張瀟飛，閆鴻浩，王小紅，李曉杰
（大連理工大學 工業裝備結構分析國家重點實驗室，遼寧 大連 116024）
摘 要：隨著城市化建設對土地資源的合理化應用愈加迫切，地下電力管廊為高壓線路的選擇提供了良好的建設方案。為保證高效的建設效率和降低建設成本，礦山法爆破技術得到了廣泛應用。然而城市地下及地表環境復雜，涉及多方面安全管控因素，必須嚴格把控爆破施工所面臨的各種風險。本文以南雁四回路輸電線路改造工程為例，引進爆破安全評估、爆破安全監理及第三方爆破振動監測手段與理念，闡述其在爆破工程安全管理中應用。針對復雜敏感地段，在爆破施工前通過召開專家咨詢會，決定施工方案，并結合第三方爆破振動速度監測數據，動態調整爆破參數，保證施工順利、安全、高效開展。
關鍵詞：電力隧道；安全管理；爆破安全評估；爆破安全監理；爆破振動監測
Abstract：As the rational application of land resources in the construction of urbanization becomes more and more urgent, the underground power pipeline provides a good construction scheme for the selection of high-voltage lines. In order to ensure the efficiency and control the cost of construction, blasting technology of mine has been widely used. However, the underground and surface environment of the city is complex, involving many security factors, and various risks of blasting construction must be strictly controlled. Taking the transformation Project of Nanyan Four Circuit Electric Transmission Line as an example, this study introduces the means and ideas of blasting safety evaluation, blasting safety supervision and third-part vibration monitoring, and expounds application in the safety management of blasting engineering. As for complex and sensitive areas, the construction plan was decided through the expert consultation meeting, combined with vibration speed monitoring data from the third part before blasting construction. And then adjust the blasting parameters dynamically to ensure the smooth, safe and efficient process.
Key words: power tunnel, security management, blasting safety evaluation, blasting safety supervision, third-part vibration monitoring
0 引言
