商祥民,商祥利,虢寶曉,楊恒樂,王玉田

(日照平達爆破工程有限公司,山東日照276534)

1 應用背景

2018年夏季,山東進入近幾年來最強的降雨天氣,幾輪強降雨之后,部分水庫水位增高,為能使群眾安全、高效、有序地撤離受災區(qū)域,山東省防洪防汛指揮部決定在日照市仕陽水庫組織應急防洪、防汛演練,提高有關部門及人民群眾對汛情的應急能力,一旦災情來臨,能最大限度地減少水災造成的損失,維護人民的生命、財產安全。

上游河流攜帶樹枝、雜物進入水庫,堆積在泄洪閘附近,對水庫泄洪能力造成嚴重影響。山東省防洪、防汛指揮部決定以此作為演練的項目,要求對泄洪閘附近的大量漂浮物進行爆破清障疏通,確保順利泄洪。

2 爆破設計

由于水中漂浮物多為樹木并與舊漁網及塑料物品等糾纏在一起,形成一個大的水中障礙物,考慮到障礙物的特點及泄洪閘的安全,決定在水中漂浮物下方分區(qū)域布置藥包,對障礙物進行爆破分解,達到泄洪要求。

本次爆破要一次成功,如果不能一次成功,后期無法補充爆破,在水庫留下拒爆的爆破器材,將會影響周邊群眾的生命、財產安全。

因為演練時間緊張,爆破時間不能太長,以免影響群眾日常生活和工作。周邊環(huán)境如圖1所示。

圖1 周邊環(huán)境Fig.1 Surrounding environment

2.1 爆破器材

為確保本次爆破一次成功,結合當?shù)厮臈l件,爆破器材應符合水下爆破條件,選用同廠同批次的爆破器材,用前要認真檢驗爆破器材有無破損。

1)雷管。采用非電毫秒延時導爆管雷管,延時時間為50 ms,該雷管有良好的抗雜散電流的能力,同時有又良好的抗水、抗壓、抗?jié)B性能,能滿足本次演練的要求。

2)炸藥。選用2號巖石乳化炸藥,藥卷直徑90 mm,長度550 mm,該炸藥具有密度高、爆破威力大、抗水性能強、安全性能好等特點。還選用防水導爆索,具有抗水、抗壓、抗拉等性能。

2.2 爆破參數(shù)

1)藥量計算。Q=KV,其中:Q為漂浮障礙物破碎所需要的藥量,kg;V為漂浮障礙物的體積,m3;K為單位耗藥量,kg/m3。一般取K=5～10 kg/m3,漂浮物厚度越大取值越大,反之取小值。本次清除的漂浮障礙物厚0.8 m左右,取K值為5 kg/m3,Q=40 kg。

2)裝藥間距。根據a=(1.8～2.5)p計算,其中,a為裝藥間距,p為漂浮物厚度。當p=0.8 m時,則a=2.5×0.8=2 m

2.3 藥包加工及布置

因為爆破器材在水中比在地面爆破遇到的問題更復雜,所以藥包制作是本次爆破的重、難點。

結合上級規(guī)定和演練方案要求,為防止在水中加工藥包造成操作失誤,決定在岸邊加工好藥包后將藥包按設計要求固定在導爆索上。將2發(fā)導爆管雷管插入藥包中并用膠帶綁扎結實,導爆管嚴禁有打結、破損、壓扁、劃破及拉伸變細等現(xiàn)象[1]。加工好的爆破器材實物如圖2所示。

