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【品牌采风】试验驱动科创,笔墨镌刻岩层——三峡水运新通道先行开挖区六项核心施工试验纪实

发布日期:2026-09-17 信息来源:西南分局   作者:向雪梅、张子莹   字号:[ ]

长江之畔,机声隆隆,在三峡水运新通道先行开挖区现场,一场“以科研试验引领技术创新”的攻坚行动正全速推进。混装炸药爆破工艺试验、爆破振动机理研究、锚杆锚索影响试验、马道预锚效果试验、锚杆间距卸荷试验、土石方智能调配系统——六项核心施工试验同步开展,共同开启“大国重器”的高质量建设之门:以科研成果指导现场施工,用一组组翔实的试验数据,把技术难题一个个拆解、攻克。

先行·试剑——把“试验田”种进岩层

三峡水运新通道是完善长江黄金水道功能、提升三峡枢纽通航能力的国家重大工程。作为“开路先锋”,先行开挖区既要为输电线路迁改开辟通道,又要作为高强度开挖的试验场和技术验证平台,为后续大规模施工积累经验、做好技术储备。

这里的施工条件堪称“苛刻”——底板开挖高程137.5米、全长约935米,北坡8级边坡最大高度122.5米,南坡7级边坡最大高度98.5米;试验区为弱风化—微新花岗岩边坡与“上土下岩”复合结构,临近高压线塔与居民区,对爆破安全、支护质量和施工效率提出了极严苛要求。

面对挑战,项目部没有“照搬经验”,而是把“试验田”种进岩层:从爆破、支护到地质、调度,构建起覆盖施工全链条的科研试验体系,推动施工从“经验驱动”向“数据驱动、科研引领”转变,让每一道工序都有试验数据支撑,让每一个参数都有科研成果背书。

驭雷·破岩——在毫秒之间驯服能量

爆破是岩石开挖的“第一道工序”,也是安全风险最高、技术难度最大的环节。传统人工装药劳动强度大、安全风险高,已无法适应高强度开挖需求;现场混装炸药兼具效率高、本质安全性高、绿色环保、成本低、爆破效果佳等综合优势,成为高强度开挖的“对症良方”。围绕混装炸药工艺,三组试验同步布点:炸药单耗试验在102毫米、115毫米两种孔径和7米、15米两种台阶高度下,通过调整单孔装药量对比爆破效果,确定硬质花岗岩的最优单耗;孔网参数优化试验在固定单耗下寻求最优孔网布置;装药结构优化试验将炮孔上段混装炸药置换为常规卷装炸药,对比优选装药结构。

预裂爆破试验对80至100厘米三档孔距进行对比,采用B型、π型聚能管按30%至75%增率扩大孔距验证减振效果;缓冲爆破试验在主爆孔与预裂孔间设置缓冲孔;航道底板保护层同步推进“水平钻孔+光面爆破”与消聚能爆破,守护约3米厚保护层下的基岩。试验全程,激光扫描自动统计爆破块度,高速摄像捕捉飞散物轨迹,空气冲击波监测对爆区500米内敏感区域实行三级布点全覆盖。

测振·析律——让振动数据开口说话

爆破留在大地上的“回响”,要用数据去丈量、用规律去解读。截至目前,规划47场次的爆破试验矩阵已累计开展21场次,获取有效数据16场次,形成试验简报16份。监测数据显示,台阶混装炸药爆破整体振动控制效果优良,各测点振速均满足规范安全限值要求。聚能管预裂爆破减振效果尤为显著,全场最大振速仅1.09厘米每秒,远低于常规爆破数据,充分验证了其作为边坡减振优选工艺的可行性。

在15场次监测数据基础上,项目部初步摸清了花岗岩场地条件下爆破振动的衰减规律——质点峰值振速随距离增加显著衰减,与萨道夫斯基公式描述一致。以第15期试验为例,测点距离从63米增至175米,振动峰值由2.64厘米每秒降至0.38厘米每秒。对照相关安全规程,绝大多数测点均未超出安全限值。基于这些成果,项目部正沿爆源径向“近密远疏”布设测线,构建涵盖坡脚、坡中、坡顶高程效应的振动衰减模型,让爆破预测从“经验估算”走向“数据说话”。

固本·安澜——解开“支护—爆破”协同之结

支护与爆破,一个“护”、一个“破”,看似矛盾实则共生。高强度开挖要求支护在爆破后快速介入,但爆破振动对支护体系的扰动不容忽视。项目部以三项试验立体作答:

