摘要：水利工程項目的施工規(guī)模較大，在施工中需要清除施工障礙物，傳統(tǒng)的土方開挖技術很難保障施工效率，且需要投入大量的人力和物力，施工效益較差。而爆破施工技術則可在較短的時間內將影響水利施工的建筑物全面清除，且資源消耗量較少，表現出了較好的經濟效益。但爆破施工的危險系數較高，很可能對一些已有構筑物帶來不利影響，應引起施工人員的重視。因此，本文在分析了爆破技術的應用機理后，對常見的爆破施工技術進行梳理，并探究其在水利工程中的具體應用。關鍵詞：水利工程；爆破技術；圍堰爆破技術水利工程施工中普遍面臨較為復雜的地質和地形條件，尤其是在掘進施工中，如遇到堅硬的巖層會對掘進速度帶來較大影響，通常需要借助爆破技術對巖層進行破碎處理，以達成特定的施工要求。但同時不可忽視爆破施工對已有構筑物的不利影響，為能保護已有構筑物，需要對爆破施工方案和爆破參數進行科學調整，確保在不影響已有構筑物的基礎上進行爆破施工。前期的大量施工實踐均表明爆破施工具備良好的經濟效益和施工效益，對爆破施工技術在水利工程施工中的應用研究具有重要意義。一、爆破技術的應用機理爆破過程可被分為兩個階段：第一階段為炸藥先在圍巖中產生應力波，致使圍巖結構在應力作用下產生裂縫，進而達成破碎巖石的目標；第二個階段是由于爆破時產生的強大氣流會將破碎的巖石拋出。因此，可以明確的是爆破施工中的應力主要集中在圍巖變形能量和氣流中。相關研究數據顯示，爆破過程中的能量主要涉及50%的爆炸氣體膨脹能量，10%的沖擊波能量和20%～30%的無用能量[1]。根據能量守恒定律，沖擊波能量消耗越大爆破效果越好，因此在實際施工中，通常是通過調整沖擊波能量消耗的方式來達成不同的爆破施工需求。水利工程的豎向掘進施工中，因只有一個自由面，會對爆破效果產生直接影響，爆破巖石的作業(yè)難度較大，在進行炮孔布設時，要考慮形成第二個自由面以提升爆破效果。二、水利工程施工中常用的爆破施工技術水利工程不但能夠有效保證當地水土的安全，而且還能夠有效促進地方經濟的發(fā)展，因而，水利工程進行爆破開挖施工時，要綜合地對爆破地區(qū)的地質特征、地形的特征以及工程項目的基礎設計方案進行了解，并嚴格地遵循爆破開挖施工的具體工藝流程進行施工，對工程進行爆破開挖研究能夠有效避免施工過程中事故的發(fā)生。（一）預裂爆破技術預裂爆破技術在水利施工中的應用取得了較好的成效，實際作業(yè)中，需要按照前期的爆破要求，放樣出輪廓線，并沿著輪廓線密集打孔，且在孔內少量安放炸藥，先炸出裂縫，再于需要爆破的部位安放一定量的炸藥進行爆破處理。此種爆破作業(yè)手段的施工優(yōu)勢在于可以降低爆破作業(yè)對周邊已有建筑物的破壞影響，這主要是由于通過預裂處理能夠有效控制爆破影響范圍，避免出現欠挖和超挖的狀況，既可減少土方開挖量，又能保障爆破質量。該項技術在葛洲壩水電站施工中取得了較好的應用成果，此后被逐步應用于各個水利工程的爆破施工中。（二）光面爆破技術主要作業(yè)方法為先在需要開挖的部位周邊布設間距較小的平行炮孔，之后在炮孔內少量放置炸藥，引爆之后，可以將應力集中在開挖區(qū)域內，對于開挖區(qū)域以外的巖石起到較好的保護作用，使巖石結構整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，爆破之后的邊緣斷面相對完整。目前，該項技術已經在我國的水利施工中得到廣泛應用，其技術優(yōu)勢為能很好地控制開發(fā)面，且周邊的圍巖結構也相對穩(wěn)定，省去了圍巖支護的作業(yè)環(huán)節(jié)，很大程度上提升了作業(yè)效率。如三峽工程的開挖爆破作業(yè)中，便采用了光面爆破技術，爆破之后的壁面不僅完整且光滑，為后期的施工作業(yè)創(chuàng)造了良好的條件。（三）圍堰爆破技術大型水利工程項目建設中，涉及拆除已有臨時建筑物和影響水利項目建設的圍堰結構等作業(yè)，為了保障施工效率，可以采取爆破技術將圍堰結構一次性拆除。