爆破技術(shù)在分解水中漂浮物的應(yīng)用

商祥民,商祥利,虢寶曉,楊恒樂,王玉田

(日照平達(dá)爆破工程有限公司,山東日照276534)

1 應(yīng)用背景

2018年夏季,山東進(jìn)入近幾年來最強(qiáng)的降雨天氣,幾輪強(qiáng)降雨之后,部分水庫水位增高,為能使群眾安全、高效、有序地撤離受災(zāi)區(qū)域,山東省防洪防汛指揮部決定在日照市仕陽水庫組織應(yīng)急防洪、防汛演練,提高有關(guān)部門及人民群眾對(duì)汛情的應(yīng)急能力,一旦災(zāi)情來臨,能最大限度地減少水災(zāi)造成的損失,維護(hù)人民的生命、財(cái)產(chǎn)安全。

上游河流攜帶樹枝、雜物進(jìn)入水庫,堆積在泄洪閘附近,對(duì)水庫泄洪能力造成嚴(yán)重影響。山東省防洪、防汛指揮部決定以此作為演練的項(xiàng)目,要求對(duì)泄洪閘附近的大量漂浮物進(jìn)行爆破清障疏通,確保順利泄洪。

2 爆破設(shè)計(jì)

由于水中漂浮物多為樹木并與舊漁網(wǎng)及塑料物品等糾纏在一起,形成一個(gè)大的水中障礙物,考慮到障礙物的特點(diǎn)及泄洪閘的安全,決定在水中漂浮物下方分區(qū)域布置藥包,對(duì)障礙物進(jìn)行爆破分解,達(dá)到泄洪要求。

本次爆破要一次成功,如果不能一次成功,后期無法補(bǔ)充爆破,在水庫留下拒爆的爆破器材,將會(huì)影響周邊群眾的生命、財(cái)產(chǎn)安全。

因?yàn)檠菥殨r(shí)間緊張,爆破時(shí)間不能太長,以免影響群眾日常生活和工作。周邊環(huán)境如圖1所示。

圖1 周邊環(huán)境Fig.1 Surrounding environment

2.1 爆破器材

為確保本次爆破一次成功,結(jié)合當(dāng)?shù)厮臈l件,爆破器材應(yīng)符合水下爆破條件,選用同廠同批次的爆破器材,用前要認(rèn)真檢驗(yàn)爆破器材有無破損。

1)雷管。采用非電毫秒延時(shí)導(dǎo)爆管雷管,延時(shí)時(shí)間為50 ms,該雷管有良好的抗雜散電流的能力,同時(shí)有又良好的抗水、抗壓、抗?jié)B性能,能滿足本次演練的要求。

2)炸藥。選用2號(hào)巖石乳化炸藥,藥卷直徑90 mm,長度550 mm,該炸藥具有密度高、爆破威力大、抗水性能強(qiáng)、安全性能好等特點(diǎn)。還選用防水導(dǎo)爆索,具有抗水、抗壓、抗拉等性能。

2.2 爆破參數(shù)

1)藥量計(jì)算。Q=KV,其中:Q為漂浮障礙物破碎所需要的藥量,kg;V為漂浮障礙物的體積,m3;K為單位耗藥量,kg/m3。一般取K=5～10 kg/m3,漂浮物厚度越大取值越大,反之取小值。本次清除的漂浮障礙物厚0.8 m左右,取K值為5 kg/m3,Q=40 kg。

2)裝藥間距。根據(jù)a=(1.8～2.5)p計(jì)算,其中,a為裝藥間距,p為漂浮物厚度。當(dāng)p=0.8 m時(shí),則a=2.5×0.8=2 m

2.3 藥包加工及布置

因?yàn)楸破鞑脑谒斜仍诘孛姹朴龅降膯栴}更復(fù)雜,所以藥包制作是本次爆破的重、難點(diǎn)。

結(jié)合上級(jí)規(guī)定和演練方案要求,為防止在水中加工藥包造成操作失誤,決定在岸邊加工好藥包后將藥包按設(shè)計(jì)要求固定在導(dǎo)爆索上。將2發(fā)導(dǎo)爆管雷管插入藥包中并用膠帶綁扎結(jié)實(shí),導(dǎo)爆管嚴(yán)禁有打結(jié)、破損、壓扁、劃破及拉伸變細(xì)等現(xiàn)象[1]。加工好的爆破器材實(shí)物如圖2所示。

