抗洪抢险爆破施工与安全技术分析

抗洪抢险爆破施工与安全技术分析

杨蔚

黑龙江省大庆地区防洪工程管理处黑龙江大庆163311

摘要：近年来，随着爆破安全防控技术的发展，爆破施工在抗洪抢险中得到了广泛而有效的应用，特别是在执行分洪蓄洪、应急清障、封堵决口、破冰防凌等急难险重任务中发挥了重要作用。本文基于特大暴雨造成水库水位暴涨，随时发生决堤危及下游人民生命和财产安全的特殊状况，重点介绍了应急抗洪抢险中的约束药包控制爆破施工和安全防控技术。

关键词：抗洪抢险；约束药包；控制爆破；安全技术；泄洪槽

１工程概况及周围环境

２０１６年７月１９日，河北省邢台市遭遇历史罕见的特大暴雨，致使流经南和县的南澧河上游朱庄水库和野沟门水库的水位暴涨，水库泄洪每秒达３０００ｍ３。根据市防汛救灾指挥部预报，７月１９日２１时，南澧河最大洪峰将抵达南和县城段，严重威胁着南和县城二十余万人民的生命财产安全。１７时０３分，河北云山集团工程爆破有限公司接到市公安局紧急通知，要求于２０时３０分之前，必须完成对横穿南澧河的拦河坝的爆破拆除泄洪任务，并要求拆除坝体的长度不小于１２ｍ、深度不小于０．５ｍ，确保南和县城人民生命财产安全。

抗洪抢险的具体任务为拆除横穿于南澧河的拦河坝，该坝位于南和县北郭庄乡南张村村南。该坝为黄黏土基础与浇筑混凝土面的混合坝，坝高２ｍ，混凝土坝面宽１０ｍ、厚０．３ｍ，黄黏土基础顶宽１２ｍ，底部宽约１６ｍ。混合坝平日兼顾拦洪与交通之用，坝体结构密实坚固。

待拆除拦河坝段的泄洪河道宽５００ｍ，拆除地点周围环境比较复杂，西北侧２００ｍ处为县城防洪大堤；西侧１０００ｍ处为３５ｋＶ高压线路；东南侧３０００ｍ处有南和县东南张村等１０余座自然村庄；北侧２１５０ｍ处为邯黄铁路，５０００ｍ处为邢临高速公路，５５００ｍ处为南河县城区（见图１）。

２爆破设计

2.1方案选择

抗洪抢险一般采用人工、机械和爆破等方法。在进行现场实地勘察时，拦河坝坝面上过水严重，周围一片汪洋，且洪峰即将到达，大型机械设备无法进入现场，已不能采用人工和机械方法实施抢险泄洪。为此，决定采取爆破方法拆除拦河坝，快速疏通河道，顺利实施泄洪。由于时间紧、任务重、风险大、安全要求高，不具备采用钻孔爆破技术施工的时间与条件，经过爆破方案比较，最终决定采用约束药包控制爆破泄洪方案。根据《爆破安全规程》（ＧＢ６７２２－２０１４）有关规定，应急抢险救灾时，爆破技术与工艺不受相关条文的限制，即根据抢险工程实际情况，经应急抢险指挥部研究决定，可以采取切实、有效的爆破方法。本抗洪抢险工程采取约束药包控制爆破方法，但必须严格做到“三控一防”，即控制爆破冲击波、爆破振动及爆破飞石和做好安全防护措施，确保爆破不会对周围人员与设施造成影响。

2.2爆破炸药量计算

2.2.1单药包药量计算

为达到爆破泄洪目的，单个药包的爆炸能需足以破坏直径５ｍ、深０．５ｍ的范围，同时，还应有效控制爆破产生的冲击波、振动和飞石。因此，应首先计算单个药包的炸药量。根据炸药爆炸的原理，将单个药包置于拦河坝混凝土坝面上，并在药包的上面和四周用沙袋围严压实，即相当于将药包置于一定深度的岩石介质中。据此，参照爆破漏斗理论，计算出单个药包质量。

１）爆破漏斗体积。鉴于拦河坝混凝土坝面厚０．３ｍ，混凝土下方为１．７ｍ厚的黏土坝基。为使爆破破坏坝体深度大于０．５ｍ（粉碎区），则要求单药包爆破漏斗的最小抵抗线Ｗ＝０．５ｍ。依据爆破工程实践经验，取爆破作用指数ｎ＝３．０，按照爆破漏斗经验公式计算：

