产生爆破振动危害的原因分析与对策

2017-06-08 16:47:05.0 责任编辑:崔玮娜

李广东

(湖北卫东爆破工程有限公司,湖北襄阳,441021)

摘要:爆破振动是目前爆破工程施工危害效应之首,一直是爆破工程技术人员研究的重点和难点问题。本文在分析爆破振动危害效应产生原理和特点的基础上,充分结合工程实践,从人为因素和技术因素两个方面综合分析了爆破振动危害效应的产生原因,并制定了控制爆破振动危害效应的有效措施,为爆破振动危害效应控制提供参考。

关键词:爆破振动;危害效应;原因分析;对策

 

1引言

工程爆破技术经过几十年的发展,已经渗透到国家经济建设的众多领域,特别是为我国的铁路、公路交通、水利水电、矿山开采、城市拆迁等等作出了重要贡献。爆破作为一门科学技术,经过数代人的总结实践,理论已日趋完善,并对爆破实践起到重要的指导作用。尤其是随着其他科学技术的更新,爆破器材也在不断地变化和改进。由当初的简单火雷管、电雷管发展到非电导爆管雷管,继而出现新型的精确度较高的电子数码雷管,在很大程度上提高了工程爆破的安全性和可靠性。

近些年来,爆破施工已成为工程建设中较常用的方法之一。它不但加快了工程进度,提高了工程的效率,同时也带来了一定的负面效应。由于炸药的爆炸所产生的能量,对外释放做功,一部分作用到建(构)筑物上,一部分能量引起地面质点运动,同时产生爆炸冲击波。主要危害因素有爆破振动效应、爆炸空气冲击波、爆炸飞石、爆炸噪声和有毒有害气体等,其中爆破地震效应带来的影响居首,爆破振动对周围环境及建筑物的影响问题也随之而来,同时随着我国公民法律维权意识增强,由此产生的民事矛盾纠纷也在逐年增多,损失赔偿也最大。如何科学、安全、实事求是地避免爆破振动对周围环境的危害,避免产生不必要的矛盾纠纷,已显得越来越重要。

结合实际工程爆破所发生爆破振动危害的实例,主要由两个方面的原因造成,一是人为原因,二是技术原因,其中人为原因居多。

2爆破振动效应

大家都知道,爆破地震与自然地震相比,具有振动频率高,持续时间短和震源浅等特点。爆破施工引起的振动是一种瞬间冲击振动,其作用时问短,频率高,动力反应衰减很快,难以使周围的建(构)筑物结构产生持续的强烈振动,影响的范围和作用有限。

根据试验资料表明,爆破振动速度的大小与炸药量,以及建构筑物距离爆破点距离、介质情况、地形条件和采用的爆破方法等因素有关。爆破地震安全距离的确定,主要是在地表、对地面建筑物、边坡,可求位移S、加速度a、速度v,但使用速度v较多。

  测点爆破振动速度可用萨道夫斯基公式计算:

 8501.jpg

式中,v为介质质点振动速度,cm/s;R为爆源距离,m;Q为炸药量,kg;齐发爆破时取总药量,分段爆破时取最大一段药量;K、a为与爆破条件、岩石特性等有关的系数,介质为岩石时K=30~70,为土质时K=150~250,a=1~3。

根据国家《爆破安全规程》安全允许振动标准,在主振频率小于10Hz情况下,对于土窑洞、土坯房、毛石房屋,振动速度不应大于0.5cm/s,一般砖房、非抗震性建筑物不应大于2.0cm/s,框架钢筋混凝土结构不大于5cm/s。

因此按照国家规程的规定,爆破振动速度的大小,与使用炸药量多少,是判定爆破振动速度安全与否的一个依据。当爆破振动速度超过安全值时,就会对周围的建筑物和保护物产生不同程度的破坏,所以减少总炸药量,控制一次起爆的药量,采取微差分段爆破,降低爆破振动速度,是保证爆破安全的前提和条件。

3爆破振动危害效应产生原因分析

3.1人为因素原因分析

做好任何事情的成因,起决定作用的是人而不是物。管理要靠制度,需要人去执行实施,无论主管部门、爆破作业单位或者爆破从业人员,必须严格执行国家法律法规和《爆破安全规程》的有关规定,才能有效地做好爆破工作,尽量避免爆破危害因素的发生。针对实际爆破工作中发生过爆破振动危害事故来看,究其原因现从三个方面分析产生的主要因素。

(1)主管部门理解《爆破安全规程》尺度上的差别,主管人员业务素质的高低,是影响爆破安全的前提条件。

我国爆炸物品的主管是公安部门,根据《民用爆炸物品安全管理条例》规定,炸药实行属地管理,所以说县一级的公安部门是最基层的管理者,同时也是对爆破作业安全的具体监督部门。对主管人员的能力水平以及业务素质,对上级有关规定精神的理解领会,把握标准的尺度,就提出了很高的要求。