圖2 爆破器材實物Fig.2 Physical of blasting material

在漂浮障礙物兩端,放入綁有尼龍繩的配重石塊,石塊必須有足夠的重量,能夠保證藥包在水中固定不發(fā)生位移,爆破器材結構如圖3所示。

圖3 爆破器材結構Fig.3 Structural of blasting materials

2.4 爆破網路

由于是水下裸露爆破,藥包布置及網路連接都在水中操作,必須確保藥包布置的準確性、網路的完整性,采用長藥包串聯(lián)布置一次起爆,爆破網路如圖4所示。

圖4 爆破網路Fig.4 Blasting network

3 安全防護

為了安全、順利完成爆破任務,施工期間嚴禁無關人員進入作業(yè)區(qū);水面采用沖鋒舟巡邏,嚴禁無關船只進入鄰近水域。

爆破產生的有害效應有爆破振動、爆破飛散物、爆破沖擊波、粉塵、有害氣體等[2],因為保護對象與爆區(qū)的距離不同,產生的爆破有害效應也不同,本次爆破有害效應主要是爆破振動,主要保護對象是泄洪閘橋墩、防波堤等建(構)筑物,距離爆區(qū)最近約900 m。

根據《爆破安全規(guī)程》規(guī)定[2],橋墩及防波堤安全允許的質點振動速度為4.5 cm/s?？刹捎冒踩袼俟接嬎鉡2]:

式中:v為安全允許的質點振動速度,cm/s;K為與介質和爆破條件因素有關的系數(shù);Q為一次齊發(fā)藥量,取40 kg;R為爆源至保護建筑的距離,m;α為振動衰減系數(shù),參照類似工程實測數(shù)據,取K=200,α=1.65[3]。

經計算可得安全允許振速v=0.12 cm/s,小于4.5 cm/s,滿足爆破振動的控制要求[4]。

經現(xiàn)場監(jiān)測,距爆區(qū)900 m泄洪閘橋墩監(jiān)測點的最大質點振動速度為0.1 cm/s,遠小于4.5 cm/s,又因本次爆破是淺水爆破,因此對泄洪閘處橋墩基礎沒有影響。

4 爆破效果

本次爆破利用炸藥在水中爆炸形成的沖擊波分解堵塞的泄洪通道,以達到高汛位水庫泄洪的目的。

經過3次爆破(最大一次藥量40 kg)將漂浮障礙物徹底分解,達到了演練要求,也實現(xiàn)了可順利泄洪的目的。

長藥包串聯(lián)網路精準傳爆,一次成功,無一盲炮。施工用時短,強度大,效率非常高。爆破飛散物距離不超過10 m,爆破產生的水中沖擊波[5]和涌浪小,周邊建筑物設施及人員均未受到任何影響和傷害,安全無事故發(fā)生,達到了預期效果(見圖5)。

圖5 爆破效果Fig.5 Blasting effect

通過本次對水中漂浮物的分解爆破,全面掌握了水面障礙物爆破疏通的關鍵技術,對推廣爆破技術在汛期大中型水庫應急疏通領域的應用,提高應急救援施工能力,保障人民群眾生命、財產安全,具有重大意義和積極的社會效益。

參考文獻(References):

[1]汪旭光.爆破設計與施工[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2012.WANG X G.Blasting design and construction[M].Beijing:Metallurgical Industry Press,2012.

[2]國家安全生產監(jiān)督管理總局.爆破安全規(guī)程:GB 6722-2014[S].北京:中國標準出版社,2015.State Administration of Safety in Production.Safety regulations for blasting:GB 6722-2014[S].Beijing:China Standard Press,2015.

[3]張富煬,吳進東,孟國良.爆破安全評估報告[Z].浙江:紹興安盛爆破工程有限公司,2016.ZHANG F Y,WU J D,MENG G L.Blasting safety assessment report[Z].Zhejiang:Shaoxing Ansheng Blasting Engineering Co.,Ltd.,2016.

[4]楊勇,駱守林,薛永利.復雜環(huán)境下石方控制爆破[J].工程爆破,2009,15(4):38-40.YANG Y,LUO S L,XUE Y L.Stone controlled blasting in complex environment[J].Engineering Blasting,2009,15(4):38-40.

[5]司劍峰.水下爆破沖擊波理論分析及試驗研究[D].武漢:武漢科技大學,2013.SI J F.Theoretical analysis and experimental study of underwater blasting shock wave[D].Wuhan:Wuhan University of Science and Technology,2013.