爆破技术可以为南水北调工程作出应有的贡献 冯叔瑜
大家知道用于爆破工程的主要材料是炸药，而炸药的前身黑火药是我国四大发明之一。早在九世纪的唐代就已出现了黑火药配方的文献记载，十七世纪在匈牙利才有应用于采矿和爆破工程的文献记载记录，十九世纪下半叶瑞典人诺贝尔发明硝化甘油炸药，开创了现代炸药的发展通路，也给爆破技术建立了牢实的物质基础。工程爆破作为一项技术科学在我国是新中国建立以后才逐渐发展起来的，四十多年来已在国民经济建设的各部门得到了广泛的应用。据公安部门统计，全国从事爆破作业的公司有517家，专业职工100多万人，其中技术人员1300多人，每年耗用炸药120万吨，起爆炸药的雷管1亿5千多万个。
现就国内有代表意义的重要爆破工程简单介绍如下：
1、大量爆破。这是一种使用施工机具简单、不受季节气候影响、工期短、成本低的土石方工程施工方法。建国初期的1956年，冶金部在当时苏联专家帮助下，在白银矿进行了三次共装炸药15000吨，爆破1000多万方岩石。1971年又在渡口的攀枝花铁矿装炸药10200吨，将一座长约1000米、宽400米、高60米矿山覆盖层爆破，总方量达1200万立方米的岩石揭开，为采掘下面的矿石创造了露天作业条件。1992年珠海机场建设中，在长800米、宽500米、平均高约60米的炮台山，装炸药12000吨，爆破1100万立方米岩石，为该机场的早日建成起了重要作用。近年来由于改革开放的需要，沿海地区，特别是广东、福建等省进行了多次千吨以上装药量的大爆破，都取得了满意的效果。表明我国工程技术人员已充分掌握了装药量特大的大量爆破技术，能够根据业主的要求，设计出一次将整个山头的土石方不仅是使岩石破碎松动，便于后续的大型机械施工作业，还可以将一定数量的土石方抛填到工程需要海域、海峡或山沟里，节约工程成本，缩短工期，创造较好的经济效益。这里值得特别一提的是土石方大爆破中的定向定量爆破技术。在某些有利的地形条件下，如山沟、河谷、斜坡等一类地形，利用炸药的爆炸能量，一次就能筑成一座数十米高的土石混合坝。1960年广东南水装炸药1344吨，爆破上坝105万立方米，填筑了平均高度约62.5米的堆石坝；1973年西安后砭峪装炸药1589吨，爆破上坝144万立方米，填筑了平均高度约60米的堆石坝。这是两次具有代表性的水利坝。在此期间先后用定向爆破方法筑成了80多座水利坝、拦灰坝、尾矿坝和铁路道基的土石方工程，有着明显的技术和经济方面的优越性。
2、水下爆破 大家知道，长江三峡航道是有名的险路，解放前
坐船走过三峡的人，大多记忆犹新，沿线真是触目惊心。其中新滩一处下水时，人员要下船步行过去，上水船要用绞绳拖上去；崆岭一处水下暗礁密布，号称“鬼门关”。解放后交通部航道局用爆破疏浚航道，炸除礁石，拓深拓宽航道，七十年代已能夜航上行。1971至1972年用水下爆破方法，开辟了广州黄浦港大石、二石之间的大濠洲航道，长2公里、宽80米、水深10米，经两年努力爆破水下石方50万立方米，万吨轮可以自由航行。这项工程的完成，创造当时国际先进水平的不断航的水下爆破作业的“黄浦作业法”。其后交通部将这一经验用来浚深大连、青岛港都获成功。八十年代用水下爆破方法处理沿海滩头淤泥软弱地层基础，修建海港码头、海堤获得成功，创造了很大的经济效益。海南岛海军码头、福建福鼎船坞滑道、青岛海军防波堤、连云港海军码头和长2公里多的大西堤以及舟山群岛的海堤、珠海南水填海工程和深圳滨海大道等软基处理工程等多处重大建筑都是水下爆破的成功事例，不仅解决了海淤加固处理的难题，还节约了大量工程成本。
3、深孔爆破和光面、预裂爆破 六十年代随着国外潜孔钻机和大孔径的牙轮钻机的出现，深孔微差和光面、预裂爆破技术在我国有了长足的发展。金属和非金属矿山每年采掘各种矿石数以亿吨计算，耗用炸药几十万吨，绝大部份都是用深孔微差爆破方法完成的。水利、铁道及许多建筑工程需用的大量石料也多以深孔微差爆破开采的。光面爆破可以把爆破后的路堑边坡、水坝基坑或采矿后的最终边坡等类工程做到人工修整一样的平滑美观，并增加它们的稳定程度。预裂爆破则能将需要爆除的部分与要求保护的岩石体造成裂缝，从而隔离爆破部分因爆破的强烈振动破坏主体岩层的完整性，同时还能把爆破产生的地震波隔离开极大限度地减少地震波对附近建筑物的地震烈度。