根据《爆破安全规程》规定:爆破工程分级,按爆破工程类别、一次爆破总药量、爆破环境复杂程度和爆破物特征,分为A、B、C、D四个级别,实行分级管理。B、C、D爆破工程,遇到下列情况应相应提高一个级别:

1)距爆区1000m范围内有国家一、  二级文物或特别重要的建(构)筑物、设施。

2)距爆区500m范围内有国家三级文物、风景名胜区,重要的建(构)筑物、设施。

3)距爆区300m范围内有省级文物、医院、学校、居民楼、办公室等重要保护对象。

既然《爆破安全规程》上规定这么详细,为什么在实际爆破作业过程中过中,依然会因为爆破振动的事件,引起的民事纠纷纷频繁发生?究其原因:一是主管人员调动、轮换,非专业人员掌管爆破业务;二是业务能力不熟悉,对国家标准的把握上有出入;三是对爆破分级的慨念模糊,特殊环境爆破当作一般条件爆破;p四是有人情行的因素存在。

(2)爆破作业方案评审把关严格,针对性强,是影响爆破作业安全的可靠保证。

爆破安全评估是做好爆破工作的一个重要环节,它不但可以为审批部门把好技术关和安全关,而且对爆破作业单位的施工实施方案,也是一个优化完善的过程,提高爆破工程安全的可靠性,提前避免爆破危害因素的发生。

根据《爆破安全规程》和《民用爆炸物品安全管理条例》的规定:A级、B级和对公共安全影响较大的爆破工程;在城市、名胜风景区和距重要工程设施500m范围内实施的爆破作业;凡需报公安机关审批的爆破工程,均应进行安全评估。

从实际的工作中来看,评估确实在各地都在实行,但是不是流于形式,走走过场,这是一个值得探讨的问题。

首先,把关不严。不具备爆破从业人员得到爆破工程项目,然后分包、转包有爆破资质的单位;爆破资质级别低,借资质较高的爆破作业单位,实施爆破作业;对爆破作业单位的综合实力、人员、设备,能否承担该工程项目,评估不严密。

例如,新疆某个公路爆破施工工地,相邻一爆破作业单位,本身爆破作业单位资质也不够,又没有中深孔爆破作业的经验,为了加快施工工期,强行进行深孔爆破作业,结果造成大面积爆破飞石,飞进牧民的草场,滚落的的大石块,砸断通往施工隧道的高压电杆,导致隧道停工三天。

其次,针对性不强。爆破深入的工程建设领域很广泛,不同的爆破场合采用的爆破类型不同,即使同一个爆破工程,所处的环境、地形、地质条件也不一样。单一的爆破工程,时间短,范围小,材质结构大致相同,相对评估难度不大,也容易引起重视。但对公路、铁路、水利水电工期较长的爆破工程,由于受各方面因素的限制,点多线长,情况比较复杂,工程环境  情况变化较多。不但要对总体爆破方案进行评估,特殊地段的补充方案,有时评估容易忽略,也是容易出现问题的主要根源。

(3)爆破作业单位施工管理混乱,个别工程技术人员素质较低,爆破从业人员抱有侥幸心理。

我国爆破从业人员有几十万人,营业性和非营业性爆破作业单化上千个,管理水平和技术能力参差不齐,因此给爆破作业带来诸多的隐患和不安全的因素。

首先,在爆破实施过程中,职责不明,分工不能责任到人,人员之间相互交义作业,施工管理程序混乱。其次,个别现场技术人员责任心不强,加上业务能力有限,不能正确地指导施工,遇到问题采取的解决方法欠缺,也是造成不安全的一种因素。三是个别爆破从业人员,安全意识淡薄,不按操作要求违规作业,蛮干乱干,私自改变爆破设计和爆破参数,是造成安全事故的主要原因。  

 例如,曾遇到一个公司爆破人员进行大块破碎爆破的现场,装药和线路敷设完毕,在人员没有撤离至安全地带时(爆破安全规程规定的不小于300m的距离) ,爆破员贸然起爆,造成大面积飞石,幸亏没有人员伤亡。

3.2技术因素原因分析

爆破是一门技术,同时也是一门科学。随着爆破技术的发展,爆破技术应用的领域和范围越来越广泛,只有解决好爆破安全技术问题,爆破技术才能对国家的经济建设发挥更大的作用。

