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产生爆破振动危害的原因分析与对策

2017-06-08 16:47:05 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?#38469;?#20154;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?#23548;?#20174;人为因素和?#38469;?#22240;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?#34892;?#25514;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?#38469;?#32463;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?#26041;?#36890;、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?#38469;酰?#32463;过数代人的总结?#23548;?#29702;论已日趋完善,并对爆破?#23548;?#36215;到重要的指导作用。尤其是随着其他科学?#38469;?#30340;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?#20013;?#22411;的精确度较高的电?#37038;?#30721;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?#23454;?#36816;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、爆破飞石、爆破噪声和有毒有害气体等,?#28210;?#29190;破地震效应带来的影响?#37038;祝?#29190;破振动?#28798;?#22260;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?#23545;?#24378;,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?#28798;?#22260;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?#23548;使?#31243;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?#38469;?#21407;因,?#28210;?#20154;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,?#20013;?#26102;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,?#23721;?#20351;周围的建(构)筑物结构产生?#20013;?#30340;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?#26159;?#20917;、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?#23454;?#25391;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?#25105;?#37327;;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?#24066;?#25391;动标准,在主振频?#24066;?#20110;10Hz情况下,对于土窑?#30784;?#22303;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?#28798;?#22260;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?#34892;?#22320;做好爆破工作,尽量避免爆破危害因素的发生。针对?#23548;?#29190;破工作中发生过爆破振动危害事故来看,?#31185;?#21407;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?#23454;?#39640;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?#36816;?#21439;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。?#28798;?#31649;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?#26143;?#20917;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、?#29992;?#27004;、办公?#19994;?#37325;要保护对象。

既然《爆破安全规程》上规定这么详细,为什么在?#23548;?#29190;破作业过程中过中,依?#25442;?#22240;为爆破振动的?#24405;?#24341;起的民事纠纷频繁发生??#31185;?#21407;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;三是对爆破分级的概念模糊,特殊环境爆破当作一般条件爆破;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?#26041;冢?#23427;不但可以为审批部门把好?#38469;?#20851;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?#39057;?#36807;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?#29615;?#38656;报公安机关审批的爆破工程,均应进行安全评估。

?#37038;导实?#24037;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?#32844;?#36716;包有爆破资?#23454;?#21333;位;爆破资质级别低,借资?#24335;?#39640;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,?#32622;?#26377;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,?#23665;?#29287;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?#21361;?#38024;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?#24335;?#26500;大致相同,相对评估?#35759;?#19981;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?#22478;?#20917;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?#30784;?/span>

(3)爆破作业单位施工管理混乱,个别工程?#38469;?#20154;员素?#24335;系停?#29190;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位上千个,管理水平和?#38469;?#33021;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,人员之间相互交叉作业,施工管理程序混乱。其?#21361;?#20010;别现场?#38469;?#20154;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?#20445;?#20063;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,?#35805;?#25805;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?#38469;?#22240;素原因分析

爆破是一门?#38469;酰?#21516;时也是一门科学。随着爆破?#38469;?#30340;发展,爆破?#38469;?#24212;用的领域和范围越来越广泛,只有解决好爆破安全?#38469;?#38382;题,爆破?#38469;?#25165;能对国?#19994;?#32463;济建设发挥更大的作用。

爆破安全?#38469;?#26159;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?#39057;任?#39064;。

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,?#29992;?#21306;、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?#24066;?#30340;振动速度,并采用相应的安全防范措施。在工程?#23548;?#20013;,往往忽视爆破周围环境调查的准确性和精确性。?#34892;┒灾?#22260;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?#25381;行?#22312;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?#29992;?#27004;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?#31181;?#26032;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?#28798;?#21644;规模不同,所采用的爆破方法和凿?#19968;?#20855;也不尽相同。爆破方法?#26032;?#22825;浅孔、露天深孔、地下爆破、水下爆破、拆除爆破以及特种爆破?#21462;?#21516;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,需要先用浅孔爆破开?#36947;?#27133;,阻断爆破振动向外传播,避免爆破振动危害。但?#34892;?#21333;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,?#30452;?#35777;了边坡和护坡的稳定。?#34892;?#21333;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?#25285;行?#21333;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?#27169;?#21738;些是必须要使用?#27169;?#35748;识不足或者业务不熟悉,民爆公司所?#33322;?#29190;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。?#34892;?#22320;方民爆公司?#33322;?#29190;破器材型号、品种比?#31995;?#19968;。无论是电雷管,?#25925;?#38750;电导爆管雷管,就是一个瞬发段位,?#25925;?#23616;限于以前普通的原始爆破方式中。?#34892;?#22320;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?#27169;?#38500;了有必须的瞬发电雷管外,非电雷管只有7?#25105;隕系模?#24182;?#21307;?#32447;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?#27982;?#21548;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?#23454;?#25391;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?#34892;?#38477;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,?#37038;?#36215;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?#35789;?#29616;爆破降振。

在?#23548;?#29190;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?#21361;?#19968;次起爆的药量过大,产生强?#19994;?#29190;破地震波,使爆破点附近的建(构)筑物发生位?#30772;?#22351;;其次是即使进行分段?#37038;保?#20294;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?#24066;?#36895;?#21462;?/span>

2013年,京珠高速公路某拓宽?#21361;?#22312;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?#38469;?#20154;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?#29992;?#25151;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?#24471;?#21457;生爆破事故,但?#24739;?#26041;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?#23545;?#24037;程施工中的具体运用。要使爆破?#38469;?#22312;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?#38469;?#20154;员整体素?#23454;?#29190;破安全培训工作

首先,把好审查关。爆破?#38469;?#22521;?#25285;?#26159;提高爆破队伍整体素?#23454;?#19968;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,?#37038;?#29190;破业务的工作时间,培?#30331;?#26159;否?#37038;?#36807;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?#21361;?#22521;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?#21361;?#25484;握每个培训人员的爆破知识学习?#37038;?#33021;力,是否达到了培训的预期目的。通过理论知识?#38469;?#21644;专家面试情况,对参加培训学习人员做一个全面的综合评?#23567;?#22235;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?#37038;?#29190;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?#26041;冢?#20063;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?#21361;?#29190;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、?#38469;?#20154;员资质条件的审查、评审和优化爆破设?#21697;?#26696;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、?#38469;?#24615;的服务。使不具备爆破资?#23454;模?#25110;者是爆破资质条件不够的单位和个人,不得承担爆破作业工程;爆破设?#21697;?#26696;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?#31243;?#20214;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,?#38050;?#20837;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?#34892;А?/span>

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?#25925;?#24046;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?#35762;?#23433;全的因素处理不当等,?#38469;?#24341;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?#21697;?#26696;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?#34892;?#30340;手?#21361;?#23558;各类事故隐患控制在风险?#24066;?#31243;?#30830;?#22260;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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[3]徐泽沛.爆破拆除塌落过程及触地震动的分析研究[D].长?#24120;?#38271;沙理工大学,2004.

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摘自《中国爆破新进展》