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產生爆破振動危害的原因分析與對策

2017-06-08 責任編輯:崔瑋娜

李廣東

(湖北衛東爆破工程有限公司,湖北襄陽,441021)

摘要:爆破振動是目前爆破工程施工危害效應之首,一直是爆破工程技術人員研究的重點和難點問題。本文在分析爆破振動危害效應產生原理和特點的基礎上,充分結合工程實踐,從人為因素和技術因素兩個方面綜合分析了爆破振動危害效應的產生原因,并制定了控制爆破振動危害效應的有效措施,為爆破振動危害效應控制提供參考。

關鍵詞:爆破振動;危害效應;原因分析;對策

 

1引言

工程爆破技術經過幾十年的發展,已經滲透到國家經濟建設的眾多領域,特別是為我國的鐵路、公路交通、水利水電、礦山開采、城市拆遷等等作出了重要貢獻。爆破作為一門科學技術,經過數代人的總結實踐,理論已日趨完善,并對爆破實踐起到重要的指導作用。尤其是隨著其他科學技術的更新,爆破器材也在不斷地變化和改進。由當初的簡單火雷管、電雷管發展到非電導爆管雷管,繼而出現新型的精確度較高的電子數碼雷管,在很大程度上提高了工程爆破的安全性和可靠性。

近些年來,爆破施工已成為工程建設中較常用的方法之一。它不但加快了工程進度,提高了工程的效率,同時也帶來了一定的負面效應。由于炸藥的爆炸所產生的能量,對外釋放做功,一部分作用到建(構)筑物上,一部分能量引起地面質點運動,同時產生爆炸沖擊波。主要危害因素有爆破振動效應、爆炸空氣沖擊波、爆破飛石、爆破噪聲和有毒有害氣體等,其中爆破地震效應帶來的影響居首,爆破振動對周圍環境及建筑物的影響問題也隨之而來,同時隨著我國公民法律維權意識增強,由此產生的民事矛盾糾紛也在逐年增多,損失賠償也最大。如何科學、安全、實事求是地避免爆破振動對周圍環境的危害,避免產生不必要的矛盾糾紛,已顯得越來越重要。

結合實際工程爆破所發生爆破振動危害的實例,主要由兩個方面的原因造成,一是人為原因,二是技術原因,其中人為原因居多。

2爆破振動效應

大家都知道,爆破地震與自然地震相比,具有振動頻率高,持續時間短和震源淺等特點。爆破施工引起的振動是一種瞬間沖擊振動,其作用時問短,頻率高,動力反應衰減很快,難以使周圍的建(構)筑物結構產生持續的強烈振動,影響的范圍和作用有限。

根據試驗資料表明,爆破振動速度的大小與炸藥量,以及建構筑物距離爆破點距離、介質情況、地形條件和采用的爆破方法等因素有關。爆破地震安全距離的確定,主要是在地表、對地面建筑物、邊坡,可求位移S、加速度a、速度v,但使用速度v較多。

  測點爆破振動速度可用薩道夫斯基公式計算:

 8501.jpg

式中,v為介質質點振動速度,cm/s;R為爆源距離,m;Q為炸藥量,kg;齊發爆破時取總藥量,分段爆破時取最大一段藥量;K、a為與爆破條件、巖石特性等有關的系數,介質為巖石時K=30~70,為土質時K=150~250,a=1~3。

根據國家《爆破安全規程》安全允許振動標準,在主振頻率小于10Hz情況下,對于土窯洞、土坯房、毛石房屋,振動速度不應大于0.5cm/s,一般磚房、非抗震性建筑物不應大于2.0cm/s,框架鋼筋混凝土結構不大于5cm/s。

因此按照國家規程的規定,爆破振動速度的大小,與使用炸藥量多少,是判定爆破振動速度安全與否的一個依據。當爆破振動速度超過安全值時,就會對周圍的建筑物和保護物產生不同程度的破壞,所以減少總炸藥量,控制一次起爆的藥量,采取微差分段爆破,降低爆破振動速度,是保證爆破安全的前提和條件。

3爆破振動危害效應產生原因分析

3.1人為因素原因分析

做好任何事情的成因,起決定作用的是人而不是物。管理要靠制度,需要人去執行實施,無論主管部門、爆破作業單位或者爆破從業人員,必須嚴格執行國家法律法規和《爆破安全規程》的有關規定,才能有效地做好爆破工作,盡量避免爆破危害因素的發生。針對實際爆破工作中發生過爆破振動危害事故來看,究其原因現從三個方面分析產生的主要因素。