式中：ｑ为形成加强抛掷爆破漏斗的炸药单耗，取ｑ＝１．８ｋｇ／ｍ３。

计算得Ｑｄ＝２．１２ｋｇ。根据实践经验，药包在岩体内部实施抛掷爆破时，用于破碎岩石的有用功只占炸药总能量的５．０％～７．０％。而将药包置于岩体表面或浅部时，炸药能量的利用率仅为钻孔爆破炸药能量利用率的１％左右。据此，可以推算出炸药量约为２１２ｋｇ，可取单药包炸药量为２００ｋｇ。

群药包数量推算

由式（１）可知，单药包爆破漏斗的开口半径ｒ＝１．５ｍ，则单药包的爆破漏斗直径为３．０ｍ。考虑到漏斗四周破裂区的存在，可认为一个药包对拦河坝的破坏范围约为５．０ｍ。由此推断，在拦河坝体上形成长１２ｍ、深０．５ｍ的缺口，需要布置３个２００ｋｇ的药包，即６００ｋｇ的药包同时起爆。

2.3爆破药量安全校核

爆破药量安全校核主要针对空气冲击波超压、爆破飞石和爆破振动三个方面。本次爆破设定警戒范围以爆源为中心、半径为１０００ｍ。

１）空气冲击波超压计算。在地表实施大药量爆破时，应核算不同保护对象所承受的空气冲击波超压值：

式中：Δｐ为空气冲击波超压值，Ｐａ；Ｑ为一次爆破ＴＮＴ炸药当量，此次抢险所用炸药为乳化炸药，ＴＮＴ当量系数为０．７，Ｑ＝４２０ｋｇ；Ｒ为爆源至保护对象的距离，取Ｒ＝１０００ｍ。

经计算，Δｐ＝０．００８×１０５Ｐａ，小于《爆破安全规程》（ＧＢ６７２２－２０１４）规定的０．０２×１０５Ｐａ。由此可见，空气冲击波超压对人员是安全的。

２）爆破振动安全校核。振动速度峰值可按下式进行计算：

式中：ｖ为振动速度峰值，ｃｍ／ｓ；Ｒ为爆源至保护对象的距离，与爆源最近的为２００ｍ处的县城防洪大堤，取Ｒ＝２００ｍ；Ｑ为炸药量，齐发爆破为总装药量，延时爆破为最大一段药量，ｋｇ，本次爆破Ｑ＝６００ｋｇ；Ｋ、α为与爆源至保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数，取Ｋ＝２５０、α＝１．８。

经计算，ｖ＝０．８３ｃｍ／ｓ，远小于一般民用建筑抗振要求（２．０～２．５ｃｍ／ｓ）。

３）爆破飞石安全校核。在露天爆破中，一般按硐室爆破飞石经验公式计算：

式中：ＫＦ为安全系数，取ＫＦ＝１．０～１．５；ｎ为药包的爆破作用指数，ｎ＝３．０；Ｗ为最大一个药包的最小抵抗线，Ｗ＝０．５ｍ。

经计算，ＲＦ＝１３５ｍ，远小于警戒范围，６００ｋｇ药包同时起爆，不会对周围人员和环境造成危害。

３安全与应急措施

分散布置药包、降低爆破危害。即将一个大药包分成三个小药包，既可以有效提高泄洪槽面积、还可以有效降低空气冲击波、爆破振动和飞石的危害。２）采取约束药包爆破方法。提高炸药利用率，增大下方爆破漏斗的体积，也可以减小空气冲击波，减少爆破飞石。３）严格控制警戒范围。本次泄洪爆破设定警戒范围为１０００ｍ，实施爆破前，警戒范围内的所有人员全部撤离。４）为防止起爆网路因暴雨天气导致的传爆、拒爆，本次爆破采用复式非电起爆网路。并制定了严密的防拒爆应急预案，如起爆网路出现问题，则由爆破员乘坐冲锋舟安置临时起爆具，采用二次起爆等措施完成起爆任务。５）应急指挥部与防汛办保持热线联系，准确掌握洪峰到达时间，及时指导与调整抢险工作，确保抢险工作安全顺利实施。

４爆破效果

２０１６年７月１９日２０时３０分，第一次洪峰到达前１０ｍｉｎ，抗洪抢险爆破成功实施，洪水顺利通过拦河坝，保护了南澧河左岸大堤的安全，确保了南和县城二十余万人民的生命和财产安全，没有对周围环境造成影响。待洪峰退后现场勘查，爆破拆除拦河坝长１５ｍ、平均深度２．０ｍ，最深达２．５ｍ（含爆破破碎部分和洪峰冲刷部分）。此次爆破的成功，为抗洪抢险工程积累了宝贵的经验。

参考文献：

［１］国家安全生产监督管理总局．爆破安全规程：ＧＢ６７２２－２０１４［Ｓ］．北京：中国标准出版社，２０１５．

［２］汪旭光．爆破设计与施工［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，２０１１：１９７－２０１.