船坞围堰一次性整体爆破拆除安全控制措施

船坞围堰一次性整体爆破拆除安全控制措施

中交第三航务工程局有限公司宁波分公司   赖朝晖

 

[摘要]近几年，随着我公司经营范围的拓展，逐渐涉及船坞施工和爆破施工，长白船坞围堰一次性爆破拆除既涵盖了爆破方面的施工内容又涉及到了船坞围堰施工方面的施工内容，是一个非常典型的成功施工案例，本文探讨船坞围堰一次性爆破拆除施工过程中危险有害因素的辨析与安全控制措施的落实。

[关键词]船坞围堰  爆破拆除  安全控制

 

1 工程概况

本工程位于舟山市长白岛西侧，除船坞基本建成外其他基础设施均未建。1#船坞尺寸为380m（长）×80m（宽）×13.7m（深），2#船坞尺寸为400m（长）×106m（宽）×13.7m（深），1#、2#船坞之间为B翼墙。B翼墙前端为水泵房。两坞均未安装坞门。1#、2#船坞的围堰连为一体，围堰呈折线形，长度为318m。围堰南面临海，北面为已建坞体，东北侧约100m外为山体，西侧为距围堰较近的1#坞。1#坞门槛距离最近围堰体24m；水泵房前端基岩经破碎机破碎到-10m标高后已被挖运，距离最近的围堰体仅为5m；2#坞门槛距离最近围堰体45m，东侧A翼墙距离最近围堰20m，2#船坞前围堰距离东南面最近民房约350m，环境比较复杂。总爆破工程量约41172m³,土石方清挖146191 m³。

2 工程难点

2.1 围堰结构类型多构造复杂

围堰结构类型多构造复杂围堰包括土石围堰、钢管桩低桩承台围堰和冲孔灌注桩低桩承台围堰三种类型：土石围堰段总长111.3m，为直立式抛石堤结构；钢管桩低桩承台段总长167m，基础采用双排φ938mm钢管桩共192根；冲孔灌注桩低桩承台段总长39.8m，基础采用φ1000mm冲孔灌注桩，共47根。

2.2 围堰拆除爆破涵盖内容多

（1）土石围堰主要为2#围堰的岩石爆破，采用缓倾斜深孔爆破，沉箱部位的基岩爆破，采用浅孔、深孔及预裂爆破。

（2）高压旋喷桩爆破：主要有钢管之间的单排旋喷桩，采用垂直深孔弱松动爆破；2#围堰上部的双排旋喷桩采用垂直深孔爆破。

（3）灌注桩爆破：位于围堰内侧，采用垂直深孔单孔松动爆破。

（4）搅拌混凝土位于1#、2#围堰内侧上部，采用垂直深孔实施松动爆破。

（5）钢筋混凝土梁和板爆破，主要在钢管桩顶部，采用浅孔爆破。挡浪墙采用浅孔控制爆破或在装药前用破碎锤破碎。

3 爆破方案选择

3.1 分次爆破

分次爆破是指先爆2#围堰，再爆钢管桩围堰顶部梁、板钢筋混凝土，两钢管桩之间的单排旋喷桩及围堰内侧支挡防护的灌注桩。即第一次爆破2#土石围堰，第二次爆破钢管桩围堰。

分次爆破规模小，爆破网路简单，施工组织简单，但是对坞口设施需进行多次防护，工作量大、成本高，而且分层分段爆破方案技术要求高，分次爆破后围堰内侧充水后爆部分处于水中作业，基岩变成炸礁爆破，施工困难，爆破效果难以保证。

3.2 一次整体爆破

一次整体爆破是指将所有需爆破的部位实施钻孔、装药、联网后采用一次毫秒延时爆破。

一次整体爆破防护次数少，工期相对较短，作业环境相对简单，警戒次数少，安全性好，但是一次爆破规模大，爆破网路复杂。

3.3 一次性整体爆破可行性

一次性整体爆破最大难点是爆破规模大，网路复杂，但也存在较大的解决方法，解决方法之一：爆破规模可采用高精度毫秒延时雷管，有效的控制单响药量，降低振动有害效应；解决方法之二：有经验丰富的设计人员进行网路设计；解决方法之三：有多次围堰施工经验及有经验人员进行联网。

