船塢圍堰一次性整體爆破拆除安全控制措施

中交第三航務(wù)工程局有限公司寧波分公司   賴朝暉

 

[摘要]近幾年，隨著我公司經(jīng)營范圍的拓展，逐漸涉及船塢施工和爆破施工，長白船塢圍堰一次性爆破拆除既涵蓋了爆破方面的施工內(nèi)容又涉及到了船塢圍堰施工方面的施工內(nèi)容，是一個(gè)非常典型的成功施工案例，本文探討船塢圍堰一次性爆破拆除施工過程中危險(xiǎn)有害因素的辨析與安全控制措施的落實(shí)。

[關(guān)鍵詞]船塢圍堰  爆破拆除  安全控制

 

1 工程概況

本工程位于舟山市長白島西側(cè)，除船塢基本建成外其他基礎(chǔ)設(shè)施均未建。1#船塢尺寸為380m（長）×80m（寬）×13.7m（深），2#船塢尺寸為400m（長）×106m（寬）×13.7m（深），1#、2#船塢之間為B翼墻。B翼墻前端為水泵房。兩塢均未安裝塢門。1#、2#船塢的圍堰連為一體，圍堰呈折線形，長度為318m。圍堰南面臨海，北面為已建塢體，東北側(cè)約100m外為山體，西側(cè)為距圍堰較近的1#塢。1#塢門檻距離最近圍堰體24m；水泵房前端基巖經(jīng)破碎機(jī)破碎到-10m標(biāo)高后已被挖運(yùn)，距離最近的圍堰體僅為5m；2#塢門檻距離最近圍堰體45m，東側(cè)A翼墻距離最近圍堰20m，2#船塢前圍堰距離東南面最近民房約350m，環(huán)境比較復(fù)雜。總爆破工程量約41172m³,土石方清挖146191 m³。

2 工程難點(diǎn)

2.1 圍堰結(jié)構(gòu)類型多構(gòu)造復(fù)雜

圍堰結(jié)構(gòu)類型多構(gòu)造復(fù)雜圍堰包括土石圍堰、鋼管樁低樁承臺(tái)圍堰和沖孔灌注樁低樁承臺(tái)圍堰三種類型：土石圍堰段總長111.3m，為直立式拋石堤結(jié)構(gòu)；鋼管樁低樁承臺(tái)段總長167m，基礎(chǔ)采用雙排φ938mm鋼管樁共192根；沖孔灌注樁低樁承臺(tái)段總長39.8m，基礎(chǔ)采用φ1000mm沖孔灌注樁，共47根。

2.2 圍堰拆除爆破涵蓋內(nèi)容多

（1）土石圍堰主要為2#圍堰的巖石爆破，采用緩傾斜深孔爆破，沉箱部位的基巖爆破，采用淺孔、深孔及預(yù)裂爆破。

（2）高壓旋噴樁爆破：主要有鋼管之間的單排旋噴樁，采用垂直深孔弱松動(dòng)爆破；2#圍堰上部的雙排旋噴樁采用垂直深孔爆破。

（3）灌注樁爆破：位于圍堰內(nèi)側(cè)，采用垂直深孔單孔松動(dòng)爆破。

（4）攪拌混凝土位于1#、2#圍堰內(nèi)側(cè)上部，采用垂直深孔實(shí)施松動(dòng)爆破。

（5）鋼筋混凝土梁和板爆破，主要在鋼管樁頂部，采用淺孔爆破。擋浪墻采用淺孔控制爆破或在裝藥前用破碎錘破碎。

3 爆破方案選擇

3.1 分次爆破

分次爆破是指先爆2#圍堰，再爆鋼管樁圍堰頂部梁、板鋼筋混凝土，兩鋼管樁之間的單排旋噴樁及圍堰內(nèi)側(cè)支擋防護(hù)的灌注樁。即第一次爆破2#土石圍堰，第二次爆破鋼管樁圍堰。

分次爆破規(guī)模小，爆破網(wǎng)路簡單，施工組織簡單，但是對塢口設(shè)施需進(jìn)行多次防護(hù)，工作量大、成本高，而且分層分段爆破方案技術(shù)要求高，分次爆破后圍堰內(nèi)側(cè)充水后爆部分處于水中作業(yè)，基巖變成炸礁爆破，施工困難，爆破效果難以保證。

