中交第三航務(wù)工程局有限公司寧波分公司   賴朝暉

 

1 工程概況

本工程區(qū)域舟山外釣島隸屬舟山市定海區(qū)岑港鎮(zhèn)，地貌以低丘為主，島呈南北走向，處于多島嶼環(huán)抱的海域，西有冊子島、金塘島，西南至東南有穿山半島，北有富翅島、里釣等島嶼，東為舟山本島，距離舟山市定海區(qū)約18km，西南距寧波北倉港約17km，距離上海港約128km。外釣島港址水域開闊，工程段岸坡穩(wěn)定，泊穩(wěn)條件良好。光匯油庫場平及護岸工程項目一期南島開山工程項目已實施完成，本次為二期北島開山項目工程。根據(jù)相關(guān)設(shè)計，本次北島開山工程項目開挖和回填場平初平設(shè)計標(biāo)高分別為15m、11m、7m。

本工程規(guī)模土石方開挖工程數(shù)量186萬m³，施工總工期420天，其中第一階段為高壓電線及鐵塔遷移后完成工程數(shù)量約50萬m³，暫定工期為4個月；第二階段為中石化石油管道遷移后，完成剩余的工程數(shù)量約136萬m³，暫定工期為10個月。

2 爆區(qū)周邊環(huán)境

經(jīng)現(xiàn)場踏勘，礦山施工區(qū)域位于海島丘陵，山坡低緩，切割深度不大，山上植被發(fā)育，山體大部保持原始山坡狀態(tài)，僅西側(cè)進行過施工痕跡；施工區(qū)域范圍內(nèi)有中石化原油輸油管線（第二階段施工前拆除）。具體周邊環(huán)境及現(xiàn)狀如下：

開山區(qū)域東側(cè)是回填區(qū)，一期南島施工已進行了部分回填處理，區(qū)域內(nèi)有一自南向北的中石化原油輸油管線（岙山油庫至鎮(zhèn)海煉化），爆破開采分兩期進行，前期開采范圍距中石化輸油管線50米范圍以外的區(qū)域，約50萬立方米，剩余山體待中石化輸油管線移除后再行開采。距離開采山體東南側(cè)有鋼筋混凝土高樁平臺約15米。距開山山體東側(cè)約600m是舟山本島的老塘山港。

因此爆破施工時需考慮對中石化石油管道、南北島所有相關(guān)單位施工臨建設(shè)施、過往船舶以及北半島所有相關(guān)施工人員的保護。

綜上所述，根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2011)，該礦區(qū)爆破作業(yè)環(huán)境復(fù)雜。

3 爆破施工方案選擇

由于本工程是露天臺階爆破，在空氣中形成的空氣沖擊波破壞能量微乎其微，可忽略不計；爆破有害氣體在瞬間被大氣所稀釋，也不會對周圍造成危害。故在本工程中主要安全隱患是爆破飛石和爆破振動，尤其應(yīng)防止和控制爆破振動的強度、防控爆破飛石的方向和距離。

根據(jù)本工程特點、周邊環(huán)境、地質(zhì)情況、工程進度等因素，本工程爆破區(qū)域分為：50m~100m范圍內(nèi)和100m以外范圍。

在距輸油管道設(shè)施100米以外范圍內(nèi)爆破施工，選擇的爆破方法為深孔爆破，深孔爆破可采用“松動爆破”的原則。

在距輸油管道設(shè)施50m~100m范圍內(nèi)采用“復(fù)雜環(huán)境深孔毫秒延時爆破和城鎮(zhèn)淺孔控制爆破技術(shù)”。

4  爆破有害因素分析與安全控制

在一般巖土爆破施工中，其爆破危害主要包括：爆破地震、爆破飛石、空氣沖擊波、噪聲、粉塵、有毒氣體等。由于本工程是露天臺階爆破，全部采用炮孔法爆破，爆破沖擊波影響甚微，可忽略不計。爆破毒氣和噪音對周邊影響也非常小。因此本工程的爆破有害效應(yīng)主要包括爆破飛石和爆破震動。

 