3.4 爆破方案的确定

通过综合比较，结合本工程特点，总体方案采用不关门堰内不充水，一次性整体拆除爆破方案，爆破施工方法主要是采用浅孔毫秒延时爆破技术为主，深孔毫秒延时爆破为辅的方案。本次爆破单次爆破药量为32555kg，最大单段药量为255kg，围堰水平钻孔直径140mm共计236个，装药长度4596.9米，共31080kg；高压旋喷桩1400mm共计184个，装药长度827.4米，共计1025kg；水泥承台直径40mm钻孔共1500个，孔深70cm，每孔装药量0.3kg，共装药450kg。

4 爆破危险有害因素辨析与安全控制

4.1 爆破安全设计原则

围堰及岩坎拆除爆破的设计核心是：在确保临近爆区各种已建水工建筑物的安全条件下，使被爆破体一次爆破成功。为此，本工程爆破设计遵循如下原则：

（1）充分论证爆破地震波、水击波、涌浪和动水压力、个别飞石等爆破效应对临近建筑物的影响程度；根据不同类型建筑物的物理特性，制定恰当的爆破安全允许标准；采取必要的安全防护措施，使爆破有害效应控制在允许范围内。特别注意振动对坞墩、坞底板、坞门槛及水泵房的影响。

（2）设计时因地制宜合理制定爆破总体方案。设计中要考虑围堰拆除后爆渣对坞门的挤压，应采用有效的、强有力的安全防护措施。

（3）设计时应保证爆破一次成功。设计中要考虑爆破器材的抗水性、抗海水的腐蚀性；爆破施工过程的安全、可靠及简易性；起爆网路的安全可靠性；爆破参数设计时，须考虑水因素的影响，一般宜采用高单耗、低单响药量的设计方法。

4.2 爆破危险有害因素的辨识

爆破危险有害因素主要包括以下内容：

（1）爆破地震效应对临近爆区已建水工建筑物的影响。根据建筑物抗震性能制定合理的爆破震动安全允许标准，并依据现场试验成果或类似爆破工程经验，确定该场地条件下地震传播规律，通过安全校核计算，决定减震防震措施。

（2）爆破产生的水击波、脉动水压力、涌浪及水石流等对临近爆区已建建筑物的影响，决定采用的安全防护措施。

（3）爆破对于被爆体紧密相连的被保留体的影响。特别注意围堰两侧和坞体相连部分的分割，在围堰爆破前采用打减震孔或预裂孔解决。

（4）爆破产生的飞石对临近水工建筑物的影响。在爆破方案设计中采用相应的措施防范个别飞石的危害。

4.3 爆破危险有害因素控制标准

（1）爆破振动

确定爆区周围水工建筑物的爆破安全振动标准是围堰及岩坎成功爆破的最为关键的一项内容。本工程参照《爆破安全规程》（GB6722-2011），并结合长江科学院对相关围堰及岩坎爆破采用的安全振速允许标准和类似工程的实际观测资料，取水泵房、坞门槛、坞墩和坞底板均采用振速标准20cm/s。本设计采用的安全震速和最大单响药量计算公式：

式中：  Q—最大单响药量，kg；

v—计算地震波速度，cm/s；

[v]—安全允许震速，cm/s；

R—控制点至爆源的距离，m；

K、α—与爆区地形地形地质有关的系数和衰减系数，参照类似工程实测数据，对坞墩、水泵房及坞底板暂定55和1.7。围堰爆破前再根据预处理期间的观测成果和监理单位要求对爆破参数进行适当调整。

表 4-1：爆破震动与保护对象不同距离单响最大药量计算表

根据计算表4-1，按保护对象不同距离控制最大单段药量，若校核的爆破有害效应超过设定的安全允许标准，则孔内分段装药，分段起爆。本工程最大单段药量为255kg，经计算R=11.5（m）。

