在役核电站邻近区域爆破控制探讨

郭尧通（上海斯耐迪工程咨询有限公司， 上海 200233）

1 工程概况

1.1 概 述

田湾核电站热检修厂房基坑爆破区域位于核电站一期工程双围墙内 2 号机组西北侧，距离2号机组应急柴油机发电机房厂房西侧 3.0 m，距离新燃料和固体放射性废物贮存库北侧 18.0 m，开挖区域西侧和北侧距离一期双围墙均较近, 厂房东西长约 68.2 m，南北宽约 37.5 m。

1.2 难点分析

欲爆破区域紧临正在运行 2 号机组，振动容易触发停堆，对爆破振动的控制要求高。同时基坑西侧和北侧也紧临铁丝网双围墙，不允许产生的飞石对其造成破坏。主要存在如下重难点。

(1) 施工区域周边保护对象较多，需要保护2#核岛主控室(21 UCB)地面、2 号机组常规岛(21 UMA 门口)地面、网控楼地面等位置，振动加速度不大于 0.03 g[1]。

(2) 在《田湾核电站热维修车间基础负挖工程爆破施工安全的可行性分析》中，要求对周边管道爆破振动速度不大于 1 cm/s。

(3) 根据田湾核电站 3、4 号机组负挖时对周边新浇混凝土的振动要求：初凝(0～3 d)不大于 1.5 cm/s，4 d～7 d不大于 2.5 cm/s，7 d～28 d 不大于 7 cm/s。

在役核电站近距离爆破工作在国内尚无先例，存在较大的未知性和挑战性，若该工作顺利实施，则具有重大的现实意义，并对后续类似工作具有重要的指导意义。

2 爆破控制

2.1 确定爆破方案

为了保证爆破安全及工期要求，需要充分策划，本次爆破区域与一期工程的岩性相似，充分利用解放军理工大学爆破工程设计研究所一期工程爆破监测得到的数据，并通过爆破试验对其进行验证，做好爆破方案设计。

为规范现场爆破工作，做到有据可依，编制了《现场爆破安全管理程序》及《现场爆破安全操作规程》，并对爆破单位编制的《热检修厂房基坑爆破施工方案》及《热检修厂房基坑爆破安全防护方案》进行审核，同时要求解放军理工大学工程兵工程学院编制《爆破振动监测方案》，对爆破过程进行实时监测。

为了确保技术方案万无一失，现场组织各方专家召开《爆破方案》与《爆破防护方案》专家评审会。根据专家意见，在场地南侧与 UKT 厂房相邻区域增设减震孔。由爆破实施单位编制《减振孔施工方案》。有关资料表明[2]，减振孔可有效减少爆破实施中被保护对象 25%～50% 的振动。

经过各方深入交流，根据以往爆破经验和施工现场环境工况，主要爆破方案主要从以下两方面进行优化。

(1)由于一期工程的岩性爆破数据对本工程有较强的参考性，在进行爆破设计时，需严格控制炸药的单耗量、单孔药量、最大单段装药量及一次用药量。允许的最大单段装药量较小时，坚持单孔分段起爆，确保振动阈值不超出规定范围。同时监测数据，对每次爆破前后的振动预报和监测数据进行对比分析，及时调整参数，确保设计质量和安全。

(2) 在厂房的周边打不装药的减振孔，用以消弱、阻碍振动波的传播。另外，严格按照爆破设计方案进行填塞施工，确保堵塞质量及长度。

最终确定如下爆破方案：采用松动爆破的形式进行施工，起爆网路采用延时微差形式，按预定起爆顺序使炮孔按顺序起爆，通过非电导爆系统，构成环形闭合网络，减小爆破对周围的影响。

2.2 爆破参数

2.2.1 爆破振动控制

根据 2 号核岛主控室(21UCB)地面、2 号机组常规岛(21UMA 门口)地面、网控楼地面等位置表的爆破振动控制要求，分别计算爆破单段最大药量[3]。

(1) 按照加速度计算单段最大药量。由于本次爆破区域与前期工程类似、岩性相似，通过对解放军理工大学工程兵工程学院在田湾核电一期工程中监测的爆破震动数据进行拟合，当控制爆破振动加速度a 取 0.03 g 时，可以计算出不同距离上的单段最大装药量(如表1 所示)。