4.1 爆破管理要素

表4-1 爆破管理主要因素表

爆破周邊環(huán)境	開山區(qū)域東側(cè)是回填區(qū)，距中石化輸油管線約50米，距舟山本島老塘山港約600米，東南側(cè)鋼筋混凝土高樁平臺距離約15米；開山區(qū)域南側(cè)為一期工程南島場平、海堤、高樁平臺以及后續(xù)罐基等施工場地，距離在再建油庫基礎(chǔ)距離最近約為50米；開山區(qū)域西側(cè)是一期南島施工已回填的區(qū)域；開山區(qū)域北側(cè)是山體。
爆破開挖工程量	186萬方	爆破開挖方式		中、深孔臺階爆破方法為主，淺孔控制爆破方法為輔
炸藥計劃用量	600噸	起爆器材計劃用量		導(dǎo)爆管雷管25000發(fā)
單響藥量（kg）	中深孔爆破<120		最近保護點振動速度（cm/s）		石油管道<3.0 油罐基礎(chǔ)<5.0 高樁平臺<7.0
一次總藥量（kg）	<10000		飛石（m）		<8

4.2  爆破安全控制

由于本工程附近有石油管道，并且東南側(cè)有在建的油庫和高樁平臺，因此在爆破施工中必須嚴(yán)格控制爆破所引起的各種危害，如地表振動速度、飛石、滾石及沖擊波等。

 

4.2.1  爆破震速安全控制

炸藥爆炸后，炸藥的部分能量轉(zhuǎn)化為彈性波，在巖土中傳播并引起大地的震動，形成地震波。和天然地震相比，爆破引起的振幅要小震動頻率相對要大，中深孔爆破的震動頻率一般在10-50HZ之間，對建(構(gòu))筑物的影響相對要小。《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2011）中的振動安全允許標(biāo)準(zhǔn)如下表：

表 4-2 爆破振動安全允許標(biāo)準(zhǔn)

序號	保護對象類別	安全允許質(zhì)點振動速度V,cm/s
		f≤10Hz	10Hz≤f≤50Hz	f＞50Hz
1	土窯洞、土坯房、毛石房屋	0.15～0.45	0.45～0.9	0.9～1.5
2	一般民用建筑物	1.5～2.0	2.0～2.5	2.5～3.0
3	工業(yè)和商業(yè)建筑物	2.5～3.5	3.5～4.5	4.2～5.0
4	一般古建筑與古跡	0.1～0.2	0.2～0.3	0.3～0.5
5	運行中的水電站及發(fā)電廠中心控制室設(shè)備	0.5～0.6	0.6～0.7	0.7～0.9
6	水工隧洞	7～8	8～10	10～15
7	交通隧道	10～12	12～15	15～20
8	礦山巷道	15～18	18～25	20～30
9	永久性巖石高邊坡	5～9	8～12	10～15
10	新澆大體積混凝土（C20）： 齡 期:初凝～3d 齡 期:3 d～7 d 齡 期:7d～28d	1.5～ 2.0 3.0～4.0 7.0～8.0	2.0～2.5 4.0～5.0 8.0～10.0	2.5～3.0 5.0～7.0 10.0～12
注1:表中質(zhì)點振動速度為三分量中的最大值；振動頻率為主振頻率。 注2：頻率范圍根據(jù)現(xiàn)場實測波形確定或按如下數(shù)據(jù)選取:硐室爆破f<20 Hz；露天深孔爆破f=10～60 Hz；露天淺孔爆破f=40～100 Hz；地下深孔爆破f=30～100 Hz；地下淺孔爆破f=60～300 Hz。 注3：爆破振動監(jiān)測應(yīng)同時測定質(zhì)點振動相互垂直的三個分量。

（1）安全控制標(biāo)準(zhǔn)

 

根據(jù)爆破安全規(guī)程，據(jù)以往設(shè)計施工經(jīng)驗，中國地震烈度表以及工程規(guī)定文件要求，制定了地下管線（供水管道、天然氣管線）安全抗振標(biāo)準(zhǔn)：按V度地震烈度的參考指標(biāo)，振動速度為3.0 cm/s的標(biāo)準(zhǔn)控制。