葛洲坝水电工程基坑开挖、深圳赤湾山体台阶以及三峡永久船闸两岸山体等工程都保留了稳定美观的坡面，也都是光面、预裂爆破技术的成功之作。特别值得介绍的是水电部门的爆破技术人员创造了“水平预裂”的爆破方法，将水坝基坑的基岩用该法与需要开挖的岩体裂开，隔绝了爆破作用对基岩的损伤。这项经验的推行不只改变了过去基坑开挖即到接近基岩时必须用人工凿除的繁重劳动，还提前了浇注混凝土的时间，对缩短工期起很大作用。微差爆破技术是将一次起爆的炮孔根据需要分成若干次引爆，其间隔时间以毫秒计。由于每次引爆的炸药量只是该次爆破总药量的分量，所产生的地震效应就只有其分量炸药的相应的影响
力。这就大地减少了爆破振动对附近建筑物及设备的危害程度，同时还可以使被爆破的岩石或其它材料获得比较均匀的破碎，减少大块率的百分比，有利于挖装机械的作业。第一次大规模应用微差爆破的成功事例是1986年葛洲坝大坝围堰的拆除工程，这个围堰是浇注的砼，长800米、宽（2道）1米、高26米总方量21500米，共钻孔3548个，总装药量47790公斤，爆破分324段、设计延时8.15秒、实测7.83秒起爆，最大一响药量为282公斤，爆破对正在发电的水轮机没有任何影响。另地次成功的爆破工程是在1994年山东环胶州湾高速公路进行的，这段公路路堑长470米、宽36米、平均挖深12米，爆破石方115000立方米，业主要求一次爆破完成全部石方开挖工作，因此设计了两侧边坡沿坡西线钻凿预裂孔809个，全部路堑共穿孔203排共3030个，装炸药73800公斤，雷管13400发，分594段起爆。爆破后对离公路100米内的3000多户数千间民房无一受到损伤，甚至距离公路边坡项仅4米的砖砌养鸡房也没有任何影响。经查证国内外科技资料，以上两项工程均属创新的国际先进水平。
4、其他爆破 除以上著名的大规模爆破工程外，在我国国民经济各建设领域中都在应用爆破技术。首先值得一提的是城市拆除爆破。改革开放以来，由于众多的工厂企业都需要进行改造，城镇街道房屋需要拆除改建，一时间出现了爆破热潮，据公安部统计，全国兴起了500多家爆破公司，这其中绝大部分为拆除城镇建筑物和构筑物的专业公司。上海市许多大楼及厂房在城市改造中被拆除，几家爆破公司作出相当的贡献；北京国际饭店由原北京科技馆旧址四幢共12000平方米钢筋混凝土框架房爆破拆除后建成的；北京华侨大厦重建也是由爆破拆除的。这些年来全国爆破拆除的建筑物和构筑物数以千计，其中1996年广东茂名炼油厂两座高120米的烟囱被安全爆破拆除在国内又创造了一次新的成功记录。在某些特殊情况下，例如抢险救灾、农村打井、植树造林、油井出油、炼钢炉出钢等等不寻常条件下也都常用爆破方法，不但能完成人工难以做到的工作，而且提高了安全程度，经济上也是合算的。总之，这些年来爆破技术应用范围之广、一次起爆炸药量几克到几百上千吨的规模之差异，都是前所未有的。其将为国家建设所能发挥的作用也越来越显出他的重要性。
南水北调工程中可能应用的项目想象中的南水北调无论是中线方案还是西线方案，工程规模之大、工程项目之多和复杂程度都不一定逊色于三峡工程。因此如何规划南水北调的具体工程项目，无疑是一项重大的系统工程，这就要求作好技术设计，同时还
应考虑最合理的施工方法，采用现代的新技术，确保工程质量，争取最好的经济效益。根据以往积累的经验，爆破技术可能在南水北调工程中应用的项目，主要有以下几个方面：1、定向爆破筑坝。定向爆破已经是一项成熟的技术，四十多年来用以填筑的水工坝、尾矿坝、交通路堤以及其他的拦灰、拦泥石流等工程，据不完全统计已有70~80项之多，至于利用一面坡地形爆填半路堑、平整场地等类土石方工程更是不计其数。南水北调水流经过的线路当会是很复杂的，特别是在丘陵地区，自然地形起伏不平，沟壑纵横，必须将水流引向设计的方向，其他的沟谷河岔就可在有利条件之处，利用定向爆破方法将土石方抛填到需要的位置上，稍加整理成型就可以起到挡水、阻水和控制水流方向的作用。根据过去经验，定向爆破抛填的土石方密度远远超过人工和机械填筑，沉降量小，透水能力也小。