（2）爆破飞石

主要考虑围堰爆破时产生的个别飞石对坞口设施的影响，安全防护设计中通过加强防护措施解决。

R_f=（40/2.54）D

式中：R_f——个别飞石最小距离，m；D——炮孔直径，cm；

中深孔爆破时： D=11.5cm， R_f=181m；

D=14cm， R_f=210m；

（3）爆破安全警戒距离

围堰岩坎爆破时，根据《爆破安全规程》规定，水中冲击波安全距离见下表：

表4-2：对人员和施工船舶水中冲击波安全允许距离表

根据本工程实际情况，该海域内并无游泳及潜水作业人员，过往客货船及工程作业船舶较多，爆破作业时应有专门警戒船只巡查海面，确保无关人员及船舶在规定允许的安全区域外。本设计将陆上警戒范围设置为300m，海上警戒区对船只、人员的警戒范围为500m。

4.4安全防护控制措施

4.4.1 安全防护对象

船坞围堰拆除爆破过程中，主要保护对象是坞门槛、水泵房、墩坞及坞底板等。

4.4.2 安全防护控制措施

（1）坞门槛的防护措施

为了保证坞门槛不受破坏，采用双层轮胎中间夹双层竹排防护，竹排和轮胎用尼龙绳或钢丝绳悬挂，悬挂轮胎的底部用沙袋悬垂并固定，并在轮胎外侧堆砌沙袋，坞门槛立面防护采用双层轮胎夹竹排。

（2）坞墩及坞底板的防护措施在坞墩立面上挂单层轮胎，外侧再挂竹排保护；坞墩、水泵房顶面采用单层轮胎及竹排防护。

（3）水泵房出水口的防护措施在水泵房出水口立面上悬挂双层轮胎夹  5mm钢板防护。

（4）水泵房进水口拦污栅的防护措施采用单层轮胎加单层毛竹片直接覆盖防护，另用沙袋压实。

4.5 爆破安全警戒

（1）设置警戒标识和警戒信号，并发布《爆破通告》，明确爆破时间、警戒范围、警报信号、安全标志等。

（2）爆破警戒和信号

①装药警戒由施工单位项目经理确定，装药时在警戒边界设置明显标志并派出岗哨。

②爆破警戒范围按照设计要求确定。具体警戒位置在施工组织设计中确定，但应注意在警戒点位置设置明显标志并派出岗哨。执行警戒的人员应按指令到达指定地点并坚守工作岗位。

③爆破警戒信号包括预警信号、起爆信号和解除信号。

④各类信号均应使得爆破警戒区域及附近人员清楚地听到或看到。

⑤在海上安排了2艘警戒船，对海上来往船只进行警戒，海事局也出动巡逻艇进行巡逻警戒。

5 爆破作业对环境的影响及控制措施

人类的环境保护意识日益强烈，而爆破技术作为一种有效的施工手段，又经 常运用在人口稠密的城镇地区。人类不仅关注着爆破噪声、粉尘对环境的污染，而且也期望着爆破在完成工程目标的同时，减少对生态，对环境的破坏和影响。

5.1 爆破噪声

一般爆破产生的音响虽然短促，但容易给人造成恐怖的感觉。连续不断的爆破音响，给人们心理和生理上都将造成不良影响。联合国世界保健组织(WHO)关于噪声的一个资料指出，噪声超过120dB，对人体健康来讲，为危险区；90～120dB，为过渡区；小于90dB为安全区。

我国爆破安全规程规定，城镇爆破作业噪声控制在120dB以下（装载机、推土机、凿岩机的噪声测试表明，在离作业点10m处，噪声一般为90dB左右）。本次爆破环境相对较好，爆炸作业时间短，采取相应措施后，爆破噪声可以得到的控制。

5.2 爆破粉尘

凿岩、爆破和其它石方开挖生产工序中，都要产生粉尘。工序和防尘措施不同，粉尘的数量亦不相同。国家卫生标准规定，工作面的粉尘浓度，不应超过2mg/m³。

本工程属于临水介质爆破和水下爆破。临水介质大多孔中会有渗水，凿岩作业处于湿式凿岩，加之岩体裂隙发育，爆破瞬间灰尘不大。水下爆破作业不产生灰尘。因此，爆破施工灰尘可以得到有效控制。

 

 
来自：《安全生产》2014年第1期