張瀟飛，閆鴻浩，王小紅，李曉杰
（大連理工大學(xué) 工業(yè)裝備結(jié)構(gòu)分析國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116024）
摘 要：隨著城市化建設(shè)對(duì)土地資源的合理化應(yīng)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(shè)方案。為保證高效的建設(shè)效率和降低建設(shè)成本，礦山法爆破技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。然而城市地下及地表環(huán)境復(fù)雜，涉及多方面安全管控因素，必須嚴(yán)格把控爆破施工所面臨的各種風(fēng)險(xiǎn)。本文以南雁四回路輸電線路改造工程為例，引進(jìn)爆破安全評(píng)估、爆破安全監(jiān)理及第三方爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)手段與理念，闡述其在爆破工程安全管理中應(yīng)用。針對(duì)復(fù)雜敏感地段，在爆破施工前通過(guò)召開(kāi)專家咨詢會(huì)，決定施工方案，并結(jié)合第三方爆破振動(dòng)速度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整爆破參數(shù)，保證施工順利、安全、高效開(kāi)展。
關(guān)鍵詞：電力隧道；安全管理；爆破安全評(píng)估；爆破安全監(jiān)理；爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)
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(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市建設(shè)向著高效、合理、安全、綠色等方向發(fā)展，在寸土寸金的大都市中，地下空間的開(kāi)發(fā)給城市化建設(shè)拓寬了領(lǐng)域，提供了廣泛的發(fā)展前景。除了地下交通的發(fā)展取得長(zhǎng)足進(jìn)步以外，高壓線路轉(zhuǎn)入地下也成為一種發(fā)展趨勢(shì)，以此來(lái)緩解輸電線路用地同城市建設(shè)和交通用地之間的矛盾。如北京在20世紀(jì)70年代開(kāi)始就著手修建電力隧道，截止目前，北京地區(qū)高壓電力隧道總長(zhǎng)度約718 km。廣州、上海、成都、福州、臺(tái)灣等地區(qū)都已修建并規(guī)劃了不同里程的電力隧道項(xiàng)目[1-5]。電力隧道是進(jìn)行綠色、合理、高效、安全城市化建設(shè)，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(guó)東部沿海重要的經(jīng)濟(jì)、貿(mào)易、港口、工業(yè)、旅游城市，面對(duì)“十三五”規(guī)劃的轉(zhuǎn)型機(jī)遇期，肩負(fù)振興東北老工業(yè)基地的重任，既要取得經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)足發(fā)展，又要保證合理化城市建設(shè)，市政府和國(guó)家電網(wǎng)遼寧省電力公司將輸電線路改造工程作為全市重點(diǎn)工程項(xiàng)目，加大大連地區(qū)電網(wǎng)建設(shè)[7]，其中高壓電纜入地工程就是一個(gè)亮點(diǎn)。本文以南雁四回路輸電線路改造工程（以下簡(jiǎn)稱南雁隧道）為例，介紹城市電力隧道施工安全管理經(jīng)驗(yàn)，為同類項(xiàng)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(qū)星海灣廣場(chǎng)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(guò)大連供電局倉(cāng)庫(kù)至中山路邊，轉(zhuǎn)向東南依次穿過(guò)輕軌、中山路至金融商務(wù)區(qū)二號(hào)路口，然后向東穿過(guò)大連地鐵1號(hào)線，沿著金融商務(wù)區(qū)二號(hào)路至高爾夫酒店南側(cè)，穿過(guò)馬欄河至太原街，自此繼續(xù)向東，在雁水變電所大門附近右轉(zhuǎn)，沿著山體等高線進(jìn)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(cè)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(tǒng)人工堆積層(Q4ml)雜填土、素填土、第四系沖洪積層(Q4al+pl)的粉質(zhì)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(wǎng)的滲水和基巖裂隙水，主要賦存于第四紀(jì)地層的孔隙中和基巖裂隙中。
2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)
工程線路全長(zhǎng)近2公里，亙長(zhǎng)12公里，設(shè)計(jì)使用年限100年，一級(jí)結(jié)構(gòu)安全等級(jí)，一級(jí)隧道耐火等級(jí)，一級(jí)防水，7度結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，抗震等級(jí)為三級(jí)。南雁隧道工程采用高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量建設(shè)水準(zhǔn)，使其在滿足城市運(yùn)營(yíng)規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)、抗震、防水、防火、防腐蝕的前提上，達(dá)到結(jié)構(gòu)安全、耐久、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)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(wù)，針對(duì)巖石堅(jiān)硬地段采用礦山法（爆破法）施工作業(yè)[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(wǎng)密集，所途徑地帶地上及周邊環(huán)境復(fù)雜，因此，在高標(biāo)準(zhǔn)的施工要求下，需要對(duì)礦山法爆破過(guò)程進(jìn)行安全評(píng)估，達(dá)到有效控制，合理施工的目的，保證施工建設(shè)合法合規(guī)安全順利完成。