根據(jù)永躍船廠圍堰爆破拆除、中遠(yuǎn)船廠圍堰爆破拆除施工經(jīng)驗，油罐基礎(chǔ)控制在5.0 cm/s，高樁平臺震速控制在7.0 cm/s。

（2）安全校核

 

本設(shè)計采用的安全震速和最大單響藥量計算公式：

 

 ；        。

式中：Q—最大單響藥量，kg；

      v—計算地震波速度，cm/s；

      [v]—安全允許震速，cm/s；

      R—控制點至爆源的距離，m；

      K、α—與爆區(qū)地形地質(zhì)有關(guān)的系數(shù)和衰減系數(shù)。

根據(jù)爆破安全規(guī)程及六橫中遠(yuǎn)圍堰爆破拆除時對衰減規(guī)律測試，本工程取k=150，α=1.9。外釣島北島石方爆破開挖鉆孔直徑115mm，最大單孔藥量不超過120kg。

①對石油管道

石方爆破開挖控制最大齊次起爆藥量120kg，石油管道距主炮孔爆區(qū)最近距離50m，最大震速為：

＝1.84cm<3cm/s ，安 全；

②對在建油庫基礎(chǔ)

外釣島北島爆破開挖控制最大齊次起爆藥量120kg，在建油庫距爆區(qū)最近距離50m，最大震速為：

＝1.84cm<5cm/s ，安 全；

上述計算結(jié)果表明，爆破振動速度均小于安全允許震速，爆破振動不會對對碼頭造成危害。

 

③對高樁平臺

外釣島北島爆破開挖控制最大齊次起爆藥量120kg，高樁平臺最近距離15米，最大震速為：

＝18cm>5cm/s ，不安全，因此距離樁基平臺50米范圍內(nèi)采用淺孔爆破的施工方法，并減少最大齊次起爆藥量。

（3）安全控制措施

 

爆破振動安全校核表明，采用上述開挖方式爆破振動不會對在建油庫設(shè)施造成危害，為確保爆破安全我公司再采取以下安全控制措施降低爆破振動：

 

①控制最大齊次起爆藥量及爆破規(guī)模。外釣島北島爆破開挖過程中爆破全部采用單孔起爆，嚴(yán)禁采用大爆破，在鄰近石油管道50-100米時炮孔采用孔內(nèi)間隔裝藥微差起爆、手風(fēng)槍淺孔爆破及鎬頭機機械破碎，降低爆破危險效應(yīng)。

②鉆減震孔。在進行爆破開挖前，在石油管道外30米處平行石油管道打一排預(yù)裂減震孔，孔徑115mm，孔距1m，在爆破區(qū)域與保護對象之間形成一條裂縫，將爆破區(qū)域與爆破保護對象分開。工程實踐證明，采用減震孔爆破，爆破振動可降低50%。

③創(chuàng)造良好臨空面。在爆破前臨空面的堆渣全部清理完畢，爆破時有利于爆渣移動及爆破能量的釋放，進而降低爆破振動。

④進行爆破振動實時監(jiān)測。爆破過程中聘請有資質(zhì)單位對石油管道進行爆破振動監(jiān)測，根據(jù)測試結(jié)果對爆破參數(shù)及爆破規(guī)模進行調(diào)整，確保爆破振動不對保護設(shè)施造成危害。

 

4.2.2 爆破飛石、滾石安全控制

（1）爆破飛石、滾石安全校核

 

露天深孔臺階爆破，個別爆破飛石采用下式進行校核：

 

R_飛=15～16D

式中：R_飛---個別飛石的飛散距離m

D---深孔直徑cm

經(jīng)計算得  R=184m

上述計算結(jié)果表明，爆破個別飛石會對石油管道和在建油庫造成危害，爆破飛石還應(yīng)采取相應(yīng)控制措施。

在進行外釣島北島石方爆破開挖時，由于地形高差的影響，飛石落地后會彈跳一段距離，產(chǎn)生爆破滾石，爆破滾石有可能對石油管道和在建油庫設(shè)施造成危害。爆破滾石按下式進行校核：

X=Kh[2cos²α（tgα+tgβ-1]