(1)主管部門理解《爆破安全規程》尺度上的差別,主管人員業務素質的高低,是影響爆破安全的前提條件。

我國爆炸物品的主管是公安部門,根據《民用爆炸物品安全管理條例》規定,炸藥實行屬地管理,所以說縣一級的公安部門是最基層的管理者,同時也是對爆破作業安全的具體監督部門。對主管人員的能力水平以及業務素質,對上級有關規定精神的理解領會,把握標準的尺度,就提出了很高的要求。

根據《爆破安全規程》規定:爆破工程分級,按爆破工程類別、一次爆破總藥量、爆破環境復雜程度和爆破物特征,分為A、B、C、D四個級別,實行分級管理。B、C、D爆破工程,遇到下列情況應相應提高一個級別:

1)距爆區1000m范圍內有國家一、 二級文物或特別重要的建(構)筑物、設施。

2)距爆區500m范圍內有國家三級文物、風景名勝區,重要的建(構)筑物、設施。

3)距爆區300m范圍內有省級文物、醫院、學校、居民樓、辦公室等重要保護對象。

既然《爆破安全規程》上規定這么詳細,為什么在實際爆破作業過程中過中,依然會因為爆破振動的事件,引起的民事糾紛頻繁發生?究其原因:一是主管人員調動、輪換,非專業人員掌管爆破業務;二是業務能力不熟悉,對國家標準的把握上有出入;三是對爆破分級的概念模糊,特殊環境爆破當作一般條件爆破;四是有人情行的因素存在。

(2)爆破作業方案評審把關嚴格,針對性強,是影響爆破作業安全的可靠保證。

爆破安全評估是做好爆破工作的一個重要環節,它不但可以為審批部門把好技術關和安全關,而且對爆破作業單位的施工實施方案,也是一個優化完善的過程,提高爆破工程安全的可靠性,提前避免爆破危害因素的發生。

根據《爆破安全規程》和《民用爆炸物品安全管理條例》的規定:A級、B級和對公共安全影響較大的爆破工程;在城市、名勝風景區和距重要工程設施500m范圍內實施的爆破作業;凡需報公安機關審批的爆破工程,均應進行安全評估。

從實際的工作中來看,評估確實在各地都在實行,但是不是流于形式,走走過場,這是一個值得探討的問題。

首先,把關不嚴。不具備爆破從業人員得到爆破工程項目,然后分包、轉包有爆破資質的單位;爆破資質級別低,借資質較高的爆破作業單位,實施爆破作業;對爆破作業單位的綜合實力、人員、設備,能否承擔該工程項目,評估不嚴密。

例如,新疆某個公路爆破施工工地,相鄰一爆破作業單位,本身爆破作業單位資質也不夠,又沒有中深孔爆破作業的經驗,為了加快施工工期,強行進行深孔爆破作業,結果造成大面積爆破飛石,飛進牧民的草場,滾落的的大石塊,砸斷通往施工隧道的高壓電桿,導致隧道停工三天。

其次,針對性不強。爆破深入的工程建設領域很廣泛,不同的爆破場合采用的爆破類型不同,即使同一個爆破工程,所處的環境、地形、地質條件也不一樣。單一的爆破工程,時間短,范圍小,材質結構大致相同,相對評估難度不大,也容易引起重視。但對公路、鐵路、水利水電工期較長的爆破工程,由于受各方面因素的限制,點多線長,情況比較復雜,工程環境情況變化較多。不但要對總體爆破方案進行評估,特殊地段的補充方案,有時評估容易忽略,也是容易出現問題的主要根源。

(3)爆破作業單位施工管理混亂,個別工程技術人員素質較低,爆破從業人員抱有僥幸心理。

我國爆破從業人員有幾十萬人,營業性和非營業性爆破作業單位上千個,管理水平和技術能力參差不齊,因此給爆破作業帶來諸多的隱患和不安全的因素。

首先,在爆破實施過程中,職責不明,分工不能責任到人,人員之間相互交叉作業,施工管理程序混亂。其次,個別現場技術人員責任心不強,加上業務能力有限,不能正確地指導施工,遇到問題采取的解決方法欠缺,也是造成不安全的一種因素。三是個別爆破從業人員,安全意識淡薄,不按操作要求違規作業,蠻干亂干,私自改變爆破設計和爆破參數,是造成安全事故的主要原因。  

 例如,曾遇到一個公司爆破人員進行大塊破碎爆破的現場,裝藥和線路敷設完畢,在人員沒有撤離至安全地帶時(爆破安全規程規定的不小于300m的距離) ,爆破員貿然起爆,造成大面積飛石,幸虧沒有人員傷亡。

3.2技術因素原因分析

爆破是一門技術,同時也是一門科學。隨著爆破技術的發展,爆破技術應用的領域和范圍越來越廣泛,只有解決好爆破安全技術問題,爆破技術才能對國家的經濟建設發揮更大的作用。

