CAP1400示范工程核岛负挖爆破危害效应监测分析

王 飞

(1.安徽理工大学，安徽 淮南 232001； 2.国核工程有限公司，上海 200000)



CAP1400示范工程核岛负挖爆破危害效应监测分析

王 飞1，2

(1.安徽理工大学，安徽 淮南 232001； 2.国核工程有限公司，上海 200000)

结合爆破控制标准，对CAP1400示范工程核岛负挖爆破危害效应进行了监测，介绍了爆破监测点的构成与布置方式，并分析了爆破监测结果，实现了有效控制爆破危害效应的目标。

核岛负挖，爆破控制，监测点，危害效应

CAP1400示范工程作为《国家科学和技术中长期发展规划纲要(2006—2020年)》明确的16个重大科技专项之一，对国家能源结构调整和建设核电强国具有重要深远意义[1]。CAP1400示范工程核岛负挖主要采用爆破开挖的方式进行，由于爆破开挖过程中引起的爆炸应力波可能造成基岩、新浇混凝土及周边建(构)筑物不同程度的损伤，影响工程安全，必须对爆破开挖进行必要的控制。为有效控制爆破危害效应的影响，故对爆破作业产生的爆破振动、噪声和冲击波等进行监测。

1 爆破控制标准

1)基岩的爆破振动控制标准。距爆破中心37 m处质点峰值速度(PPV)不允许超过50 mm/s。距离开挖边界小于4 m或基岩开挖底部小于2 m时，距爆破中心37 m处的质点振动峰值速度(PPV)不允许超过25 mm/s。质点峰值速度(PPV)取三个正交方向中的最大速度；且应该在基岩、稳定的覆盖层或固定基础上测量。

2)新浇混凝土的爆破振动控制标准。当爆破在现场大体积新浇混凝土从初凝到28 d内任意时候进行时，新浇混凝土处的质点峰值安全允许速度(PPV)见表1[2]。

表1 新浇混凝土处质点峰值安全允许速度

3)临近建筑物的爆破振动控制标准。对于临近建筑物，质点峰值安全允许速度(PPV)见表2[2]。

表2 临近建筑物质点峰值安全允许速度

4)空气过压监测的控制标准。广义上讲，爆破造成的空气过压主要包括空气冲击波超压以及爆破突发噪声两个部分。爆破空气冲击波超压的安全允许标准为[2]：对人员为0.02×105Pa；对于建筑物，根据受保护对象，参照建筑物的破坏程度与超压的关系表确定允许标准，如表3所示。

表3 建筑物破坏程度与超压关系表

爆破作业噪声控制标准为：在最近村庄和居民区的爆炸噪声应小于120 dB。

5)杂散电流监测的控制标准。对于采用普通电雷管电力起爆网络的爆破施工，场区的杂散电流值不得大于30 mA。

2 爆破测点布置

2.1 监测点的构成

在爆破区域周围，至少使用3台可用和经校准的测振仪，监测和记录振动、噪声，能够数字化存储和记录数据。结合多个相关核电工程的监测经验，本次监测工作的爆破振动、噪声监测点，其构成如图1所示。

2.2 监测点的布置

根据爆破振动监测的技术要求，以及基岩爆破振动安全标准，本次监测工作的监测点主要包括基岩、新浇大体积混凝土和结构及设施等三类，具体布置原则如图2所示。

3 爆破监测结果及分析

3.1 测试系统选择

目前广泛应用的爆破振动监测系统主要包括两种类型：自记仪系统和海量数据数字记录系统。鉴于负挖爆区位置、开挖区形貌是动态变化性，爆破监测主要采用智能自动记录测试系统进行监测，并根据现场情况辅以海量数据数字记录系统进行监测。

3.2 爆破测试数据处理

振动数据处理采用与TC-4850爆破振动自记仪配套的软件Blasting vibration analysis和Vib’SYS数值振动信号采集分析系统。Vib’SYS软件可以根据数据标定文件快速准确地进行数据转换，确定速度的峰值(见图3)，并通过快速傅立叶变换求出频率(见图4)[3，4]。