式中：h——山坡高差，m，取

35m

α——最小抗線與水平角交角；（°），取60

β——山坡坡角；（°），取35

K——系數(shù)，一般取0.5~1。

計算得：X=8m。

計算結(jié)果表明，爆破滾石對在建油庫影響不大，對石油管道影響較大，要采取嚴(yán)格控制措施，盡量不產(chǎn)生滾石，嚴(yán)禁爆破產(chǎn)生大滾石。

（2）爆破飛石、滾石控制措施

爆破飛石、滾石安全校核表明，爆破飛石及滾石均有可能對石油管道和在建油庫以及高樁平臺造成危害，因此爆破時必須采取措施對爆破飛石和滾石進行嚴(yán)格控制，確保爆破安全。可采用以下措施控制爆破飛石：

①控制爆破方向。石方爆破開挖，爆破方向為西北側(cè)和東側(cè)，使在建油庫和高樁平臺始終處于爆破方向的側(cè)方，在臨空面上即使產(chǎn)生飛石，也是遠(yuǎn)離在建油庫和高樁平臺方向。

②控制堵塞質(zhì)量及長度。炮孔堵塞一律采用鉆孔的排渣堵塞，堵塞中決不允許含石塊；堵塞過程中有管理人員控制，邊堵塞邊搗實，防止卡孔；裝藥完畢后，每個炮孔必須經(jīng)過技術(shù)人員驗收合格后才允許堵塞。

③構(gòu)筑擋土墻。在待開挖山體和油罐基礎(chǔ)以及高樁平臺之間有塘渣構(gòu)筑2米高擋土墻，防止山體上的滾石對油罐基礎(chǔ)和高樁平臺的破壞。

④鎬頭機二次破碎。在裝運過程中對大石塊采用分裂機和鎬頭機進行二次破碎，即提高裝運效率，又不會產(chǎn)生飛石。

 

4.2.3 爆破沖擊波安全控制

本工程爆破全部采用鉆孔爆破，爆破方向無重要設(shè)施，根據(jù)爆破安全規(guī)程爆破沖擊波可不進行安全校核，為確保爆破安全采用以下措施控制爆破沖擊波：

（1）爆破方向始終朝無重要設(shè)施一側(cè)，石方爆破開挖為西南側(cè)和東北側(cè)；

（2）嚴(yán)禁采用大規(guī)模爆破及裸露爆破；

（3）始終采用預(yù)留保護層進行爆破，爆破沖擊波將有效得到控制；

（4）搭設(shè)防護屏障降低爆破沖擊波的效果也十分明顯。

（5）炮孔孔口覆蓋土袋也能有效降低空氣沖擊波。

 

5 爆破安全警戒及應(yīng)急救援措施

 

5.1 安全警戒措施

（1）爆破作業(yè)前必須通過公安部門審批，取得允許爆破的批復(fù)；

（2）在上報爆破審批資料前詳細(xì)踏勘現(xiàn)場，劃定警戒范圍，并經(jīng)公安部門同意，同各方協(xié)調(diào)好爆破的具體時間，并得到公安部門的批準(zhǔn)；

（3）警戒地點設(shè)立標(biāo)識牌和爆破通告，施工現(xiàn)場設(shè)置“爆破區(qū)域，閑人免入”安全警告標(biāo)志；警戒范圍定位：爆破方向300m、其他方向150m。爆破時根據(jù)爆破部位的不同及時調(diào)整爆破警戒點的位置根據(jù)需要增減爆破警戒點。每個爆破警戒點配備不少于兩個警戒人員。

（4）在主要交通道口設(shè)立警戒點和醒目標(biāo)志，確保各警戒點的定崗定員，每一警戒點不少于兩人，配備一部對講機。警戒人員應(yīng)佩戴袖標(biāo)、口哨、手執(zhí)小紅旗。

（5）爆破前張貼安民告示，明確警戒范圍、警戒標(biāo)志和音響信號的意義，以及發(fā)出信號的時間和方法。

（6）成立爆破指揮部，由指揮長在確認(rèn)警戒安全的情況下下達起爆命令。

（7）爆破前，必須同時發(fā)出音響和視覺信號。

——爆破警報信號分三次：

第一次信號，預(yù)備信號，在規(guī)定的起爆時間前30分鐘發(fā)出，并同時派出安全警戒人員，通知爆破警戒區(qū)內(nèi)所有人員和施工機械開始撤離，對固定生產(chǎn)、生活設(shè)施避炮防護進行檢查后，警戒人員在安全警戒崗位置進入警戒。