3.2 一次整體爆破

一次整體爆破是指將所有需爆破的部位實(shí)施鉆孔、裝藥、聯(lián)網(wǎng)后采用一次毫秒延時(shí)爆破。

一次整體爆破防護(hù)次數(shù)少，工期相對較短，作業(yè)環(huán)境相對簡單，警戒次數(shù)少，安全性好，但是一次爆破規(guī)模大，爆破網(wǎng)路復(fù)雜。

3.3 一次性整體爆破可行性

一次性整體爆破最大難點(diǎn)是爆破規(guī)模大，網(wǎng)路復(fù)雜，但也存在較大的解決方法，解決方法之一：爆破規(guī)模可采用高精度毫秒延時(shí)雷管，有效的控制單響藥量，降低振動(dòng)有害效應(yīng)；解決方法之二：有經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)人員進(jìn)行網(wǎng)路設(shè)計(jì)；解決方法之三：有多次圍堰施工經(jīng)驗(yàn)及有經(jīng)驗(yàn)人員進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。

3.4 爆破方案的確定

通過綜合比較，結(jié)合本工程特點(diǎn)，總體方案采用不關(guān)門堰內(nèi)不充水，一次性整體拆除爆破方案，爆破施工方法主要是采用淺孔毫秒延時(shí)爆破技術(shù)為主，深孔毫秒延時(shí)爆破為輔的方案。本次爆破單次爆破藥量為32555kg，最大單段藥量為255kg，圍堰水平鉆孔直徑140mm共計(jì)236個(gè)，裝藥長度4596.9米，共31080kg；高壓旋噴樁1400mm共計(jì)184個(gè)，裝藥長度827.4米，共計(jì)1025kg；水泥承臺(tái)直徑40mm鉆孔共1500個(gè)，孔深70cm，每孔裝藥量0.3kg，共裝藥450kg。

4 爆破危險(xiǎn)有害因素辨析與安全控制

4.1 爆破安全設(shè)計(jì)原則

圍堰及巖坎拆除爆破的設(shè)計(jì)核心是：在確保臨近爆區(qū)各種已建水工建筑物的安全條件下，使被爆破體一次爆破成功。為此，本工程爆破設(shè)計(jì)遵循如下原則：

（1）充分論證爆破地震波、水擊波、涌浪和動(dòng)水壓力、個(gè)別飛石等爆破效應(yīng)對臨近建筑物的影響程度；根據(jù)不同類型建筑物的物理特性，制定恰當(dāng)?shù)谋瓢踩试S標(biāo)準(zhǔn)；采取必要的安全防護(hù)措施，使爆破有害效應(yīng)控制在允許范圍內(nèi)。特別注意振動(dòng)對塢墩、塢底板、塢門檻及水泵房的影響。

（2）設(shè)計(jì)時(shí)因地制宜合理制定爆破總體方案。設(shè)計(jì)中要考慮圍堰拆除后爆渣對塢門的擠壓，應(yīng)采用有效的、強(qiáng)有力的安全防護(hù)措施。

（3）設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證爆破一次成功。設(shè)計(jì)中要考慮爆破器材的抗水性、抗海水的腐蝕性；爆破施工過程的安全、可靠及簡易性；起爆網(wǎng)路的安全可靠性；爆破參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，須考慮水因素的影響，一般宜采用高單耗、低單響藥量的設(shè)計(jì)方法。

4.2 爆破危險(xiǎn)有害因素的辨識(shí)

爆破危險(xiǎn)有害因素主要包括以下內(nèi)容：

（1）爆破地震效應(yīng)對臨近爆區(qū)已建水工建筑物的影響。根據(jù)建筑物抗震性能制定合理的爆破震動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)，并依據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)成果或類似爆破工程經(jīng)驗(yàn)，確定該場地條件下地震傳播規(guī)律，通過安全校核計(jì)算，決定減震防震措施。