隨著經濟發展，城市建設向著高效、合理、安全、綠色等方向發展，在寸土寸金的大都市中，地下空間的開發給城市化建設拓寬了領域，提供了廣泛的發展前景。除了地下交通的發展取得長足進步以外，高壓線路轉入地下也成為一種發展趨勢，以此來緩解輸電線路用地同城市建設和交通用地之間的矛盾。如北京在20世紀70年代開始就著手修建電力隧道，截止目前，北京地區高壓電力隧道總長度約718 km。廣州、上海、成都、福州、臺灣等地區都已修建并規劃了不同里程的電力隧道項目[1-5]。電力隧道是進行綠色、合理、高效、安全城市化建設，解決城市用地緊張，保證電力輸送通道容量的有效途徑[6]。
大連作為中國東部沿海重要的經濟、貿易、港口、工業、旅游城市，面對“十三五”規劃的轉型機遇期，肩負振興東北老工業基地的重任，既要取得經濟長足發展，又要保證合理化城市建設，市政府和國家電網遼寧省電力公司將輸電線路改造工程作為全市重點工程項目，加大大連地區電網建設[7]，其中高壓電纜入地工程就是一個亮點。本文以南雁四回路輸電線路改造工程（以下簡稱南雁隧道）為例，介紹城市電力隧道施工安全管理經驗，為同類項目安全管理提供示范借鑒作用。
1 工程概況
南雁隧道工程位于大連市區星海灣廣場附近，路徑在原南雁線95 #塔和96 #塔附近，架空線引入地下后，向東穿過大連供電局倉庫至中山路邊，轉向東南依次穿過輕軌、中山路至金融商務區二號路口，然后向東穿過大連地鐵1號線，沿著金融商務區二號路至高爾夫酒店南側，穿過馬欄河至太原街，自此繼續向東，在雁水變電所大門附近右轉，沿著山體等高線進入雁水變電所。
本工程地貌單元上主要以馬欄河兩岸的山間河谷沖洪積平原、海漫灘為主，兩側屬于剝蝕、侵蝕低山丘陵地貌。地層巖性主要由第四系全新統人工堆積層(Q4ml)雜填土、素填土、第四系沖洪積層(Q4al+pl)的粉質粘土含碎石、粉土和卵石組成。下伏基巖為震旦系橋頭組(Qq)石英巖、石英巖與板巖互層組成，巖層傾向南，走向近東西，傾角大約65°，局部地帶巖層直立。沿線地下水類型主要是第四系孔隙水及地下管網的滲水和基巖裂隙水，主要賦存于第四紀地層的孔隙中和基巖裂隙中。
2 項目設計
工程線路全長近2公里，亙長12公里，設計使用年限100年，一級結構安全等級，一級隧道耐火等級，一級防水，7度結構抗震設計，抗震等級為三級。南雁隧道工程采用高標準、高質量建設水準，使其在滿足城市運營規劃、環境保護、抗震、防水、防火、防腐蝕的前提上，達到結構安全、耐久、技術先進、經濟合理等要求。
鑒于本工程地層巖性，為高效順利完成施工任務，針對巖石堅硬地段采用礦山法（爆破法）施工作業[8-9]，但本隧道沿線大部分為街道，地面上建筑物稠密，地下管網密集，所途徑地帶地上及周邊環境復雜，因此，在高標準的施工要求下，需要對礦山法爆破過程進行安全評估，達到有效控制，合理施工的目的，保證施工建設合法合規安全順利完成。
3 爆破安全評估
《民用爆炸物品安全管理條例》（國務院令第466號）第三十五條規定：在城市、風景名勝區和重要工程設施實施爆炸作業的，應當向爆破作業所在設區的市級人民政府公安機關提出申請，提交《爆破作業單位許可證》和具有相應資質的安全評估企業出具的爆破設計、施工方案評估報告。受理申請的公安機關應當自受理申請之日起20日內對提交的有關材料進行審查，對符合條件的，做出批準的決定；對不符合條件的，做出不予批準的決定，并書面向申請人說明理由。《爆破安全規程》（GB6722-2014）中5.3.1規定：需經公安機關審批的爆破作業項目，提交申請前，均應進行安全評估[10]。
南雁隧道工程土石方開挖采用礦山法（爆破法）保證施工進度[8-9]，以防止對環境的污染和周邊景物建筑的破壞。隧道沿途地質情況較為復雜，地下需下穿大連地鐵1號線，地表周邊高樓林立，隧道正上方多為城市主干道，因此安全評估從法律法規層面和施工安全層面均具有非常重要的意義。
安全評估特別引進具有A級資質評估單位，對爆破作業單位的資質、項目等級、設計所依據的資料、設計方法、設計參數、起爆網絡、設計方案可行性等項目進行有效評估，并出具評估報告，以此作為施工的重要依據。安全評估是爆破施工管理中重要的一環，另外一個重要的環節則是爆破安全監理。
4 爆破安全監理
《爆破安全規程》中5.4條明確規定：經公安機關審批的爆破作業項目，實施爆破作業時，應進行安全監理[10]。安全監理單位需有《爆破作業單位許可證》，相應資質等級，從業范圍滿足設計施工/安全評估/安全監理的要求。《爆破安全規程》5.1.4條規定，爆破作業單位不得對本單位的設計進行安全評估，不得監理本單位施工的爆破工程[10]。因此，南雁隧道工程爆破施工與安全監理需由兩個具有相應資質的爆破作業單位分別負責，確保爆破作業按照法律法規實施，確保施工安全。