冲击波和噪声数据处理采用与动态信号分析仪相对应的软件BR-mini和Vib’SYS数值振动信号采集分析系统，Vib’SYS软件可以根据数据标定文件快速准确地进行数据转换，确定冲击波压强的峰值(见图5)以及噪声的峰值(见图6)。

3.3 爆破监测结果分析

1)37 m基岩振动速度监测结果(控制阈值为2.5 cm/s)分析。表4为核岛负挖爆破施工(共52次)基岩振动监测结果统计表(控制阈值为2.5 cm/s)。其振动速度监测结果表明：距爆区37 m基岩处爆破振动实测速度值范围为0.18 cm/s～2.47 cm/s，为安全阈值的7.2%～98.8%，频率范围为10.87 Hz～71.43 Hz。

表4 爆破施工基岩监测结果统计表(控制阈值为2.5 cm/s)

2)37 m基岩振动速度监测结果(控制阈值为5.0 cm/s)分析。表5为核岛负挖爆破施工(共24次)基岩振动监测结果统计表(控制阈值为5 cm/s)。监测结果表明，距爆区37 m基岩处爆破振动实测速度值范围为0.54 cm/s～4.96 cm/s，为安全阈值的10.8%～99.2%，频率范围为8.77 Hz～71.43 Hz。

表5 爆破施工基岩监测结果统计表(控制阈值为5.0 cm/s)

3)冲击波和噪声监测结果分析。表6为核岛负挖爆破施工冲击波和噪声监测结果统计表。监测结果表明：近处37 m实测冲击波范围为0.023 kPa～1.25 kPa，小于爆破空气冲击波超压人员安全允许标准2 kPa；噪声范围为62.0 dB(A)～83.1 dB(A)，小于爆破作业噪声控制标准120 dB。上述监测数据均是距爆源较近处(27 m～37 m)测得，在爆破实施过程中，均采取了人员警戒，警戒范围为300 m，因此当在警戒范围300 m以外时，冲击波和噪声远小于上述实测值，基本无冲击波和噪声感应，冲击波和噪声不会对人员造成影响。

表6 核岛负挖爆破施工冲击波和噪声监测结果统计表

4 结论

通过对CAP1400示范工程核岛负挖76次爆破施工进行同步跟踪监测，经过对监测结果的分析可以得知：1)核岛负挖爆破所有爆破振动速度均未超过控制参数，37 m实测冲击波小于爆破空气冲击波超压人员安全允许标准，噪声小于爆破作业噪声控制标准。2)爆破实施过程中人员警戒范围为300 m，冲击波和噪声远小于实测值，基本无冲击波和噪声感应，冲击波和噪声不会对人员造成影响。3)严格审核爆破设计，加强过程管控，并对爆破危害效应进行实时监测，将监测结果及时反馈从而优化爆破参数，可以有效控制爆破危害效应。

[1] 邵光强，王平春.CAP1400核电工程HSE管理体系建设与运行分析[J].中国安全生产科学技术，2013，9(7):184.

[2] GB 6722—2003,爆破安全规程[S].

[3] 张世雄,胡建华,阳生权,等.地下工程爆破振动监测与分析[J].爆破，2001，18(2):51.

[4] 李夕兵,凌同华,张义平.爆破震动信号分析理论与技术[M].北京：科学出版社，2009.

Monitoring and analysis of blasting harmful effect of nuclear island excavation in CAP1400 nuclear power plant

Wang Fei1,2

(1.AnhuiUniversityofScience&Technology,Huainan232001,China; 2.NationalNuclearEngineeringCo.,Ltd,Shanghai200000,China)

Combining with the blasting control standards, the paper supervises the blasting harmful effect of nuclear island excavation in CAP1400 nuclear power plant, introduces the components and allocation approaches of the blasting supervision points, analyzes the blasting supervision result, and realizes the effective control over the blasting hazard effect.

nuclear island foundation excavation, blasting control, supervision point, hazard effect

1009-6825(2016)11-0101-02

2016-02-02

王 飞(1988- )，男，在读工程硕士，工程师

TU745.4

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