船閘工程石方爆破技術及安全評價淺析

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摘要：隨著國民經濟的發展，水運工程在經濟中發揮了重要的作用。爆破工程進程用于的復雜地質環境下的船閘工程施工中，萬安二線船閘工程下閘首和導墻范圍內，遇到石方阻礙工程施工，采用鉆爆法進行開挖施工。本文以項目實例對爆破中的施工技術及安全環境評價進行研究，以提高在復雜水運工程施工環境下進行石方爆破作業的安全可靠性。

關鍵詞：船閘工程；石方爆破；安全評價

爆破工程通常都是在復雜環境下進行的,因為爆破的施工作業種類較多、環境復雜,所以在施工過程中極易發生安全事故,充斥著非常多的不安全因素。爆破過程中的破碎物和振沖波可能對周圍的建筑物和施工作業人員存在安全威脅,所以在施工過程中,應該充分的評估所有的不安全因素,并針對潛在的不安全因素進行預防措施的分析[1]。

1.工程概況

（1）項目概況。萬安樞紐二線船閘工程位于萬安水利樞紐壩址處,位于贛江中游,一線船閘于1995年完成建成,目前各設施運行狀態良好。二線船閘工程基坑開挖施工主要包括上游引航道、閘首閘室、下游引航道、下游靠船段、泄水涵管、舊壩拆除,在建設過程中遇石方阻礙工程進度,需要爆破開挖。（2）地質。二線船閘南北走向,全長約180m,項目初期開挖僅部分石方暴露,估算一期圍堰下閘首及導航墻范圍工程爆破方量約15萬m3。已暴露的石方得出本工程爆破石方主要為中風化及微風化砂巖,普氏f系數10左右,巖石可爆性較好。根據鉆孔資料顯示,范圍內強風化揭露厚度0.5～24.2m,平均為7.11m,中風化揭露厚度0.8～33.36m。在土壩上下游兩側的200m范圍內分布厚度最大。（3）周圍環境。爆破區域東側為項目部辦公區、幾間小平房及電站路,距離爆區分別為93m、150m,小平房距離78m；爆區西側一線船閘廠房內有發電設備,距離160m；另西側還有房屋兩幢,距離爆區域分別為114m、87m；西側大壩發電設備距離爆區域超過400m；后期基礎開挖過程中,現壩址區的下方可能也有石方需要爆破,大壩抗震烈度6度,爆體西側與壩底距離41m；南側項目部擋水圍堰距離41m；東南方向民房距離200m；爆區上空50m處有1組11萬kV和2組22萬kV高壓電線。爆破區周圍環境示意圖見圖1。

2.石方爆破施工

2.1總體方案

根據爆區現場不同的爆破對象的具體情況及工程要求,項目分別采用淺眼爆破、深孔臺階爆破、預裂爆破及保護層淺眼爆破。1）主爆破層按巖體高度采用深孔或淺孔松動爆破,巖體高度≥5m時采用深孔松動爆破,巖體高度≥1m時采用淺孔松動爆破；爆破作業中,首先考慮的是破碎物和沖擊波影響的安全距離。而在保證裝藥量、填塞長度、填塞質量及有效覆蓋的前提下,露天松動爆破空氣沖擊波危害可忽略不計。爆破飛石計算公式如下：式中：Rmax—飛石的最大飛散距離,m；d—炮孔直徑,9cm；2）最終邊坡處采用預裂或光面爆破；3）保護層采用淺孔松動爆破,孔底加20cm柔性墊層；4）爆破產生的大塊巖石及爆體高度低于1m時采用炮錘二次破碎。

2.2單段裝藥量計算

周圍建筑物的安全主要受振動控制,振動控制的影響因素為單段裝藥量,根據《爆破安全規程》進行爆破振動速度v進行計算。根據計算本工程設計在距離大壩60m范圍外的爆體單響最大藥量控制在50kg內,預裂孔以外炮孔全采用逐孔起爆網路,預裂孔不大于8孔一響。距離大壩及上游圍堰60m范圍內的爆體單響最大藥量控制在20kg內。