爆破安全技术是保证爆破安全的基础保证。它牵涉到爆破周围环境调查,爆破设计正确性,爆破参数选择的合理性,以及爆破安全控制等问题。

3.2.1  爆破周边环境的调查不详细

在工程爆破中,爆破地点复杂多变,周围的环境可能有军用和民用设施、著名风景区、公路和桥梁等重要的建(构)筑物。尤其是在城市拆除爆破,地上和地下的各种管线,居民区、工厂、学校等需要保护的建筑物,必须要现场调查翔实,登记造册。不能根据爆破规模,针对所保护的建(构)筑物距爆破点的距离,以及建构筑物的结构,计算出该建筑物安全允许的振动速度,并采用相应的安全防范措施。在工程实践中,往往忽视爆破周围环境调查的准确性和精确性。有些对周围建构筑物结构调查不准,地上地下结构物的情况判定不明;有的对爆破点距需要保护的目标,距离测量不精准,是大概的估算;有些在取爆破点与计算点之间的地形、地质条件有关的系数和衰减系数不尽合理。

例如,某爆破公司承担城市基坑爆破开挖的施工,虽说爆破设计书也进行了爆破安全振动计算,但对四邻居民楼与爆破点的距离不准,楼房的结构不明,所选取的参数和系数也不尽合理。在爆破安全评估时,发现此种问题,结果又重新对爆破点的周围环境进行勘察,修正参数和衰减系数。

3.2.2爆破方法综合运用不周密

工程的性质和规模不同,所采用的爆破方法和凿岩机具也不尽相同。爆破方法有露天浅孔、露天深孔、地下爆破、水下爆破、拆除爆破以及特种爆破等。同一个爆破工程,可能采用一种爆破方式就能完成工程任务,在许多工程中,要采用几种爆破方法相结合的方式,才能达到工程目的。

比如,基坑开挖工程,需晏先用浅孔爆破开沟拉槽,阻断爆破振动向外传播,避免爆破振动危害。但有些单位为了省事,直接采用深孔爆破,进行开挖,不但达不到爆破效果,反而引起不必要的安全隐患。

复杂环境的中深孔爆破,需要对爆破点周围的建(构)筑物、边坡和护坡进行保护,要预先使用预裂爆破或者光面爆破相结合的方式进行保护,既减小了爆破振动,又保证了边坡和护坡的稳定。有些单位往往采取普通的爆破方式,一次起爆装药,或者是分段起爆药量过大,既没有有利于边坡的稳定,同时又增强了爆破振动的破坏。

城市拆除爆破大都在人口密集区,需要保护的对象较多,环境也比较复杂,需要覆盖保护层,开挖减振沟,有些单位为了节约成本,开挖减振沟深度不够,或者是根本就不开挖。

3.2.3  民爆公司爆破器材品种和型号不全

爆破器材随着科技的发展,品种、型号比较齐全,起爆器材和传爆器材较之以前比较丰富,种类繁多,基本能满足爆破工程的需要。

由于民爆公司的业务人员,可能对当地工程爆破器材哪些是常用的,哪些是必须要使用的,认识不足或者业务不熟悉,民爆公司所购进爆破器材的型号、种类存在严重短缺现象,致使在爆破实施过程中,影响爆破设计正常指导施工。有些地方民爆公司购进爆破器材型号、品种比较单一。无论是电雷管,还是非电导爆管雷管,就是一个瞬发段位,还是局限于以前普通的原始爆破方式中。有些地方即使品种、型号较多,但是缺段现象是比较普遍的。曾经去一个地方做爆破工程,到民爆公司购买器材,除了有必须的瞬发电雷管外,非电雷管只有7段以上的,并且脚线的长度还达不到爆破的要求,更不用说用非电导爆管做网路连接线路,他们都没听说过。

3.2.4起爆网路和参数设计不合理

在地质条件、岩性相同的条件下,同段起爆药量的大小和距离远近,是影响质点振动速度的主要原因。但采用微差爆破,以毫秒量级的时间间隔分批起爆装药,也符合爆破机理的微分原理。控制最大一次起爆药量是有效降低爆破振动的方法,微差分段起爆、分层装药,对减弱爆破地震效应也有很大的作用。

大量的实验研究表明,在总药量和其他条件不变的情况下,延时起爆振动强度比齐发爆破降低30%~40%,是以各起爆段地震波不干扰、不叠加的降振原理来实现爆破降振。

在实际爆破作业中,之所以造成爆破振动危害,原因是多方面的。首先是不分段,一次起爆的药量过大,产生强烈的爆破地震波,使爆破点附近的建(构)筑物发生位移破坏;其次是即使进行分段延时,但由于分段不合理,时间间隔过短,引起地震波的叠加;三是单段起爆药量大,所产生的爆破振动速度仍然超过需要被保护建(构)筑物的安全允许速度。