爆破安全技術是保證爆破安全的基礎保證。它牽涉到爆破周圍環境調查,爆破設計正確性,爆破參數選擇的合理性,以及爆破安全控制等問題。

3.2.1  爆破周邊環境的調查不詳細

在工程爆破中,爆破地點復雜多變,周圍的環境可能有軍用和民用設施、著名風景區、公路和橋梁等重要的建(構)筑物。尤其是在城市拆除爆破,地上和地下的各種管線,居民區、工廠、學校等需要保護的建筑物,必須要現場調查翔實,登記造冊。不能根據爆破規模,針對所保護的建(構)筑物距爆破點的距離,以及建構筑物的結構,計算出該建筑物安全允許的振動速度,并采用相應的安全防范措施。在工程實踐中,往往忽視爆破周圍環境調查的準確性和精確性。有些對周圍建構筑物結構調查不準,地上地下結構物的情況判定不明;有的對爆破點距需要保護的目標,距離測量不精準,是大概的估算;有些在取爆破點與計算點之間的地形、地質條件有關的系數和衰減系數不盡合理。

例如,某爆破公司承擔城市基坑爆破開挖的施工,雖說爆破設計書也進行了爆破安全振動計算,但對四鄰居民樓與爆破點的距離不準,樓房的結構不明,所選取的參數和系數也不盡合理。在爆破安全評估時,發現此種問題,結果又重新對爆破點的周圍環境進行勘察,修正參數和衰減系數。

3.2.2爆破方法綜合運用不周密

工程的性質和規模不同,所采用的爆破方法和鑿巖機具也不盡相同。爆破方法有露天淺孔、露天深孔、地下爆破、水下爆破、拆除爆破以及特種爆破等。同一個爆破工程,可能采用一種爆破方式就能完成工程任務,在許多工程中,要采用幾種爆破方法相結合的方式,才能達到工程目的。

比如,基坑開挖工程,需要先用淺孔爆破開溝拉槽,阻斷爆破振動向外傳播,避免爆破振動危害。但有些單位為了省事,直接采用深孔爆破,進行開挖,不但達不到爆破效果,反而引起不必要的安全隱患。

復雜環境的中深孔爆破,需要對爆破點周圍的建(構)筑物、邊坡和護坡進行保護,要預先使用預裂爆破或者光面爆破相結合的方式進行保護,既減小了爆破振動,又保證了邊坡和護坡的穩定。有些單位往往采取普通的爆破方式,一次起爆裝藥,或者是分段起爆藥量過大,既沒有有利于邊坡的穩定,同時又增強了爆破振動的破壞。

城市拆除爆破大都在人口密集區,需要保護的對象較多,環境也比較復雜,需要覆蓋保護層,開挖減振溝,有些單位為了節約成本,開挖減振溝深度不夠,或者是根本就不開挖。

3.2.3  民爆公司爆破器材品種和型號不全

爆破器材隨著科技的發展,品種、型號比較齊全,起爆器材和傳爆器材較之以前比較豐富,種類繁多,基本能滿足爆破工程的需要。

由于民爆公司的業務人員,可能對當地工程爆破器材哪些是常用的,哪些是必須要使用的,認識不足或者業務不熟悉,民爆公司所購進爆破器材的型號、種類存在嚴重短缺現象,致使在爆破實施過程中,影響爆破設計正常指導施工。有些地方民爆公司購進爆破器材型號、品種比較單一。無論是電雷管,還是非電導爆管雷管,就是一個瞬發段位,還是局限于以前普通的原始爆破方式中。有些地方即使品種、型號較多,但是缺段現象是比較普遍的。曾經去一個地方做爆破工程,到民爆公司購買器材,除了有必須的瞬發電雷管外,非電雷管只有7段以上的,并且腳線的長度還達不到爆破的要求,更不用說用非電導爆管做網路連接線路,他們都沒聽說過。

3.2.4起爆網路和參數設計不合理

在地質條件、巖性相同的條件下,同段起爆藥量的大小和距離遠近,是影響質點振動速度的主要原因。但采用微差爆破,以毫秒量級的時間間隔分批起爆裝藥,也符合爆破機理的微分原理。控制最大一次起爆藥量是有效降低爆破振動的方法,微差分段起爆、分層裝藥,對減弱爆破地震效應也有很大的作用。

大量的實驗研究表明,在總藥量和其他條件不變的情況下,延時起爆振動強度比齊發爆破降低30%~40%,是以各起爆段地震波不干擾、不疊加的降振原理來實現爆破降振。

在實際爆破作業中,之所以造成爆破振動危害,原因是多方面的。首先是不分段,一次起爆的藥量過大,產生強烈的爆破地震波,使爆破點附近的建(構)筑物發生位移破壞;其次是即使進行分段延時,但由于分段不合理,時間間隔過短,引起地震波的疊加;三是單段起爆藥量大,所產生的爆破振動速度仍然超過需要被保護建(構)筑物的安全允許速度。