只是对于水利枢纽工程不常用，因为配套设施，如引水洞、地下厂房等类构筑物害怕爆破时的强烈振动损伤基岩的完整性，造成工程的后遗症。如果只是要求其起到阻水作用，这就简单多了。2、开挖蓄水池。引水水道一般要求流量保持恒定，但在长途引流中，流经隧洞、水渠、闸门、河岔等类水道，需要开挖适当的水塘、水池或小型蓄水设备，以便洪水到来时蓄洪，枯水季节增加排放流量，这需要在一定距离内设置调节水量的蓄水池。在没有现成的自然条件时，可以采用爆破法开挖水池或者扩展现有的小水塘之类的蓄水设施。前苏联在某些缺水地区，曾采用爆破法在缺水的戈壁滩一类地区，为铁路车站或居民点开小型水池，其容量可以达到数万或数十万立方米，所费炸药只不过几百吨或千来吨，比起人工或机械挖掘更快更经济。至于用大爆破方法浚深或扩大已有的水库增加蓄水量，其经济效益更好。因为炸药和爆破器材的价格比人工或机械费用低，工效要高得多。3、挖掘输水渠道。输水渠道在南水北调工程中将会有较大的使用机会，凡是水流经过，都需要开挖明渠堑沟，除了泥土或软弱地质地层可以直接用人工或机械挖掘外，在石质地层都需用爆破开挖。根据石质地带地形条件的变化，开挖的工程数量不同，需要采用不同的爆破方法和爆破技术。例如沟渠两侧用光面、预裂爆破技术，以保持边坡的平整和稳定；方量较大而地质地形条件又适合的工点则采用洞大爆破技术，既可加快施工工期，还可节约工程费用。4、开挖输水隧洞。隧洞开挖是技术性较强的土石方工程。由于地质条件的复杂多变，常常需要采取不同的对策，而光面、预裂爆破技术是现代
铁路、公路及水利隧洞等工程经常采用的开挖方法。一座洞壁光滑平整的隧洞不只是整齐美观，还能获得稳定的洞身，减少超挖或欠挖，节约较多工程费用。我国铁路、公路每年要建成数百公里的隧道，冶金矿山和煤炭开采每年要开挖上千公里的地下巷道。可以认为我国修建隧道和隧洞的技术是成熟的，经验是丰富的。5、疏浚河道、炸除礁石安置输水管道。水下爆破技术在南水北调工程中将会大有用武之处。凡水道通过现有河流、湖泊及水塘之类地区，都有礁石和进、出水口一类工程，必须采用水下爆破方法进行水下作业。预计南水北调全线中需要采用水下爆破的工程数量不会太大，但是我们知道水下爆破作业的难度比露天和地下大得多，因而工程单价也相应地高得多，工程施工中极易出现安全事故，耗费更多的资金，出现不合理的工程项目。6、拆除施工现场的障碍物。想像中南水北调线路长达数百公里甚至上千公里，途中难免会遇到各种各样的障碍物，诸如民房、公用建筑物以及某些工程设施。正确掌握拆除这些建筑物和构筑物的爆破技术，具有重要意义。近年来拆除爆破在全国各地都在采用，完成项目可以千计。虽然绝大多数都是成功的，但也有少数工程由于人员素质不高、经验不够，甚至技术掌握不够熟练，每年都有事故发生，造成不必要的人员伤亡或重大的经济损失。我们建筑物是形式多样的，不可能重复应用已有的经验，因此必须对每项工程作出具体的技术设计，采取有效的安全保证。
建议意见1、前面介绍过，爆破技术的应用范围十分广泛，在国民经济建设的各个领域中可以认为无所不能。但是爆破给人们的印象却往往是危险的、破坏性的，为了扭转这种现象，需要作很多的宣传工作，让人们了解爆破工作是有安全保证的，危险范围完全可以控制的，在破坏中达到新的建设成果，这就是工程爆破的最终目的。为了推广新的爆破技术，展示工程爆破技术的最新成就，有必要向广大的人民群众、特别是南水北调沿线的居民宣传，消除他们的恐惧感。同时还必须向各级领导宣传，让他们了解爆破技术与其他的施工方法相比较，优点是多的，经济效益是显著的。2、由于近年来爆破技术的专业队伍发展很快，人员十分庞杂，素质有很大差异，以至每年各地都常有爆破事故的不幸消息传来。为此公安部处1996年起就在全国各部门各地区开展培训考核工作，整顿爆破技术队伍，要求今后各种爆破从业人员按等级、按工种持证上岗。这些措施如能落实贯彻执行，无论对周围环境的安全保证，还是社会效益和经济效益都是显著的
。针对南水北调工程的复杂性和特殊性，有必要组织特定的爆破技术领导组织，邀请国内爆破界的有经验的专业人员，组成专家组，负责各种情况使用爆破方法的规划；审核各种爆破作业工点的技术设计；作出相应的安全评估意见。还应由专家组监督、检查重点爆破工程的施工质量和安全措施的实施。