快速施工爆破对锚杆、锚索影响试验。在桩号K-0+820~K-0+780、高程200米至188米试验段,按10至15米间距布设3个监测断面,边坡上、中、下各选3根锚杆共9根开展动应力监测,对高程201.3米处预应力锚索以测力计监测每次爆破后的预应力损失,并钻设18个直径115毫米、深9米的“仅灌浆”试验孔,每个钻爆循环结束后钻孔取芯、孔内录像、声波测试,连续跟踪5至6个钻爆循环,系统阐明爆破扰动下锚固结构的损伤演化规律,明确爆破作业面与锚固区的最小安全距离,为“快速支护、连续开挖”提供科学依据。

马道不同预锚措施支护效果试验。马道是高边坡关键承力结构,岩体处于双向临空状态。试验在“1排竖向锁口+2排水平锁口”统一布置下,设置短锚杆、长锚杆、外伸锚杆三个对照子区,配合多维监测体系量化对比不同锁口方案的约束强度,破解高边坡锁口参数选择的经验化难题。

锚杆间距对边坡卸荷影响试验。试验划分2米×2米、3米、4米×4米三档对照,分阶段实施梯段开挖,全程同步开展声波测试、孔内成像等,构建“动态卸荷—岩体响应—支护效能”评价体系,科学筛选兼顾安全与经济的最优开挖支护方案。

察地·知微——为施工决策备好地质“底图”

察大地之肌理,知细微之变化,才能读懂岩层,地质条件是所有施工决策的基础。从弱风化~微新花岗岩边坡到“上土下岩”复合结构,先行开挖区的地质“家底”并不简单;读得越透、测得越准,爆破参数设计和支护方案比选才越有底气。

项目部引入无人机地质编录技术,通过无人机航测快速完成大范围地质勘察,效率较传统人工编录提升80%。同时创新应用纯北斗自主定位与超高边坡测绘技术,构建“无人机航测+北斗RTK+全站仪”三位一体作业模式,将边坡开口线偏差控制在5厘米以内,让高边坡施工“看得清、测得准”。

如果说爆破试验是与岩层的正面交锋,地质编录就是战前的“侦察”,它把看不见的岩体结构变成看得见的数据,让六项试验都稳稳站在坚实的地基之上。

智调·畅运——土石方调度装上“数字大脑”

高强度开挖离不开高效率运输。项目部搭建高强度土石方运输调配系统,以数字化手段打通“挖、装、运、卸”全链条。总览模块实时掌握车辆运行状态与运载方量,4D仿真模块推演行车密度、排队长度与运输量,实现不同施工方案进度的4D可视化。

智能监控模块支持轨迹回放与调度指令一键下发;智能调度模块自动完成转运优化分配,按分区输出单日运输车辆数并拆解至各受料点;智能问答模块支持自然语言查询,随时应答车辆信息。

从“人盯人”到“数管车”,从纸质报表到动态推演,这套“数字大脑”让车辆调度不再靠喊、不再靠等——“机械化减人、自动化少人、数字化管人”,正在这片工地上从愿景变为现实。

蓄势·致远——让试验成果长成参天大树

科研试验的价值,最终要体现在指导施工、服务工程上。当前,六项核心施工试验正按计划稳步推进:爆破类试验已形成阶段性成果;锚杆锚索影响试验已启动清坡作业,9月1日进入施工阶段;马道预锚与锚杆间距试验于9月4日启动清坡。各项试验均建立了“试验—分析—反馈—优化”的闭环机制。

按照规划,一系列“试验田”成果正在孕育:各次试验均将形成试验报告,其中阶段性报告不少于3份、总结报告1份;将形成适用于先行开挖区周边复杂环境的台阶爆破、边坡轮廓爆破、缓冲孔爆破、保护层爆破推荐参数,形成爆破块度控制模型、飞石运动迹线与落点分布、空气冲击波与噪音影响等专项分析成果;锚杆锚索影响试验将提出支护与爆破作业的安全距离标准,马道预锚与锚杆间距试验将形成施工工艺指南与锚杆间距优化技术指南;六项试验还将同步申报专利、发表论文,推动部分成果向企业标准、行业标准转化。

随着一项项科研成果落地生根,先行开挖区这片试验热土必将积蓄起更澎湃的创新动能。建设者们以试验为笔、以岩层为卷,为水利水电工程爆破与支护技术进步写下生动注脚,更以“科研试验引领技术创新”的先行实践,为企业品牌镌刻下鲜明的创新印记。







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