（2）爆破產(chǎn)生的水擊波、脈動(dòng)水壓力、涌浪及水石流等對臨近爆區(qū)已建建筑物的影響，決定采用的安全防護(hù)措施。

（3）爆破對于被爆體緊密相連的被保留體的影響。特別注意圍堰兩側(cè)和塢體相連部分的分割，在圍堰爆破前采用打減震孔或預(yù)裂孔解決。

（4）爆破產(chǎn)生的飛石對臨近水工建筑物的影響。在爆破方案設(shè)計(jì)中采用相應(yīng)的措施防范個(gè)別飛石的危害。

4.3 爆破危險(xiǎn)有害因素控制標(biāo)準(zhǔn)

（1）爆破振動(dòng)

確定爆區(qū)周圍水工建筑物的爆破安全振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)是圍堰及巖坎成功爆破的最為關(guān)鍵的一項(xiàng)內(nèi)容。本工程參照《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2011），并結(jié)合長江科學(xué)院對相關(guān)圍堰及巖坎爆破采用的安全振速允許標(biāo)準(zhǔn)和類似工程的實(shí)際觀測資料，取水泵房、塢門檻、塢墩和塢底板均采用振速標(biāo)準(zhǔn)20cm/s。本設(shè)計(jì)采用的安全震速和最大單響藥量計(jì)算公式：

式中：  Q—最大單響藥量，kg；

v—計(jì)算地震波速度，cm/s；

[v]—安全允許震速，cm/s；

R—控制點(diǎn)至爆源的距離，m；

K、α—與爆區(qū)地形地形地質(zhì)有關(guān)的系數(shù)和衰減系數(shù)，參照類似工程實(shí)測數(shù)據(jù)，對塢墩、水泵房及塢底板暫定55和1.7。圍堰爆破前再根據(jù)預(yù)處理期間的觀測成果和監(jiān)理單位要求對爆破參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

表 4-1：爆破震動(dòng)與保護(hù)對象不同距離單響最大藥量計(jì)算表

根據(jù)計(jì)算表4-1，按保護(hù)對象不同距離控制最大單段藥量，若校核的爆破有害效應(yīng)超過設(shè)定的安全允許標(biāo)準(zhǔn)，則孔內(nèi)分段裝藥，分段起爆。本工程最大單段藥量為255kg，經(jīng)計(jì)算R=11.5（m）。

（2）爆破飛石

主要考慮圍堰爆破時(shí)產(chǎn)生的個(gè)別飛石對塢口設(shè)施的影響，安全防護(hù)設(shè)計(jì)中通過加強(qiáng)防護(hù)措施解決。

R_f=（40/2.54）D

式中：R_f——個(gè)別飛石最小距離，m；D——炮孔直徑，cm；

中深孔爆破時(shí)： D=11.5cm， R_f=181m；

D=14cm， R_f=210m；

（3）爆破安全警戒距離

圍堰巖坎爆破時(shí)，根據(jù)《爆破安全規(guī)程》規(guī)定，水中沖擊波安全距離見下表：

表4-2：對人員和施工船舶水中沖擊波安全允許距離表

根據(jù)本工程實(shí)際情況，該海域內(nèi)并無游泳及潛水作業(yè)人員，過往客貨船及工程作業(yè)船舶較多，爆破作業(yè)時(shí)應(yīng)有專門警戒船只巡查海面，確保無關(guān)人員及船舶在規(guī)定允許的安全區(qū)域外。本設(shè)計(jì)將陸上警戒范圍設(shè)置為300m，海上警戒區(qū)對船只、人員的警戒范圍為500m。

4.4安全防護(hù)控制措施

4.4.1 安全防護(hù)對象

船塢圍堰拆除爆破過程中，主要保護(hù)對象是塢門檻、水泵房、墩塢及塢底板等。

4.4.2 安全防護(hù)控制措施

（1）塢門檻的防護(hù)措施

為了保證塢門檻不受破壞，采用雙層輪胎中間夾雙層竹排防護(hù)，竹排和輪胎用尼龍繩或鋼絲繩懸掛，懸掛輪胎的底部用沙袋懸垂并固定，并在輪胎外側(cè)堆砌沙袋，塢門檻立面防護(hù)采用雙層輪胎夾竹排。

