郭堯通（上海斯耐迪工程咨詢有限公司， 上海 200233）

1 工程概況

1.1 概 述

田灣核電站熱檢修廠房基坑爆破區(qū)域位于核電站一期工程雙圍墻內(nèi) 2 號(hào)機(jī)組西北側(cè)，距離2號(hào)機(jī)組應(yīng)急柴油機(jī)發(fā)電機(jī)房廠房西側(cè) 3.0 m，距離新燃料和固體放射性廢物貯存庫北側(cè) 18.0 m，開挖區(qū)域西側(cè)和北側(cè)距離一期雙圍墻均較近, 廠房東西長約 68.2 m，南北寬約 37.5 m。

1.2 難點(diǎn)分析

欲爆破區(qū)域緊臨正在運(yùn)行 2 號(hào)機(jī)組，振動(dòng)容易觸發(fā)停堆，對爆破振動(dòng)的控制要求高。同時(shí)基坑西側(cè)和北側(cè)也緊臨鐵絲網(wǎng)雙圍墻，不允許產(chǎn)生的飛石對其造成破壞。主要存在如下重難點(diǎn)。

(1) 施工區(qū)域周邊保護(hù)對象較多，需要保護(hù)2#核島主控室(21 UCB)地面、2 號(hào)機(jī)組常規(guī)島(21 UMA 門口)地面、網(wǎng)控樓地面等位置，振動(dòng)加速度不大于 0.03 g[1]。

(2) 在《田灣核電站熱維修車間基礎(chǔ)負(fù)挖工程爆破施工安全的可行性分析》中，要求對周邊管道爆破振動(dòng)速度不大于 1 cm/s。

(3) 根據(jù)田灣核電站 3、4 號(hào)機(jī)組負(fù)挖時(shí)對周邊新澆混凝土的振動(dòng)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。

在役核電站近距離爆破工作在國內(nèi)尚無先例，存在較大的未知性和挑戰(zhàn)性，若該工作順利實(shí)施，則具有重大的現(xiàn)實(shí)意義，并對后續(xù)類似工作具有重要的指導(dǎo)意義。

2 爆破控制

2.1 確定爆破方案

為了保證爆破安全及工期要求，需要充分策劃，本次爆破區(qū)域與一期工程的巖性相似，充分利用解放軍理工大學(xué)爆破工程設(shè)計(jì)研究所一期工程爆破監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)，并通過爆破試驗(yàn)對其進(jìn)行驗(yàn)證，做好爆破方案設(shè)計(jì)。

為規(guī)范現(xiàn)場爆破工作，做到有據(jù)可依，編制了《現(xiàn)場爆破安全管理程序》及《現(xiàn)場爆破安全操作規(guī)程》，并對爆破單位編制的《熱檢修廠房基坑爆破施工方案》及《熱檢修廠房基坑爆破安全防護(hù)方案》進(jìn)行審核，同時(shí)要求解放軍理工大學(xué)工程兵工程學(xué)院編制《爆破振動(dòng)監(jiān)測方案》，對爆破過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。

為了確保技術(shù)方案萬無一失，現(xiàn)場組織各方專家召開《爆破方案》與《爆破防護(hù)方案》專家評(píng)審會(huì)。根據(jù)專家意見，在場地南側(cè)與 UKT 廠房相鄰區(qū)域增設(shè)減震孔。由爆破實(shí)施單位編制《減振孔施工方案》。有關(guān)資料表明[2]，減振孔可有效減少爆破實(shí)施中被保護(hù)對象 25%～50% 的振動(dòng)。

經(jīng)過各方深入交流，根據(jù)以往爆破經(jīng)驗(yàn)和施工現(xiàn)場環(huán)境工況，主要爆破方案主要從以下兩方面進(jìn)行優(yōu)化。

(1)由于一期工程的巖性爆破數(shù)據(jù)對本工程有較強(qiáng)的參考性，在進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)時(shí)，需嚴(yán)格控制炸藥的單耗量、單孔藥量、最大單段裝藥量及一次用藥量。允許的最大單段裝藥量較小時(shí)，堅(jiān)持單孔分段起爆，確保振動(dòng)閾值不超出規(guī)定范圍。同時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，對每次爆破前后的振動(dòng)預(yù)報(bào)和監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，及時(shí)調(diào)整參數(shù)，確保設(shè)計(jì)質(zhì)量和安全。