在爆破施工时，首先参照表1 中不同距离的允许最大段药量，并采取一定保守措施，从小到大依次选择每次爆破的最大段药量进行试验，根据试验结果，调整到各个区域最佳的最大段药量，以满足2号核岛主控室的振动强度不大于 0.03 g 的要求。

(2) 按照速度计算单段最大药量。根据田湾核电一期工程中监测的爆破震动数据，分别计算爆破速度控制为 0.6 cm/s、1 cm/s、1.5 cm/s、2.5 cm/s、3 cm/s和 7 cm/s 时的最大单段装药量(如表2 所示)。

表2 不同速度和距离对应的单段最大装药量

爆破设计和施工时，一定要根据被保护对象的距离安排单段最大药量。同时，根据爆破试验的结果和每次爆破所测得的数据，及时合理地调整单段药量。为减小爆破振动，在需要预裂爆破的边坡，应先起爆预裂孔，使预裂缝充分形成后，再起爆主爆孔。每次的爆破设计均应对每一保护对象所允许的最大单段装药量进行计算，取最小值，以确保每个保护对象可能出现的振动被控制在规定的范围以内。

根据本工程爆区距离各测点的不同距离，结合表1 和表2 中计算的数据，计算本工程爆破区域距离相应保护对象测点的距离及相应位置允许的最大药量，如表3 所示。

表3 不同测点允许的最大单段药量控制表

由此可见，最近点控制的允许最大药量为 0.16 kg，最远点控制的允许最大药量为 4.763 kg。因此，本工程整个爆破区域允许的单段最大药量仅为 4.76 kg。针对这一允许药量，施工中只有采用小口径浅孔分层爆破，根据不同距离，分层的高度也做相应调整。

2.2.2 爆破实施控制

由于爆破地点特殊，影响部门和单位较多，为提高爆破操作水平，施工前对爆破施工人员专业能力进行专业考核，并举行审查会，对所有参与人员按照质保要求进行资格审查。另外，组织各方召开爆破警戒协调会，确保各单位人员在爆破前能够及时撤离现场，保证现场安全防护工作井然有序，为爆破实施创造条件。

本工程采用延时形式做好预裂爆破设计，按照先预裂、后主爆的顺序合理起爆。孔内采取不耦合装药，减小振动速度、保护好边坡及降低对周边建筑物、构建物的影响。在基坑开挖时，先进行掏槽爆破，创造多界面、降低碴石大块率。爆破采用先基坑中间、后边坡的顺序，减少爆破药量和炮孔数目，使爆破网路简单，避免爆炸地震波叠加，并确保周边建筑物、构建物的安全及基岩质量。

在爆破过程中，利用先进的监测设备同步进行爆破监测，由各方专家现场就地分析，进行经验反馈，优化爆破参数，通过优化使爆破振动速度控制在要求范围内，并建立起健全的监测结果数据验证分析体系，对保证工程质量及周边设施的安全起到重要作用。

本爆破工程从 2014 年 11 月开始实施，到 2015 年 1月结束，过程持续 2 个月。实践证明，本工程采用的爆破方法具有降低爆破地震效应、改善破碎质量、减少后冲、爆堆集中等优点，通过优化过程控制，未对周边建筑物的安全及基岩质量产生影响，未对田湾核电2号机组安全运行产生影响，取得了良好的实践效果。

3 结 语

本工程为国内首次在役核电站邻近核岛区域爆破工程，其顺利安全实施既依托于全面的方案策划，在施工过程中不断优化。首先，通过相似岩石的爆破数据分析，得出振速衰减规律，算出最大段药量，对整个爆破进行优化验证，能有效地控制施工过程安全，保证周边建筑物的安全及基岩质量。其次，通过实时数据分析，优化方案，使爆破振动速度控制在要求范围内，并由此建立监测结果数据验证分析体系，对保证工程质量及周边设施的安全起到重要作用。

工程的良好实践为国内在役核电站核电区域爆破施工积累了经验，对其他类似项目的实施具有宝贵的借鉴和指导意义。

[1]王晓炜.群堆核电站爆破施工监测系统及其应用[J].武汉大学学报(工学版)，2007 (s1)：323-326.

[2]谢冰，李海波，刘亚群，等.宁德核电站核岛基坑爆破开挖安全控制研究[J].岩石力学与工程学报，2009，28(8):1571-1578.

[3]周明安,曹前，唐成凤，周晓光.如何实施爆破安全监理[J].采矿技术，2013 (5) :111-112.