3 爆破安全評(píng)估
《民用爆炸物品安全管理?xiàng)l例》（國(guó)務(wù)院令第466號(hào)）第三十五條規(guī)定：在城市、風(fēng)景名勝區(qū)和重要工程設(shè)施實(shí)施爆炸作業(yè)的，應(yīng)當(dāng)向爆破作業(yè)所在設(shè)區(qū)的市級(jí)人民政府公安機(jī)關(guān)提出申請(qǐng)，提交《爆破作業(yè)單位許可證》和具有相應(yīng)資質(zhì)的安全評(píng)估企業(yè)出具的爆破設(shè)計(jì)、施工方案評(píng)估報(bào)告。受理申請(qǐng)的公安機(jī)關(guān)應(yīng)當(dāng)自受理申請(qǐng)之日起20日內(nèi)對(duì)提交的有關(guān)材料進(jìn)行審查，對(duì)符合條件的，做出批準(zhǔn)的決定；對(duì)不符合條件的，做出不予批準(zhǔn)的決定，并書(shū)面向申請(qǐng)人說(shuō)明理由。《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2014）中5.3.1規(guī)定：需經(jīng)公安機(jī)關(guān)審批的爆破作業(yè)項(xiàng)目，提交申請(qǐng)前，均應(yīng)進(jìn)行安全評(píng)估[10]。
南雁隧道工程土石方開(kāi)挖采用礦山法（爆破法）保證施工進(jìn)度[8-9]，以防止對(duì)環(huán)境的污染和周邊景物建筑的破壞。隧道沿途地質(zhì)情況較為復(fù)雜，地下需下穿大連地鐵1號(hào)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(píng)估從法律法規(guī)層面和施工安全層面均具有非常重要的意義。
安全評(píng)估特別引進(jìn)具有A級(jí)資質(zhì)評(píng)估單位，對(duì)爆破作業(yè)單位的資質(zhì)、項(xiàng)目等級(jí)、設(shè)計(jì)所依據(jù)的資料、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)參數(shù)、起爆網(wǎng)絡(luò)、設(shè)計(jì)方案可行性等項(xiàng)目進(jìn)行有效評(píng)估，并出具評(píng)估報(bào)告，以此作為施工的重要依據(jù)。安全評(píng)估是爆破施工管理中重要的一環(huán)，另外一個(gè)重要的環(huán)節(jié)則是爆破安全監(jiān)理。
4 爆破安全監(jiān)理
《爆破安全規(guī)程》中5.4條明確規(guī)定：經(jīng)公安機(jī)關(guān)審批的爆破作業(yè)項(xiàng)目，實(shí)施爆破作業(yè)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行安全監(jiān)理[10]。安全監(jiān)理單位需有《爆破作業(yè)單位許可證》，相應(yīng)資質(zhì)等級(jí)，從業(yè)范圍滿足設(shè)計(jì)施工/安全評(píng)估/安全監(jiān)理的要求。《爆破安全規(guī)程》5.1.4條規(guī)定，爆破作業(yè)單位不得對(duì)本單位的設(shè)計(jì)進(jìn)行安全評(píng)估，不得監(jiān)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(jiān)理需由兩個(gè)具有相應(yīng)資質(zhì)的爆破作業(yè)單位分別負(fù)責(zé)，確保爆破作業(yè)按照法律法規(guī)實(shí)施，確保施工安全。
爆破安全監(jiān)理的范圍主要包括: ①爆破作業(yè)項(xiàng)目名稱、類型、級(jí)別; ②參與監(jiān)理的爆破工程技術(shù)人員作業(yè)范圍和級(jí)別; ③安全監(jiān)理主要內(nèi)容及工作時(shí)間安排; ④地震波、飛石等有害效應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備、工作程序及數(shù)據(jù)處理方式; ⑤發(fā)現(xiàn)違法違規(guī)行為的處理程序。
5 振動(dòng)監(jiān)測(cè)
城市爆破作業(yè)過(guò)程中，最大的安全隱患是爆破時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)周邊建筑造成影響；同時(shí)對(duì)周邊居民的生活帶來(lái)一定的擾動(dòng)，一旦失控將造成嚴(yán)重的民事糾紛和經(jīng)濟(jì)損失，甚至帶來(lái)生命危險(xiǎn)，違背城市建設(shè)的原則和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)工程進(jìn)度百害無(wú)一利。2015年7月1日實(shí)行的《爆破安全規(guī)程》GB6722—2014 第 6. 10. 1條規(guī)定“D 級(jí)以上爆破工程以及可能引起糾紛的爆破工程，均應(yīng)進(jìn)行爆破有害效應(yīng)監(jiān)測(cè)[10]。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目由設(shè)計(jì)和安全評(píng)估單位提出，監(jiān)理單位監(jiān)督實(shí)施”。另外，爆破安全評(píng)估報(bào)告指出“本工程周邊環(huán)境復(fù)雜，為避免民事糾紛，務(wù)必配備有爆破振動(dòng)或地基自由振動(dòng)測(cè)量資質(zhì)單位進(jìn)行第三方爆破振動(dòng)監(jiān)控?！侗瓢踩?guī)程》（GB6722-2014）中明確規(guī)定了城市爆破作業(yè)所應(yīng)控制的振動(dòng)速度和振動(dòng)頻率范圍，因此，控制好爆破振動(dòng)速度和振動(dòng)頻率是相關(guān)工程師和科研工作者首要關(guān)注的指標(biāo)[10-13]。