(2) 在廠房的周邊打不裝藥的減振孔，用以消弱、阻礙振動(dòng)波的傳播。另外，嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)方案進(jìn)行填塞施工，確保堵塞質(zhì)量及長度。

最終確定如下爆破方案：采用松動(dòng)爆破的形式進(jìn)行施工，起爆網(wǎng)路采用延時(shí)微差形式，按預(yù)定起爆順序使炮孔按順序起爆，通過非電導(dǎo)爆系統(tǒng)，構(gòu)成環(huán)形閉合網(wǎng)絡(luò)，減小爆破對周圍的影響。

2.2 爆破參數(shù)

2.2.1 爆破振動(dòng)控制

根據(jù) 2 號(hào)核島主控室(21UCB)地面、2 號(hào)機(jī)組常規(guī)島(21UMA 門口)地面、網(wǎng)控樓地面等位置表的爆破振動(dòng)控制要求，分別計(jì)算爆破單段最大藥量[3]。

(1) 按照加速度計(jì)算單段最大藥量。由于本次爆破區(qū)域與前期工程類似、巖性相似，通過對解放軍理工大學(xué)工程兵工程學(xué)院在田灣核電一期工程中監(jiān)測的爆破震動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，當(dāng)控制爆破振動(dòng)加速度a 取 0.03 g 時(shí)，可以計(jì)算出不同距離上的單段最大裝藥量(如表1 所示)。

在爆破施工時(shí)，首先參照表1 中不同距離的允許最大段藥量，并采取一定保守措施，從小到大依次選擇每次爆破的最大段藥量進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，調(diào)整到各個(gè)區(qū)域最佳的最大段藥量，以滿足2號(hào)核島主控室的振動(dòng)強(qiáng)度不大于 0.03 g 的要求。

(2) 按照速度計(jì)算單段最大藥量。根據(jù)田灣核電一期工程中監(jiān)測的爆破震動(dòng)數(shù)據(jù)，分別計(jì)算爆破速度控制為 0.6 cm/s、1 cm/s、1.5 cm/s、2.5 cm/s、3 cm/s和 7 cm/s 時(shí)的最大單段裝藥量(如表2 所示)。

表2 不同速度和距離對應(yīng)的單段最大裝藥量

爆破設(shè)計(jì)和施工時(shí)，一定要根據(jù)被保護(hù)對象的距離安排單段最大藥量。同時(shí)，根據(jù)爆破試驗(yàn)的結(jié)果和每次爆破所測得的數(shù)據(jù)，及時(shí)合理地調(diào)整單段藥量。為減小爆破振動(dòng)，在需要預(yù)裂爆破的邊坡，應(yīng)先起爆預(yù)裂孔，使預(yù)裂縫充分形成后，再起爆主爆孔。每次的爆破設(shè)計(jì)均應(yīng)對每一保護(hù)對象所允許的最大單段裝藥量進(jìn)行計(jì)算，取最小值，以確保每個(gè)保護(hù)對象可能出現(xiàn)的振動(dòng)被控制在規(guī)定的范圍以內(nèi)。

根據(jù)本工程爆區(qū)距離各測點(diǎn)的不同距離，結(jié)合表1 和表2 中計(jì)算的數(shù)據(jù)，計(jì)算本工程爆破區(qū)域距離相應(yīng)保護(hù)對象測點(diǎn)的距離及相應(yīng)位置允許的最大藥量，如表3 所示。

表3 不同測點(diǎn)允許的最大單段藥量控制表

由此可見，最近點(diǎn)控制的允許最大藥量為 0.16 kg，最遠(yuǎn)點(diǎn)控制的允許最大藥量為 4.763 kg。因此，本工程整個(gè)爆破區(qū)域允許的單段最大藥量僅為 4.76 kg。針對這一允許藥量，施工中只有采用小口徑淺孔分層爆破，根據(jù)不同距離，分層的高度也做相應(yīng)調(diào)整。

