万安船闸工程石方爆破技术及安全评价研究

◎孙荣 中交四航局第三工程有限公司

爆破工程通常都是在复杂环境下进行的，因为爆破的施工作业种类较多、环境复杂，所以在施工过程中极易发生安全事故，充斥着非常多的不安全因素。爆破过程中的破碎物和振冲波可能对周围的建筑物和施工作业人员存在安全威胁，所以在施工过程中，应该充分的评估所有的不安全因素，并针对潜在的不安全因素进行预防措施的分析。

1.工程概况

（1）项目概况。万安枢纽二线船闸工程位于万安水利枢纽坝址处，位于赣江中游，一线船闸于1995年完成建成，目前各设施运行状态良好。二线船闸工程基坑开挖施工主要包括上游引航道、闸首闸室、下游引航道、下游靠船段、泄水涵管、旧坝拆除，在建设过程中遇石方阻碍工程进度，需要爆破开挖。

（2）地质。二线船闸南北走向，全长约180m，项目初期开挖仅部分石方暴露，估算一期围堰下闸首及导航墙范围工程爆破方量约15万m。已暴露的石方得出本工程爆破石方主要为中风化及微风化砂岩，普氏f系数10左右，岩石可爆性较好。根据钻孔资料显示，范围内强风化揭露厚度 0.5～24.2m，平均为7.11 m，中风化揭露厚度 0.8～33.36m。在土坝上下游两侧的 200m 范围内分布厚度最大。

（3）周围环境。爆破区域东侧为项目部办公区、几间小平房及电站路，距离爆区分别为93m、150m，小平房距离78m；爆区西侧一线船闸厂房内有发电设备，距离160m；另西侧还有房屋两幢，距离爆区域分别为114m、87m；西侧大坝发电设备距离爆区域超过400m；后期基础开挖过程中，现坝址区的下方可能也有石方需要爆破，大坝抗震烈度6度，爆体西侧与坝底距离41m；南侧项目部挡水围堰距离41m；东南方向民房距离200m；爆区上空50m处有1组11万kV和2组22万kV高压电线。爆破区周围环境示意图见图1。

图1 爆破区周围环境示意图

2.石方爆破施工

2.1 总体方案

根据爆区现场不同的爆破对象的具体情况及工程要求，项目分别采用浅眼爆破、深孔台阶爆破、预裂爆破及保护层浅眼爆破。

1）主爆破层按岩体高度采用深孔或浅孔松动爆破，岩体高度≥5m时采用深孔松动爆破，岩体高度≥1m时采用浅孔松动爆破；

2）最终边坡处采用预裂或光面爆破；

3）保护层采用浅孔松动爆破，孔底加20cm柔性垫层；

4）爆破产生的大块岩石及爆体高度低于1m时采用炮锤二次破碎。

2.2 单段装药量计算

周围建筑物的安全主要受振动控制，振动控制的影响因素为单段装药量，根据《爆破安全规程》进行爆破振动速度v进行计算。根据计算本工程设计在距离大坝60m范围外的爆体单响最大药量控制在50kg内，预裂孔以外炮孔全采用逐孔起爆网路，预裂孔不大于8孔一响。距离大坝及上游围堰60m范围内的爆体单响最大药量控制在20kg内。

2.3 冲击安全计算

露天爆破时，炸药的能量只会一部分的转化为空气的冲击波，所以，爆破作业中，首先考虑的是破碎物和冲击波影响的安全距离。而在保证装药量、填塞长度、填塞质量及有效覆盖的前提下，露天松动爆破空气冲击波危害可忽略不计。爆破飞石计算公式如下：

式中：R——飞石的最大飞散距离，m；

d—炮孔直径，9cm；

经计算：R＝141.7m

根据《爆破安全规程》规定，浅孔爆破的安全半径不得少于300m，实际施工时爆破安全半径确定为300m。

3.危险源及有害因素分析

本工程在爆破区周围存在11处建筑物或者施工作业区域，项目部、小平房、坝底、挡水围堰和高压电线等均在100m范围内，整个爆破作业过程中最容易造成此区域内的建筑物和人员受到伤害。尤其是操作不当、管理不善等原因，容易造成安全事故。科学有效的进行危险源分析，进行预防控制可以降低安全事故发生的概率。

3.1 危险源辨识

借鉴工程建设行业的经验，危险源的辨别方式有很多种，通常有现场观察、类似项目对比、系统安全分析等方法，其中系统安全分析法较为科学和全面。

3.2 分析方法

本文采用系统安全分析法对石方爆破过程中的危险源进行宏观的概括分析，分析的方法步骤为：系统工程内容→分析有害因素触发事件→推测可能发生事故的危害程度→确定危险等级→拟定对策措施。根据安全技术规范要求，安全一般分为4个等级，即：I级表示一般不会发生安全施工；II级表示处于一个临界状态，可能会导致安全事故，也可能不会，但是应该采取措施；III级表示可能对施工人员和周围产生影响，能够发生安全事故，需要针对隐患采取措施；IV级表示极大概率发生事故，对于周围的建筑物或者人员会产生巨大的损失，造成灾难性事故，必须消除隐患后才能实施。

3.3 危险性分析

本项目石方爆破的施工工艺流程为：打孔→装药→爆破网络连接→疏散→爆破→爆破后检查。整体上将万安船闸工程石方爆破作业程序划分为事前、事中和事后三个方面进行危险源分析，即：钻孔作业的过程中、爆破作业过程中和爆破后对爆区检查。

1）钻孔作业过程中的危险源分析。在钻孔的作业施工中，主要的危害因素主要还是机械伤害和触电等方面的事故，钻孔作业施工中的安全评价分析见表1。

表1 钻孔作业中的安全评价分析

2）爆破作业过程中的危险源分析。爆破作业过程中是万安船闸施工最危险的阶段，操作规范性、管理细节等方面在本阶段最为重要。针对爆破作业过程单元的安全评价见表2。

表2 爆破作业过程中的安全评价分析

3）爆后对爆区检查的危险源分析。爆破完成后，必须对爆区进行检查，检查是否存在哑炮，因为哑炮在后续的开挖过程中容易造成爆炸，对人员和机械设备存在伤害，爆破后对爆区检查的安全评价见表3。

表3 爆破后爆区检查安全评价分析

4.实践效果

万安船闸石方爆破工程已经成功进行实施，整个施工流程完善，交底到位，风险源分析全面。爆破过程中未出现哑炮，没有出现建筑物毁损事故，未出现人员伤亡事故，大坝和挡水围堰监测一切正常，高压电线未受到影响，整个爆破过程符合国家的安全标准。

5.结束语

本文利用系统安全分析法，对万安船闸主体结构施工过程中石方爆破的安全作业危险因素进行了详细的分析，结合项目所处的环境和施工方法，对危险因素造成的事故后果进行详细的分析，并提出了可行的预防措施，有效的预防事故的发生。复杂环境中的石方爆破工程，不是只有实施爆破过程中才有危险因素，在钻孔和爆破后都存在，本文进行全过程的分析总结以供类似项目借鉴。