在城市敏感區(qū)域爆破作業(yè)前，組織施工單位、監(jiān)理單位、爆破專家等召開(kāi)爆破專家咨詢會(huì)，根據(jù)實(shí)地情況設(shè)計(jì)爆破方案，按照爆破方案實(shí)施爆破作業(yè)，同時(shí)對(duì)重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)，根據(jù)振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的反饋結(jié)果指導(dǎo)爆破方案的制定，修正爆破參數(shù)，達(dá)到實(shí)時(shí)閉環(huán)反饋的狀態(tài)。下面以大連地鐵1號(hào)線會(huì)展中心附近南雁隧道3號(hào)豎井爆破為例，分析爆破過(guò)程中的安全管理問(wèn)題。
南雁隧道3號(hào)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(huì)展中心站，爆破斷面處于地鐵地下站臺(tái)位置。該地段地質(zhì)屬于Ⅳ級(jí)圍巖地質(zhì)，機(jī)械開(kāi)挖困難，采用礦山法爆破施工。為防止隧道爆破施工對(duì)地鐵及站臺(tái)產(chǎn)生影響，在施工前召開(kāi)專家論證會(huì)，提出3號(hào)豎井的爆破方案，同時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)爆破作業(yè)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并由爆破安全監(jiān)理單位進(jìn)行安全監(jiān)督，及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)。3號(hào)豎井及爆破斷面位置示意圖如圖1所示，隧道下穿會(huì)展中心地鐵站簡(jiǎn)化地層及結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。
圖1 3號(hào)豎井周邊情況示意圖及測(cè)點(diǎn)位置
圖2 隧道下穿會(huì)展中心地鐵站簡(jiǎn)化地層及結(jié)構(gòu)示意圖
現(xiàn)場(chǎng)采用爆破測(cè)振儀[14]進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)儀器中的三向速度傳感器將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并儲(chǔ)存在儀器中，通過(guò)電腦直接讀取分析振動(dòng)三向速度、頻率及矢量合速度，并將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)以圖像形式顯示出來(lái)。測(cè)點(diǎn)1和測(cè)點(diǎn)2的爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示，通過(guò)表1可以看出，測(cè)點(diǎn)1和2處的振動(dòng)速度均小于《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2014）[10]中關(guān)于地下軌道交通及一般民用建筑物的振動(dòng)速度規(guī)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(dòng)速度，切實(shí)有效可行。通過(guò)表1合速度可以看出，通過(guò)調(diào)整爆破參數(shù)，振動(dòng)速度更加趨于安全標(biāo)準(zhǔn)以下，振動(dòng)頻率更加穩(wěn)定。
表1 測(cè)點(diǎn)震動(dòng)速度檢測(cè)結(jié)果
圖3所示為11月1日3號(hào)豎井爆破測(cè)點(diǎn)1和2處振動(dòng)速度圖譜，從圖中能夠明顯看到雷管不同段別起爆的振動(dòng)波形圖，微差效果明顯。
圖3 監(jiān)測(cè)地點(diǎn)z向與合速度圖譜
6 結(jié)束語(yǔ)
城市建設(shè)是集技術(shù)科學(xué)性和管理合理性相結(jié)合的綜合體現(xiàn)，大連南雁隧道工程一方面滿足了城市發(fā)展對(duì)電力消耗增大的需求，一方面同城市合理化建設(shè)，有效節(jié)約建設(shè)成本，高效完成建設(shè)任務(wù)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(jìn)度，在爆破過(guò)程中通過(guò)合理運(yùn)用安全評(píng)估、安全監(jiān)理、振動(dòng)監(jiān)測(cè)這“三架馬車”，有效梳理和甄別風(fēng)險(xiǎn)（源），辨識(shí)及分析安全風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)（源）進(jìn)行分類與分級(jí)，提出針對(duì)性的工程措施建議，以提高施工圖設(shè)計(jì)的質(zhì)量和安全水平，確保工程自身施工與其周邊環(huán)境的安全，從而規(guī)避或減少、控制因設(shè)計(jì)缺陷、失誤、可實(shí)施性差等引起工程事故的風(fēng)險(xiǎn)，有利于領(lǐng)導(dǎo)決策和施工階段安全生產(chǎn)的科學(xué)化、系統(tǒng)化和規(guī)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(guò)程進(jìn)行安全管理提供了很好的借鑒方向，具有較高的參考價(jià)值。
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