2.2.2 爆破實(shí)施控制

由于爆破地點(diǎn)特殊，影響部門和單位較多，為提高爆破操作水平，施工前對爆破施工人員專業(yè)能力進(jìn)行專業(yè)考核，并舉行審查會(huì)，對所有參與人員按照質(zhì)保要求進(jìn)行資格審查。另外，組織各方召開爆破警戒協(xié)調(diào)會(huì)，確保各單位人員在爆破前能夠及時(shí)撤離現(xiàn)場，保證現(xiàn)場安全防護(hù)工作井然有序，為爆破實(shí)施創(chuàng)造條件。

本工程采用延時(shí)形式做好預(yù)裂爆破設(shè)計(jì)，按照先預(yù)裂、后主爆的順序合理起爆。孔內(nèi)采取不耦合裝藥，減小振動(dòng)速度、保護(hù)好邊坡及降低對周邊建筑物、構(gòu)建物的影響。在基坑開挖時(shí)，先進(jìn)行掏槽爆破，創(chuàng)造多界面、降低碴石大塊率。爆破采用先基坑中間、后邊坡的順序，減少爆破藥量和炮孔數(shù)目，使爆破網(wǎng)路簡單，避免爆炸地震波疊加，并確保周邊建筑物、構(gòu)建物的安全及基巖質(zhì)量。

在爆破過程中，利用先進(jìn)的監(jiān)測設(shè)備同步進(jìn)行爆破監(jiān)測，由各方專家現(xiàn)場就地分析，進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)反饋，優(yōu)化爆破參數(shù)，通過優(yōu)化使爆破振動(dòng)速度控制在要求范圍內(nèi)，并建立起健全的監(jiān)測結(jié)果數(shù)據(jù)驗(yàn)證分析體系，對保證工程質(zhì)量及周邊設(shè)施的安全起到重要作用。

本爆破工程從 2014 年 11 月開始實(shí)施，到 2015 年 1月結(jié)束，過程持續(xù) 2 個(gè)月。實(shí)踐證明，本工程采用的爆破方法具有降低爆破地震效應(yīng)、改善破碎質(zhì)量、減少后沖、爆堆集中等優(yōu)點(diǎn)，通過優(yōu)化過程控制，未對周邊建筑物的安全及基巖質(zhì)量產(chǎn)生影響，未對田灣核電2號(hào)機(jī)組安全運(yùn)行產(chǎn)生影響，取得了良好的實(shí)踐效果。

3 結(jié) 語

本工程為國內(nèi)首次在役核電站鄰近核島區(qū)域爆破工程，其順利安全實(shí)施既依托于全面的方案策劃，在施工過程中不斷優(yōu)化。首先，通過相似巖石的爆破數(shù)據(jù)分析，得出振速衰減規(guī)律，算出最大段藥量，對整個(gè)爆破進(jìn)行優(yōu)化驗(yàn)證，能有效地控制施工過程安全，保證周邊建筑物的安全及基巖質(zhì)量。其次，通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化方案，使爆破振動(dòng)速度控制在要求范圍內(nèi)，并由此建立監(jiān)測結(jié)果數(shù)據(jù)驗(yàn)證分析體系，對保證工程質(zhì)量及周邊設(shè)施的安全起到重要作用。

工程的良好實(shí)踐為國內(nèi)在役核電站核電區(qū)域爆破施工積累了經(jīng)驗(yàn)，對其他類似項(xiàng)目的實(shí)施具有寶貴的借鑒和指導(dǎo)意義。

[1]王曉煒.群堆核電站爆破施工監(jiān)測系統(tǒng)及其應(yīng)用[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版)，2007 (s1)：323-326.

[2]謝冰，李海波，劉亞群，等.寧德核電站核島基坑爆破開挖安全控制研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2009，28(8):1571-1578.

[3]周明安,曹前，唐成鳳，周曉光.如何實(shí)施爆破安全監(jiān)理[J].采礦技術(shù)，2013 (5) :111-112.