2013年,京珠高速公路某拓寬段,在實施路基中深孔爆破時,由于爆破網路設計不合理,分段時間間隔過小,現場技術人員處置不力,又加上起爆的藥量過大,導致距爆破點300m外村莊一百多間居民房屋受損,直接經濟損失三百多萬元。武漢某軍用油庫油罐基槽爆破,由當地一家爆破公司承擔,把基坑開挖當成普通的巖土爆破,不但把基坑四周護坡破壞,還造成了大量飛石,爆破振動十分強烈,雖說沒發生爆破事故,但被甲方清除出場。

4控制爆破危害的措施與對策

爆破工程是一個復雜的勞動過程,它牽涉領域較廣,涉及的部門多,是綜合學科知識在工程施工中的具體運用。要使爆破技術在工程領域發揮更大的作用,必須各個部門齊抓共管,上下統籌,才能保證爆破作業安全實施,減少爆破危害因素帶來的不利影響。

4.1做好提高工程技術人員整體素質的爆破安全培訓工作

首先,把好審查關。爆破技術培訓,是提高爆破隊伍整體素質的一個主要途徑。吸收各個方面的高素質人才,加入到爆破隊伍中來,也是對爆破工作的促進。關鍵是參加培訓的人員條件要符合規定,學習的目的要明確,從事爆破業務的工作時間,培訓前是否從事過爆破工作,這就需要基層主管部門嚴格政審、嚴格把關,確保人員素質和質量。其次,培訓考勤關。參加培訓的人員文化素質、專業背景和爆破業務能力不盡相同,要建立一套學習考勤制度,保證到課率和聽課率,對于多次曠課人員,終止其培訓學習資格。三是嚴格考核關。考核是檢查培訓效果的一個手段,掌握每個培訓人員的爆破知識學習接受能力,是否達到了培訓的預期目的。通過理論知識考試和專家面試情況,對參加培訓學習人員做一個全面的綜合評判。四是綜合評定關。參加培訓的人員通過考核后,應根據培訓人員專業背景、所從事爆破工作的時間長短,評定是不是達到了所考職稱資格的能力,能不能頒發相應的爆破作業資格證,綜合評定是一個關鍵的環節,也是保證爆破安全的前提條件。

4.2加強安全評估工作是保證爆破安全的基礎

安全管理是以預防為主,安全是進行一切工程爆破的重要前提,而安全評估工作是做好爆破安全的重要手段,爆破安全是爆破工程水恒的主題。

爆破工程安全評估,就是通過對爆破作業單位、技術人員資質條件的審查、評審和優化爆破設計方案的一個過程,從而提高爆破工程安全的可靠性,為主管審批部門、建設單位以及爆破作業單位提供專業性、技術性的服務。使不具備爆破資質的,或者是爆破資質條件不夠的單位和個人,不得承擔爆破作業工程;爆破設計方案不完善,人員、設備不符合要求,或者安全管理不到位,不能進行爆破工程施工;尤其是復雜環境條件下巖土爆破,城鎮拆除爆破的評估,評估工作更應該嚴謹周密,細致入微,嚴格把關。總之,爆破安全評估要真正做到科學全面,安全無事故,達到預期目的非常不易。所以,爆破安全評估要本著公開、公正、公平、合理的原則,保證爆破評估工作不走過場,做到切實有效。

4.3爆破監理是保證爆破安全的保障

與其他行業相比,爆破行業監理工作起步較晚,但安全監理的目的也是分擔風險,監督和服務爆破作業單位爆破施工安全。

雖說經過許多年的努力,爆破隊伍日益壯大,爆破施工企業的人員素質和管理能力也逐步提高,但與《爆破安全規程》的要求還是差距很大,爆破施工引發的事故時有發生,安全問題令人擔憂。爆破從業人員安全意識淡薄,違章、違規作業的現象客觀存在,尤其是遇到不安全的因素處理不當等,都是引發事故的直接原因。加強爆破施工監理,勢在必行。它能督促爆破施工單位,按爆破設計方案精心施工,按章作業。當工程遇到特殊情況時,能協助爆破作業單位,提供科學的方法和依據,采取有效的手段,將各類事故隱患控制在風險允許程度范圍之內。復雜環境的爆破除必須監理以外,還有必要進行爆破振動全程監測。

安全監理是一個復雜的系統工程,它對提高工程爆破安全性,實現爆破安全生產,維護合同雙方的權益,促成爆破安全順利實施有至關重要的作用。

參考文獻

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摘自《中國爆破新進展》