2013年,京珠高速公路某拓宽段,在实施路基中深孔爆破时,由于爆破网路设计不合理,分段时间间隔过小,现场技术人员处置不力,又加上起爆的药量过大,导致距爆破点300m外村庄一百多间居民房屋受损,直接经济损失三百多万元。武汉某军用油库油罐基槽爆破,由当地一家爆破公司承担,把基坑开挖当成普通的岩土爆破,不但把基坑四周护坡破坏,还造成了大量飞石,爆破振动十分强烈,虽说没发生爆破事故,但被甲方清除出场。

4控制爆破危害的措施与对策

爆破工程是一个复杂的劳动过程,它牵涉领域较广,涉及的部门多,是综合学科知识在工程施工中的具体运用。要使爆破技术在工程领域发挥更大的作用,必须各个部门齐抓共管,上下统筹,才能保证爆破作业安全实施,减少爆破危害因素带来的不利影响。

4.1做好提高工程技术人员整体素质的爆破安全培训工作

首先,把好审查关。爆破技术培训,是提高爆破队伍整体素质的一个主要途径。吸收各个方面的高素质人才,加入到爆破队伍中来,也是对爆破工作的促进。关键是参加培训的人员条件要符合规定,学习的目的要明确,从事爆破业务的工作时间,培训前是否从事过爆破工作,这就需要基层主管部门严格政审、严格把关,确保人员素质和质量。其次,培训考勤关。参加培训的人员文化素质、专业背景和爆破业务能力不尽相同,要建立一套学习考勤制度,保证到课率和听课率,对于多次旷课人员,终止其培训学习资格。三是严格考核关。考核是检查培训效果的一个手段,掌握每个培训人员的爆破知识学习接受能力,是否达到了培训的预期目的。通过理论知识考试和专家面试情况,对参加培训学习人员做一个全面的综合评判。四是综合评定关。参加培训的人员通过考核后,应根据培训人员专业背景、所从事爆破工作的时间长短,评定是不是达到了所考职称资格的能力,能不能颁发相应的爆破作业资格证,综合评定是一个关键的环节,也是保证爆破安全的前提条件。

4.2加强安全评估工作是保证爆破安全的基础

安全管理是以预防为主,安全是进行一切工程爆破的重要前提,而安全评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题。

爆破工程安全评估,就是通过对爆破作业单位、技术人员资质条件的审查、评审和优化爆破设计方案的一个过程,从而提高爆破工程安全的可靠性,为主管审批部门、建设单位以及爆破作业单位提供专业性、技术性的服务。使不具备爆破资质的,或者是爆破资质条件不够的单化和个人,不得承担爆破作业工程;爆破设计方案不完善,人员、设备不符合要求,或者安全管理不到位,不能进行爆破工程施工;尤其是复杂环境条件下岩土爆破,城镇拆除爆破的评估,评估工作更应该严谨周密,细致入微,严格把关。总之,爆破安全评估要真正做到科学全面,安全无事故,达到预期目的非常不易。所以,爆破安全评估要本着公开、公正、公平、合理的原则,保证爆破评估工作不走过场.做到切实有效。

4.3爆破监理是保证爆破安全的保障

与其他行业相比,爆破行业监理工作起步较晚,但安全监理的目的也是分担风险,监督和服务爆破作业单位爆破施工安全。

虽说经过许多年的努力,爆破队伍日益壮大,爆破施工企业的人员素质和管理能力也逐步提高,但与《爆破安全规程》的要求还是差距很大,爆破施工引发的事故时有发生,安全问题令人担忧。爆破从业人员安全意识淡薄,违章、违规作业的现象客观存在,尤其是遇到不安全的因素处理不当等,都是引发事故的直接原因。加强爆破施工监理,势在必行。它能督促爆破施工单位,按爆破设计方案精心施工,按章作业。当工程遇到特殊情况时,能协助爆破作业单位,提供科学的方法和依据,采取有效的手段,将各类事故隐患控制在风险允许程度范围之内。复杂环境的爆破除必须监理以外,还有必要进行爆破振动全程监测。

安全监理是一个复杂的系统工程,它对提高工程爆破安全性,实现爆破安全生产,维护合同双方的权益,促成爆破安全顺利实施有至关重要的作用。

参考文献

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[2]汪旭光.《爆破设计与施工》[M].北京:冶金工业出版社,2011.

[3]徐泽沛.爆破拆除塌落过程及触地震动的分析研究[D].长沙:长沙理工大学,2004.

[4]周家汉.爆破拆除塌落振动速度计算公式的讨论[J].工程爆破,2009,15(1):1~4.

摘自《中国爆破新进展》


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