2.3沖擊安全計算

露天爆破時,炸藥的能量只會一部分的轉化為空氣的沖擊波,所以,經計算：Rmax＝141.7m根據《爆破安全規程》規定,淺孔爆破的安全半徑不得少于300m,實際施工時爆破安全半徑確定為300m。

3.危險源及有害因素分析

本工程在爆破區周圍存在11處建筑物或者施工作業區域,項目部、小平房、壩底、擋水圍堰和高壓電線等均在100m范圍內,整個爆破作業過程中最容易造成此區域內的建筑物和人員受到傷害。尤其是操作不當、管理不善等原因,容易造成安全事故。科學有效的進行危險源分析,進行預防控制可以降低安全事故發生的概率[2]。

3.1危險源辨識

借鑒工程建設行業的經驗,危險源的辨別方式有很多種,通常有現場觀察、類似項目對比、系統安全分析等方法,其中系統安全分析法較為科學和全面[3]。

3.2分析方法

本文采用系統安全分析法對石方爆破過程中的危險源進行宏觀的概括分析,分析的方法步驟為：系統工程內容→分析有害因素觸發事件→推測可能發生事故的危害程度→確定危險等級→擬定對策措施。根據安全技術規范要求,安全一般分為4個等級,即：I級表示一般不會發生安全施工；II級表示處于一個臨界狀態,可能會導致安全事故,也可能不會,但是應該采取措施；III級表示可能對施工人員和周圍產生影響,能夠發生安全事故,需要針對隱患采取措施；IV級表示極大概率發生事故,對于周圍的建筑物或者人員會產生巨大的損失,造成災難性事故,必須消除隱患后才能實施。

3.3危險性分析

本項目石方爆破的施工工藝流程為：打孔→裝藥→爆破網絡連接→疏散→爆破→爆破后檢查。整體上將萬安船閘工程石方爆破作業程序劃分為事前、事中和事后三個方面進行危險源分析,即：鉆孔作業的過程中、爆破作業過程中和爆破后對爆區檢查。1）鉆孔作業過程中的危險源分析。在鉆孔的作業施工中,主要的危害因素主要還是機械傷害和觸電等方面的事故,鉆孔作業施工中的安全評價分析見表1。2）爆破作業過程中的危險源分析。爆破作業過程中是萬安船閘施工最危險的階段,操作規范性、管理細節等方面在本階段最為重要。針對爆破作業過程單元的安全評價見表2。3）爆后對爆區檢查的危險源分析。爆破完成后,必須對爆區進行檢查,檢查是否存在啞炮,因為啞炮在后續的開挖過程中容易造成爆炸,對人員和機械設備存在傷害,爆破后對爆區檢查的安全評價見表3。

4.實踐效果

萬安船閘石方爆破工程已經成功進行實施,整個施工流程完善,交底到位,風險源分析全面。爆破過程中未出現啞炮,沒有出現建筑物毀損事故,未出現人員傷亡事故,大壩和擋水圍堰監測一切正常,高壓電線未受到影響,整個爆破過程符合國家的安全標準。

5.結束語

本文利用系統安全分析法,對萬安船閘主體結構施工過程中石方爆破的安全作業危險因素進行了詳細的分析,結合項目所處的環境和施工方法,對危險因素造成的事故后果進行詳細的分析,并提出了可行的預防措施,有效的預防事故的發生。復雜環境中的石方爆破工程,不是只有實施爆破過程中才有危險因素,在鉆孔和爆破后都存在,本文進行全過程的分析總結以供類似項目借鑒。

參考文獻：

[1]顧毅成.爆破工程施工與安全[M].北京:冶金工業出版社,2003:283-284．

[2]張云鵬,于亞倫.爆破工程安全評價初探[J].工程爆破,2004,10(04):81-84．

[3]高建成.石方爆破施工方法簡介[J].山西建筑,2005,31(18):129-130．

作者:孫榮 單位:中交四航局第三工程有限公司