中国筑坝和爆破技术提升的实践范例
ＲＣＣ围堰爆破：
中国筑坝和爆破技术提升的实践范例
――中国工程院院士、长江水利委员会总工程师郑守仁访谈录
□ 本报记者 刘文洁
随着三峡大坝全线到达设计高程，三峡三期工程建设中重要的临时挡水建筑物――三峡三期碾压混凝土围堰（以下简称RCC围堰）在完成其历史使命后功成身退。成功爆破拆除的RCC已永远沉没江底，但RCC在设计、施工、管理中形成的创新经验，取得的重大技术突破，创造出的水电施工新纪录却不会因此沉没。正如中国工程院院士、长江水利委员会总工程师郑守仁在接受本报记者采访时所说：“RCC的建设和爆破拆除，是中国筑坝技术和水下爆破技术得以提升的实践范例。”
记者：RCC围堰在三峡三期工程施工中发挥了哪些重要作用，请郑总为读者进行解读。回顾RCC三年多的建设和运行，您对RCC设计、施工质量等方面工作如何评价？
郑守仁：RCC围堰是三峡三期工程重要的临时挡水建筑物，工程于２００３年4月16日建成挡水运行。RCC围堰的提前建成，不仅形成了三期工程上游基坑，为三峡右岸大坝和厂房建设提供了干地施工条件，更重要的是高质量建成的RCC围堰还与左岸大坝、纵向围堰一起，担负起了三峡水库蓄水到139高程的挡水任务，实现了124亿立方米的拦蓄库容，为三峡双线五级船闸通航和左岸电站发电创造了条件。截至到RCC爆破沉没，三峡左岸电站实现发电1130多亿千瓦时。不夸张地说，RCC围堰为三峡工程发挥施工期通航、发电的巨大效益立下了汗马功劳，称得上是“功成身退”。
RCC围堰是三峡工程蓄水、通航、发电前的关键性控制项目，按一级建筑物标准设计，轴线长度为５８０米，堰顶高程１４０米，最大堰高121米，顶宽８米，混凝土浇筑量为167.3万立方米，相当于一个中型水电站的混凝土浇筑量。RCC围堰采取全断面混凝土施工，使围堰承担124亿立方米库容挡水任务的把握更大，围堰期发电和度汛较土石围堰安全可靠性更高。RCC围堰的成功运行表明，围堰设计方案是先进合理的。从导流明渠截流到实现围堰汛期挡水，RCC围堰施工期只有6个月的时间。围堰施工工期紧、混凝土浇筑强度高、施工工序复杂、工程质量要求高，堪称是一场“人与洪水赛跑”的攻坚战。
RCC围堰的快速施工是对碾压混凝土工程设计、施工、组织管理提出的一次挑战，也是三峡工程重大技术难 题之一。按照常规施工设计，导流明渠截流后，上下游土石围堰要进行防渗施工、排干基坑、开挖基础、浇筑施工等。这在有限的期限内完成施工，难度是相当大的。因此，三峡工程的组织者和设计者们采取了两阶段分期施工的设计方案，导流明渠通水前在一期导流工程中就进行了RCC基础开挖，导流明渠底板高程50至58米以下、右岸岸坡2至5号堰块、左岸连接部位共完成56.7万立方米浇筑任务，将围堰基础固结灌浆和部分帷幕灌浆提前至一阶段完成，减少了导流明渠截流后第二阶段施工工作量。设计单位还对围堰结构进行了施工优化：堰体不分缝、上游不设常态混凝土防渗层，采用二级配注浆改性混凝土进行防渗设计，为通仓薄层连续浇筑创造了条件；施工工期安排在冬季低温季节，采用高粉煤灰掺量和低热水泥用量，以保证混凝土温度控制；提前进行导流明渠截流，为三期碾压混凝土围堰施工争取时间，等等。在施工组织上，采取了自卸汽车运送混凝土直接入仓和皮带机运送入仓的浇筑方案，在模板设计、加工、安装和混凝土生产、运输、浇筑、振捣、养护等环节进行全过程严格控制，确保工程施工质量。