圍堰爆破技術可以被劃分為臨水爆破作業(yè)范疇，實際施工中可選擇無水區(qū)作為爆破面，該項技術對爆破工藝的要求偏高，不僅要保障一次炸通，還需同時滿足泄洪和進水需求，因此需要對炸藥用量和安置位置等進行科學確定。如周圍分布有已經建成的建筑結構需要在爆破前做好對已有建筑物的保護措施，盡可能降低爆破作業(yè)影響。在前期的施工實踐中已經總結了一系列施工經驗，但在具體施工中還會面臨很多施工安全威脅，為能保障爆破施工的可靠性和安全性，要結合現場實際施工狀況，制定完善的安全施工標準，盡最大可能降低施工安全影響。（四）隧道掘進爆破技術水利工程施工中需要對地下空間進行開發(fā)，隧道掘進爆破技術的應用可以有效提升地下空間的開發(fā)效率，較為常見的地下工程包括引水洞、灌漿洞和斜豎井等，采取隧道掘進技術進行隧道施工不僅施工效率高，且成本相對低廉，對于地質條件也具有較好的適應能力。隧道工程中，掘進施工是十分關鍵的作業(yè)環(huán)節(jié)，不僅影響施工效率，還對水利工程的后續(xù)施工可靠性具有一定程度的影響。特別是在隧道掘進爆破施工中，會受到噪聲和照明等多種施工因素的影響，因地下施工條件較為復雜，隧道掘進開挖的難度偏大[2]。此外，由于爆破自由面較少，對炸藥的爆破力量造成了直接影響，為能提高爆破作業(yè)效率和質量，可以對現場施工狀況進行全面調查，并制定標準化的爆破施工方案，充分分析爆破能量需求的基礎上切實滿足隧道掘進需求，盡可能避免因超挖問題帶來的結構或者設施損壞狀況。因此，該項技術的應用的要點是發(fā)揮好圍堰作用，將不破壞圍巖為前提進行掘進爆破施工。（五）定向爆破技術定向爆破技術主要被應用于水利工作的壩體施工環(huán)節(jié)中，截至目前，已經有幾十個水庫工程成功應用此項技術。主要技術優(yōu)勢表現如下：第一，對施工道路的質量沒有較高的要求，在一定程度上節(jié)省了道路施工成本，且施工中很少依賴機械設備，還省去了部分設備應用成本；第二，在應用該項技術時，可以依次完成采石、運輸和填筑等作業(yè)，很大程度上提高了施工效率，且工程量較少，能夠有效提升水利施工的整體經濟效益；第三，借助該項爆破技術能夠在較短的時間內快速筑起堤壩，可盡快發(fā)揮截水作用，使水利工程施工作業(yè)順利度過汛期。（六）巖塞爆破技術在20世紀70年代該項技術就已經被應用于水利施工中，屬于水下爆破的一種。實際施工中，是先對巖塞位置進行確定，通常處于水庫底部或者隧洞末端，在洞內的施工任務全部完成之后便可將巖塞炸除，有效打通洞庫。巖塞爆破的優(yōu)勢體現如下：首先，對施工環(huán)境和條件的適應性較強，不會受到水位變化的影響；其次，爆破作業(yè)中的影響范圍較小，無需建設圍堰工程，有效降低了施工成本，且施工效率也相對較高；最后，施工中不會對水庫的正常運行和其他施工作業(yè)產生影響。我國現行的水利施工中，該項技術的應用頻率較大，根據裝藥方式的不同可以將其分為炮孔爆破和洞室爆破兩種，而根據爆渣處理方式的不同又可將其分為泄渣和留渣兩種。在水利工程的爆破施工中，結合現場施工條件選擇正確的爆破手段有助于提升爆破效果和施工效率[3]。三、水利工程中爆破技術的具體應用（一）工程概況某工程為集供水灌溉和防洪抗災為一體的水利工程，主要包括溢洪道、攔河堤壩、水庫等工程。在對水利工程施工范圍內的地質狀況進行全面勘察后發(fā)現，施工區(qū)域內的巖體結構較為完整，需開挖隧洞作為進水口，根據水利工程的施工設計要求，邊坡開口線的高度應為120m，而臺階坡度比應控制在1：0.65～1：0.25之間。分析現場的施工條件來看，采取爆破措施可能會對閘門段和進口段的結構穩(wěn)定性產生影響，因此要遵循安全施工和降低對周邊結構擾動影響的原則進行爆破施工方案設計。（二）爆破方案設計中應遵循的基本準則爆破施工屬于危險系數較高的一類作業(yè)內容，除會對施工人員的人身安全構成影響以外，還會對爆破現場已有的構筑物構成影響。