（2）塢墩及塢底板的防護(hù)措施在塢墩立面上掛單層輪胎，外側(cè)再掛竹排保護(hù)；塢墩、水泵房頂面采用單層輪胎及竹排防護(hù)。

（3）水泵房出水口的防護(hù)措施在水泵房出水口立面上懸掛雙層輪胎夾  5mm鋼板防護(hù)。

（4）水泵房進(jìn)水口攔污柵的防護(hù)措施采用單層輪胎加單層毛竹片直接覆蓋防護(hù)，另用沙袋壓實(shí)。

4.5 爆破安全警戒

（1）設(shè)置警戒標(biāo)識(shí)和警戒信號(hào)，并發(fā)布《爆破通告》，明確爆破時(shí)間、警戒范圍、警報(bào)信號(hào)、安全標(biāo)志等。

（2）爆破警戒和信號(hào)

①裝藥警戒由施工單位項(xiàng)目經(jīng)理確定，裝藥時(shí)在警戒邊界設(shè)置明顯標(biāo)志并派出崗哨。

②爆破警戒范圍按照設(shè)計(jì)要求確定。具體警戒位置在施工組織設(shè)計(jì)中確定，但應(yīng)注意在警戒點(diǎn)位置設(shè)置明顯標(biāo)志并派出崗哨。執(zhí)行警戒的人員應(yīng)按指令到達(dá)指定地點(diǎn)并堅(jiān)守工作崗位。

③爆破警戒信號(hào)包括預(yù)警信號(hào)、起爆信號(hào)和解除信號(hào)。

④各類信號(hào)均應(yīng)使得爆破警戒區(qū)域及附近人員清楚地聽到或看到。

⑤在海上安排了2艘警戒船，對海上來往船只進(jìn)行警戒，海事局也出動(dòng)巡邏艇進(jìn)行巡邏警戒。

5 爆破作業(yè)對環(huán)境的影響及控制措施

人類的環(huán)境保護(hù)意識(shí)日益強(qiáng)烈，而爆破技術(shù)作為一種有效的施工手段，又經(jīng) 常運(yùn)用在人口稠密的城鎮(zhèn)地區(qū)。人類不僅關(guān)注著爆破噪聲、粉塵對環(huán)境的污染，而且也期望著爆破在完成工程目標(biāo)的同時(shí)，減少對生態(tài)，對環(huán)境的破壞和影響。

5.1 爆破噪聲

一般爆破產(chǎn)生的音響雖然短促，但容易給人造成恐怖的感覺。連續(xù)不斷的爆破音響，給人們心理和生理上都將造成不良影響。聯(lián)合國世界保健組織(WHO)關(guān)于噪聲的一個(gè)資料指出，噪聲超過120dB，對人體健康來講，為危險(xiǎn)區(qū)；90～120dB，為過渡區(qū)；小于90dB為安全區(qū)。

我國爆破安全規(guī)程規(guī)定，城鎮(zhèn)爆破作業(yè)噪聲控制在120dB以下（裝載機(jī)、推土機(jī)、鑿巖機(jī)的噪聲測試表明，在離作業(yè)點(diǎn)10m處，噪聲一般為90dB左右）。本次爆破環(huán)境相對較好，爆炸作業(yè)時(shí)間短，采取相應(yīng)措施后，爆破噪聲可以得到的控制。

5.2 爆破粉塵

鑿巖、爆破和其它石方開挖生產(chǎn)工序中，都要產(chǎn)生粉塵。工序和防塵措施不同，粉塵的數(shù)量亦不相同。國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，工作面的粉塵濃度，不應(yīng)超過2mg/m³。

本工程屬于臨水介質(zhì)爆破和水下爆破。臨水介質(zhì)大多孔中會(huì)有滲水，鑿巖作業(yè)處于濕式鑿巖，加之巖體裂隙發(fā)育，爆破瞬間灰塵不大。水下爆破作業(yè)不產(chǎn)生灰塵。因此，爆破施工灰塵可以得到有效控制。

 

 
來自：《安全生產(chǎn)》2014年第1期