔,当压缩空气传输过来的时候,气体就通过小孔在水下形成两道气泡帷幕,可以有效减少水下冲击波对大坝和闸门的影响。

  “因为气泡中有气体,气体受外力挤压变形就能吸收能量。”如果气泡帷幕能达到消耗30%-60%冲击波的能量,就能有效减少冲击波的影响,充当大坝的受力盾牌。

  ■探营

  引爆围堰最后“彩排”

  指挥者首次演示按下控制器全过程,确保爆破成功围堰爆破准备工作已基本就绪,今日16时将正式爆破。昨日,爆破指挥者第一次演示了按下控制器的全过程。

  昨天下午4时许,在围堰右岸的工程指挥部里,围堰爆破各相关单位的负责人等十余人召开爆破前的最后一次会议,保证围堰爆破的成功。

  一名负责人从桌子下拿出两个长约20厘米,宽约10余厘米的橙色小盒子。一打开,便是一块硕大的液晶显示屏,里头还有几个按扭。“这次起爆,必须由两个控制器一起按下!”

  据记者了解,这是围堰爆破指挥部首次披露爆破控制器的模样,而控制器出乎意料地有两个,并不是外界一直猜测的一个。

  会议即将结束时,主持会议的总指挥负责人将两个装着起爆控制器的橙色小盒,放在控制部房间外的窗台下,两个盒子前分别蹲着一个身着工作服,头戴安全帽的人员。一旁的负责人神色严肃地下令“5,4,3,2,1———起爆!”接着,这两人同时按下了起爆控制器。他们是在做爆破前最后一次按下起爆控制器的“彩排”。

  据了解,此次爆破之所以要用两个控制器,是因为一个控制器最多只能控制1600个数码雷管,而这次的雷管多达2534发。今天一早,等所有检查、准备工作全部结束后,工作人员将从水下捞起所有雷管的主导线,届时,围堰方圆500米至1000米之内将全部清场。


选稿:吴晨    来源:新京报   
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