在本次工程中，爆破施工段距離閘門段和進口段較近，很可能遭受爆破施工的影響。為能將影響降至最低，做好已有構筑物的保護工作十分必要。此外還需遵循特定的爆破施工準則，要重點控制爆破過程中飛石的方向與距離，主要方法為根據施工區(qū)域巖石結構的特點和發(fā)育特點選擇適宜的爆破技術手段，為能降低飛石影響，可以采取手風鉆解炮，對于鉆孔孔徑進行科學控制，一般采取縮小孔徑的方式減少炸藥分裝用量，可在保障爆破效果的前提下，降低對其他構筑物的影響。此外，還需結合水利工程的現場施工條件（如地質條件）合理選用爆破工藝，并對裝藥結構進行科學設計。（三）施工方案設計在現場施工中發(fā)現，施工部位的地質狀況較為特殊，既包括整版巖石，又包括土夾石，針對此類現象，要正確區(qū)分巖石結構后，選擇對應的爆破施工手段。結合以往的施工經驗，如開挖時發(fā)現整版巖石，就可能伴隨出現土夾石狀況，此時要優(yōu)先選用深口臺階微差擠壓爆破技術，即先將大塊巖石翻出之后，再利用收風鉆鉆孔爆破。這里需特別注意的是，要將臺階高度控制在5m～10m的范圍之內，且鉆孔孔徑應為138mm，采取密集布孔方式來控制裝藥單耗。對于土夾石區(qū)域，考慮到粘土夾雜著塊石覆蓋物，如繼續(xù)向下挖掘可能出現包裹孤石的狀況，對結構穩(wěn)定性帶來不利影響，因此可以采取分層爆破措施。同時，采取明挖措施將石塊拋出，形成滿足隧道施工需求的隧洞。水利工程的隧道施工難度較大，需要面臨較為復雜的地質情況，在施工中要根據地質情況選擇對應的爆破施工技術，其中對于復雜地質條件要優(yōu)先選用硝銨炸藥，并將乳化炸藥作為輔助炸藥，對于地下水分布較為豐富的區(qū)域則需全面應用乳化裝藥措施，保障炸藥爆破效果的有效發(fā)揮。（四）科學設計爆破施工參數鑒于進水口的開挖高度較大，可以采取爆破措施提升開挖作業(yè)的效率，爆破施工中需要遵循分層爆破原則，且自上而下的布設炸藥，這里要注意將臺階高度控制在5m～10m之間，因此，將松動爆破臺的高度控制在6m左右。主要布孔形式為多排梅花形，爆破孔均為垂直孔，如爆破過程中發(fā)現存在土夾石狀況，則需適當增設爆破孔。在設計爆破參數時，要將臺階施工需求作為重要的參考，單位消耗炸藥量的確認需綜合考慮巖石性質、炮孔直徑、炸藥類型和臺階高度要求等。對于本次研究的水利工程而言，為能達到較為理想的爆破施工效果，可以將單位炸藥的消耗量控制在0.45kg/m3～0.6kg/m3之間，且炮孔直徑設計為138mm，孔深為臺階高度和超鉆深度之和，這里的超鉆深度在50cm～150cm范圍內。底盤抵抗線以施工現場的施工狀況為標準進行動態(tài)調整，一般在250cm～320cm之間。如將孔深控制在5m～10m之間，則孔距應為2.8m～4.2m。排距應設計為2m～2.4m，堵塞長度3.2m左右，對于現場地質條件較為復雜的狀況優(yōu)先選擇上述參數的最大值施工。進行裝藥結構設計時，要盡量考慮爆破施工對周邊建筑物的影響因素，采取分層耦合裝藥的措施，這既可減少裝藥量，也能控制爆破影響范圍[4]。（五）做好爆破保護措施為能進一步提升爆破施工的安全作業(yè)水平，還需采取有效的爆破防護措施，將爆破影響范圍進行有效控制，特別需要關注對抵抗線長度的控制工作，對飛石方向進行合理控制，降低對閘門段和進口段結構安全的影響。在進行爆破設計時，便要將安全因素考慮在內，通過對爆破方式和爆破參數的合理設計能夠很大程度上提升作業(yè)安全水平。但在現實施工中很可能出現偏差，這則要求相關施工設計人員對爆破施工方案進行詳細梳理，做好細節(jié)把控工作，確保能夠對爆破作業(yè)進行明確指導，并在現場安排監(jiān)理人員參與施工，對爆破作業(yè)的整個過程進行嚴格監(jiān)管，全部操作符合設計要求的基礎上方能點燃炸藥，進行爆破作業(yè)，反之則要根據爆破施工方案做好糾正和調整，直至與方案要求相符。此舉能夠有效提升爆破作業(yè)安全，且保障