圖2 爆破器材實(shí)物Fig.2 Physical of blasting material

在漂浮障礙物兩端,放入綁有尼龍繩的配重石塊,石塊必須有足夠的重量,能夠保證藥包在水中固定不發(fā)生位移,爆破器材結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 爆破器材結(jié)構(gòu)Fig.3 Structural of blasting materials

2.4 爆破網(wǎng)路

由于是水下裸露爆破,藥包布置及網(wǎng)路連接都在水中操作,必須確保藥包布置的準(zhǔn)確性、網(wǎng)路的完整性,采用長藥包串聯(lián)布置一次起爆,爆破網(wǎng)路如圖4所示。

圖4 爆破網(wǎng)路Fig.4 Blasting network

3 安全防護(hù)

為了安全、順利完成爆破任務(wù),施工期間嚴(yán)禁無關(guān)人員進(jìn)入作業(yè)區(qū);水面采用沖鋒舟巡邏,嚴(yán)禁無關(guān)船只進(jìn)入鄰近水域。

爆破產(chǎn)生的有害效應(yīng)有爆破振動(dòng)、爆破飛散物、爆破沖擊波、粉塵、有害氣體等[2],因?yàn)楸Ｗo(hù)對(duì)象與爆區(qū)的距離不同,產(chǎn)生的爆破有害效應(yīng)也不同,本次爆破有害效應(yīng)主要是爆破振動(dòng),主要保護(hù)對(duì)象是泄洪閘橋墩、防波堤等建(構(gòu))筑物,距離爆區(qū)最近約900 m。

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》規(guī)定[2],橋墩及防波堤安全允許的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度為4.5 cm/s。可采用安全振速公式計(jì)算[2]:

式中:v為安全允許的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度,cm/s;K為與介質(zhì)和爆破條件因素有關(guān)的系數(shù);Q為一次齊發(fā)藥量,取40 kg;R為爆源至保護(hù)建筑的距離,m;α為振動(dòng)衰減系數(shù),參照類似工程實(shí)測數(shù)據(jù),取K=200,α=1.65[3]。

經(jīng)計(jì)算可得安全允許振速v=0.12 cm/s,小于4.5 cm/s,滿足爆破振動(dòng)的控制要求[4]。

經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)測,距爆區(qū)900 m泄洪閘橋墩監(jiān)測點(diǎn)的最大質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度為0.1 cm/s,遠(yuǎn)小于4.5 cm/s,又因本次爆破是淺水爆破,因此對(duì)泄洪閘處橋墩基礎(chǔ)沒有影響。

4 爆破效果

本次爆破利用炸藥在水中爆炸形成的沖擊波分解堵塞的泄洪通道,以達(dá)到高汛位水庫泄洪的目的。

經(jīng)過3次爆破(最大一次藥量40 kg)將漂浮障礙物徹底分解,達(dá)到了演練要求,也實(shí)現(xiàn)了可順利泄洪的目的。

長藥包串聯(lián)網(wǎng)路精準(zhǔn)傳爆,一次成功,無一盲炮。施工用時(shí)短,強(qiáng)度大,效率非常高。爆破飛散物距離不超過10 m,爆破產(chǎn)生的水中沖擊波[5]和涌浪小,周邊建筑物設(shè)施及人員均未受到任何影響和傷害,安全無事故發(fā)生,達(dá)到了預(yù)期效果(見圖5)。

圖5 爆破效果Fig.5 Blasting effect

通過本次對(duì)水中漂浮物的分解爆破,全面掌握了水面障礙物爆破疏通的關(guān)鍵技術(shù),對(duì)推廣爆破技術(shù)在汛期大中型水庫應(yīng)急疏通領(lǐng)域的應(yīng)用,提高應(yīng)急救援施工能力,保障人民群眾生命、財(cái)產(chǎn)安全,具有重大意義和積極的社會(huì)效益。

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