第二次信號，起爆信號。各地點警戒人員警戒完畢，確認(rèn)人員、設(shè)備全部撤離危險區(qū)域后，向指揮部報告，指揮部在確認(rèn)具備安全起爆條件后，發(fā)出起爆信號。

第三次信號，警戒解除信號，起爆后，爆破飛石已經(jīng)全部落地，爆破員和安全員間隔5分鐘進入爆破現(xiàn)場檢查，經(jīng)檢查確認(rèn)安全后，發(fā)出警戒解除信息。在沒有發(fā)出警戒解除信號前，各警戒人員應(yīng)堅守崗位，禁止其他人員進入現(xiàn)場。

 

5.2  應(yīng)急救援措施

    為快速應(yīng)對在工程施工中可能發(fā)生的爆破意外傷害安全事故，高效、有序的組織事故搶救工作，最大限度的減少人員傷亡和財產(chǎn)損失，成立重大事故應(yīng)急處理指揮部，總指揮由項目經(jīng)理擔(dān)任，副總指揮分別由分管安全副經(jīng)理、技術(shù)負(fù)責(zé)人擔(dān)任，成員由項目部各部門人員組成。

本工程屬于常規(guī)山體爆破，主要存在事故危險有：

（1）因爆破有害效應(yīng)導(dǎo)致中石化輸油管道的損害；

（2）由于孤島作業(yè)，發(fā)生工傷事故不能及時送醫(yī)院救治。

應(yīng)急預(yù)案

為確保爆破施工作業(yè)人員的安全和中石化財產(chǎn)免受損失，在爆破前按以下措施落實，隨時能夠啟動緊急救援預(yù)案。

（1）在距離中石化油管距離較近的山體爆破時，預(yù)先通知中石化油管的負(fù)責(zé)人，做好相關(guān)的救護措施。

（2）爆破前由施工單位皮卡車一輛，在現(xiàn)場待命；落實交通船在外釣島自備碼頭待命；落實越野車一輛在對岸碼頭待命。指揮部與車、船駕駛員用手機、高頻對講機聯(lián)絡(luò)，統(tǒng)一協(xié)調(diào)指揮。

（3）爆破前現(xiàn)場施工由爆破指揮部落實兩名救護人員。

（4）一旦發(fā)生爆破安全事故，現(xiàn)場指揮人員應(yīng)及時向指揮部報告并組織人員進行搶救，采取有效措施防止事故的擴大。爆破指揮部啟動應(yīng)急救援系統(tǒng)，進行事故救援工作。

應(yīng)急預(yù)案的實施：

（1）在接到現(xiàn)場事故報告后，根據(jù)事故大小迅速啟動事故應(yīng)急處理程序，開展各項應(yīng)急搶救處理工作；

（2）按照應(yīng)急處理預(yù)案迅速開展搶救工作，防止事故的進一步擴大，力爭事故損失降到最低限度；

（3）應(yīng)急處理指揮部及主要負(fù)責(zé)人因故缺位時，由副職替補到位，防止出現(xiàn)指揮中斷、秩序混亂的現(xiàn)象；

（4）根據(jù)事故發(fā)生的狀態(tài)，統(tǒng)一布置應(yīng)急預(yù)案的實施工作，并對應(yīng)急處理工作中發(fā)生的爭議，果斷地采取緊急處理措施；

（5）根據(jù)預(yù)案實施過程中發(fā)生的變化和問題，及時對預(yù)案進行修改和完善；

（6）當(dāng)事故險情有危及周邊單位和人員時，應(yīng)立即疏散周邊單位人員和物資；

（7）及時向上級有關(guān)部門報告情況，配合上級部門進行事故調(diào)查處理工作；
    （8）維護現(xiàn)場秩序，做好傷員人員的善后和傷員人員家屬的安撫工作。