爆破安全監理的范圍主要包括: ①爆破作業項目名稱、類型、級別; ②參與監理的爆破工程技術人員作業范圍和級別; ③安全監理主要內容及工作時間安排; ④地震波、飛石等有害效應的現場監測設備、工作程序及數據處理方式; ⑤發現違法違規行為的處理程序。
5 振動監測
城市爆破作業過程中，最大的安全隱患是爆破時產生的振動對周邊建筑造成影響；同時對周邊居民的生活帶來一定的擾動，一旦失控將造成嚴重的民事糾紛和經濟損失，甚至帶來生命危險，違背城市建設的原則和標準，對工程進度百害無一利。2015年7月1日實行的《爆破安全規程》GB6722—2014 第 6. 10. 1條規定“D 級以上爆破工程以及可能引起糾紛的爆破工程，均應進行爆破有害效應監測[10]。監測項目由設計和安全評估單位提出，監理單位監督實施”。另外，爆破安全評估報告指出“本工程周邊環境復雜，為避免民事糾紛，務必配備有爆破振動或地基自由振動測量資質單位進行第三方爆破振動監控。《爆破安全規程》（GB6722-2014）中明確規定了城市爆破作業所應控制的振動速度和振動頻率范圍，因此，控制好爆破振動速度和振動頻率是相關工程師和科研工作者首要關注的指標[10-13]。
在城市敏感區域爆破作業前，組織施工單位、監理單位、爆破專家等召開爆破專家咨詢會，根據實地情況設計爆破方案，按照爆破方案實施爆破作業，同時對重點關注對象進行振動監測，根據振動監測數據的反饋結果指導爆破方案的制定，修正爆破參數，達到實時閉環反饋的狀態。下面以大連地鐵1號線會展中心附近南雁隧道3號豎井爆破為例，分析爆破過程中的安全管理問題。
南雁隧道3號豎井中心位于中山路和體壇路交叉路口附近，緊鄰大連地鐵會展中心站，爆破斷面處于地鐵地下站臺位置。該地段地質屬于Ⅳ級圍巖地質，機械開挖困難，采用礦山法爆破施工。為防止隧道爆破施工對地鐵及站臺產生影響，在施工前召開專家論證會，提出3號豎井的爆破方案，同時對現場爆破作業進行實時監測，并由爆破安全監理單位進行安全監督，及時調整爆破參數。3號豎井及爆破斷面位置示意圖如圖1所示，隧道下穿會展中心地鐵站簡化地層及結構示意圖如圖2所示。
圖1 3號豎井周邊情況示意圖及測點位置
圖2 隧道下穿會展中心地鐵站簡化地層及結構示意圖
現場采用爆破測振儀[14]進行監測，通過儀器中的三向速度傳感器將振動信號轉換成電信號并儲存在儀器中，通過電腦直接讀取分析振動三向速度、頻率及矢量合速度，并將實時監測的數據以圖像形式顯示出來。測點1和測點2的爆破振動監測數據如表1所示，通過表1可以看出，測點1和2處的振動速度均小于《爆破安全規程》（GB6722-2014）[10]中關于地下軌道交通及一般民用建筑物的振動速度規定。由此表明爆破專家商討決定的爆破方案能有效控制爆破振動速度，切實有效可行。通過表1合速度可以看出，通過調整爆破參數，振動速度更加趨于安全標準以下，振動頻率更加穩定。
表1 測點震動速度檢測結果
圖3所示為11月1日3號豎井爆破測點1和2處振動速度圖譜，從圖中能夠明顯看到雷管不同段別起爆的振動波形圖，微差效果明顯。
圖3 監測地點z向與合速度圖譜
6 結束語
城市建設是集技術科學性和管理合理性相結合的綜合體現，大連南雁隧道工程一方面滿足了城市發展對電力消耗增大的需求，一方面同城市合理化建設，有效節約建設成本，高效完成建設任務的訴求相吻合。南雁隧道工程采用礦山法施工以保證施工進度，在爆破過程中通過合理運用安全評估、安全監理、振動監測這“三架馬車”，有效梳理和甄別風險（源），辨識及分析安全風險，對風險（源）進行分類與分級，提出針對性的工程措施建議，以提高施工圖設計的質量和安全水平，確保工程自身施工與其周邊環境的安全，從而規避或減少、控制因設計缺陷、失誤、可實施性差等引起工程事故的風險，有利于領導決策和施工階段安全生產的科學化、系統化和規范化管理，保證隧道高效、安全順利施工，為此類電力工程施工過程進行安全管理提供了很好的借鑒方向，具有較高的參考價值。
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