RCC围堰自２００２年１２月１６日开工以来，三峡建设者坚持“高起点、高标准、高要求”，连续闯过高强度浇筑、混凝土入仓手段转换、廊道药室安装等难关，创造了碾压混凝土施工月浇筑４７．５万立方米、日浇筑２.１万立方米、日上升高度１．２米、连续上升５７．５米的世界纪录，较设计工期提前55天到达设计高程，工程质量、施工安全得到了三峡工程质量检查专家、安全和验收专家们的一致赞扬。RCC围堰设计水位是135米，由于施工质量好于设计质量，在后期加高围堰至１４０米高程后，水库水位提高到139米运行，而三年的挡水运行监测资料也表明工程运行是安全可靠的。RCC的安全运行，也进一步说明工程设计是先进合理的，施工质量是优良的。
记者：RCC施工的技术难点有哪些？RCC施工在相关技术领域中的领先和示范作用是怎样的？RCC施工技术和项目管理上有哪些突破？取得了哪些值得总结和推广的经验？
郑守仁：RCC围堰施工强度、上升速度均居世界前列。RCC设计和施工中实现的技术与管理突破主要体现在一是通过分期建设，有效缓解了明渠截流后RCC施工强度，为围堰在汛期前建成挡水创造了有利条件。
二是简化堰体结构，只设堰体结构横缝及诱导缝，不设纵缝，以实现大仓面施工；简化堰体混凝土品种，全断面采用碾压混凝土；上游防渗层采用掺水泥基？ 峋？头浪？牧希谎咛迮潘？芨奈？鹊滥诩把叨プ昕祝？苊庥跋炷胙够炷?土施工；廊道、应力释放孔、围堰拆除爆破药室采用预制构件，以减少仓内作业干扰等，为碾压混凝土快速施工创造了有利条件。
三是通过深入细致的仿真计算分析，简化温控防裂措施，为碾压混凝土快速连续上升施工提供了有力的技术保障；通过对新浇混凝土的温度和温度应力计算，论证了连续浇筑碾压混凝土的技术可行性，得以在施工中充分发挥碾压混凝土大仓面、薄层铺筑、连续上升的技术优势。
四是提出了合理的碾压混凝土拌和物工作度（VC值）控制标准。VC值反映了碾压混凝土材料的稠度，是未凝固的碾压混凝土的一个重要特征值，一定程度上反映了碾压混凝土可碾压密度。适当降低碾压混凝土稠度，使干硬性的碾压混凝土有一定粘聚性，对提高碾压混凝土的抗分离性能和可碾压性能是极其有利的，极大地保证了碾压混凝土的层间结合质量，为《水工碾压混凝土施工规范》的完善和发展提供了依据。
优质、高速建设三期碾压混凝土围堰，除设计和施工技术的突破外，也充分体现了工程建设中的科学管理水平和协调能力。三峡总公司在广泛听取专家意见的基础上，不断优化工程设计。从RCC围堰分期施工，导流明渠提前实现截流，简化围堰结构，采取全断面混凝土浇筑，采用新型防水材料等多方面进行科学决策。同时，三峡总公司在三期工程建设中系统总结二期工程质量管理的经验教训，建立和完善各项管理制度、技术要求和工艺标准，并在工程建设实践中严格执行。坚持全面、全员、全过程质量管理理念，实行精细化管理，持续改进工艺作风，不断强化过程控制和细节管理，从而确保了三峡工程提前发挥综合效益。
在施工过程中，工程建设项目管理部在工程组织中真正发挥了组织、协调的主导作用，虚心听取建设各方意见，通过技术讨论会、现场会分析解决工程建设中的问题。并充分调动施工单位积极性，发挥其在工程建设中的主力军作用，通过施工单位积极推广新工艺、新技术、新材料，努力提高施工能力和水平，从而保证施工质量；监理单位发挥全过程质量监控职责，设计单位不断优化施工设计、工艺要求和技术标准……三峡总公司通过项目管理，把设计、施工、监理等单位紧紧地凝聚在一起，从而实现了对工程建设质量的全过程监控，使RCC围堰保证了工程质量持续稳定地改进和提高。
记者：RCC爆破方案设计有什么特点，您能介绍一下吗？
郑守仁：随着三峡大坝全线到顶， 三期围堰已完成挡水历史使命，今年汛期到来之前必须拆除１１０米高程以上部分。RCC爆破设计采用洞室爆破法和超深孔台阶爆破法进行爆破，这在国内外尚属首次。拆除围堰的３个爆破药室均位于水下30多米，在最高水深达38米的水中进行洞室爆破，并使围堰上游壁面在水下形成一道近似三角形的缺口，让被拆除的围堰失稳向上游倾倒，这种拆除方法在国内外均尚属首次运用。RCC围堰爆破孔最大钻孔深度达46米，并保证爆破一次到位，在国内外均属罕见。将两种爆破方法在同一网络中起爆，并使要拆除的480米围堰按设定的从左至右的顺序依次倾倒，是RCC爆破方案的又一个突出特点。RCC围堰的爆破规模和难度都是世界少有的。
早在碾压混凝土围堰浇筑之前，三峡总公司就委托长江科学院和中科院力学研究所等单位进行爆破拆除方案研究，确定了爆破方式，在RCC浇筑时预留了爆破药室和断裂孔。为确保爆破的可靠性，三峡总公司又委托长江科学院和长江设计院对爆破方案进行了大量的调研、试验与研究及设计工作，包括火工材料选型、安全允许标准研究、爆破振动及水击波、爆破涌浪影响研究、安全防护研究及模型试验研究，并多次邀请爆破专家进行方案咨询与中间成果评审。从方案设计上全面充分论证，确保RCC围堰拆除“一举成功、万无一失”。
记者：RCC爆破方案设计的技术难点是什么？这次爆破在技术上有哪些突破？衡量爆破是否成功的标准是什么？
郑守仁：30多米深的水中进行洞室爆破和超深孔台阶爆破，在没有国内外爆破经验可寻、没有理论作支撑的条件下，如何正确计算装药量是爆破方案设计中的第一大难点。如何合理选择各药室之间的起爆顺序和延期时间，是方案设计的第二大难点。被拆除的RCC围堰距离大坝仅114米，如何确保大坝、施工设备和设施、电力生产运行安全是方案设计的第三大难点。通过借鉴国内外爆破经验、理论分析、专家咨询和模型试验，使三大难题得以顺利解决。
RCC拆除的混凝土方量达18.6万立方米，装药量达191.3吨，相当于爆破一座十层楼房用药量的400倍。炸药位于水下30多米，对于爆破器材的抗水、抗压性都提出了极高的要求。整个爆破区域中由三个爆破子网组成，使用雷管2524发、导爆索18000米，要在12.888秒时间内完成961段连续爆炸，每一爆炸时段又不能迭加，以减少爆破振动对大坝的影响，精确的毫秒微差起爆网络必须确保起爆顺序和延期时间。RCC围堰的成功爆破拆除表明，中国水下爆破技术通过三峡工程建设实践已经实现 了新的突破，技术水平得到了提升。检验三峡RCC围堰爆破拆除质量和爆破是否成功的标准，就是堰体是否按照设计要求向上游倾倒，今天的爆破结果证明RCC的爆破拆除是成功的。
记者：对RCC爆破施工、队伍选择和爆破准备工作组织您有何评价？在确保大坝安全上采取了哪些有效措施？
郑守仁：为了确保RCC围堰爆破成功，三峡总公司成立了专门的协调领导小组，负责全面领导和协调爆破准备工作，从组织上得到了保证。爆破方案设计单位长江水利委员会，是国内从事爆破施工设计的技术领先单位，为了确保爆破一次成功、万无一失，方案设计做到了科学审慎、精益求精，方案设计前期作了大量调研、分析、试验工作，从技术上得到了保证。施工单位葛洲坝集团易普力公司，有丰富的爆破施工经验，拥有技术过硬的专业技术队伍，可以保证设计方案实施到位。爆破方案中使用的成品炸药由世界著名的奥瑞凯公司生产，混装炸药在国内知名专家指导下专门研制，从火工材料上得到了保障。监理单位在施工现场严格把关，确保设计方案的严格执行。
为确保左岸大坝和电站运行安全，我们在右岸大坝上游面增设了气泡帷幕，削减爆破冲击波对大坝和枢纽运行设备、设施的影响。采用毫秒微差分段延期爆破技术，最大限度地减小振动对大坝安全造成的影响。为监测大坝建筑物的安全，在大坝建筑物附近埋设安全监测仪，监测爆破对建筑物的振动影响。爆破当日，上游7.5公里水域实行交通管制，禁航2小时，以确保水上交通安全。RCC爆破拆除的组织协调、方案设计、施工准备、爆破施工、安全防护、安全监测等各方面的准备是充分的，从而确保了RCC围堰爆破一举成功。
发布日期：2006年06月07日
