“氣泡帷幕”在福清核電爆破作業中的應用

【摘 要】氣泡帷幕是一種爆破防護技術，在爆破工程中運用效果較好。這種技術能有效的削減爆破而產生的沖擊波，從而有效防護周圍設施。本文就從氣泡帷幕簡介、工程概況、方案選擇及參數確定、方案實施及效果評價這幾方面來談談“氣泡帷幕”在福清核電站爆破作業中的應用。

【關鍵詞】氣泡帷幕；核電爆破；方案實施

1 氣泡帷幕簡介

氣泡帷幕是由位于水底的噴氣管噴出壓縮空氣，在水域中形成的氣液兩相流，能使爆破時產生的氣泡表面漫反射散失，一部分能量被壓縮氣泡吸收轉化成熱能，隨后消耗在氣泡膨脹過程中，起到減震作用，從而使爆破環境周圍的目標免遭沖擊波的破壞。

氣泡帷幕對于爆破震動的衰減規律，前人已經從聲學、熱力學和能量的觀點在理論上進行了合理的闡述，并結合實驗結果運用爆炸相似理論得到了壓力衰減系數隨氣流量、帷幕層數、藥量、作用距離變化規律的經驗公式。

2 工程概況

福建福清核電廠1PX泵房前池巖坎爆破時，對泵房實施了臨時防護鋼閘門、防護石壩進行防護，防止爆破沖擊波對泵房永久鋼閘門及內部儀器、設備、結構等造成沖擊破壞。根據工程進度要求，4月30日1PX泵房進水，以滿足泵房內設備、儀器的調試及試運行。4.30進水節點以后，防護鋼閘門及防護石壩等各種影響閘門進水的防護設施全部拆除，并且永久鋼閘門也要開閘進水，爆破沖擊波可直接通過流道口沿水介質對泵房內儀器、設備、結構等造成影響。因此，對巖坎爆破施工提出了更高的技術要求。

3 方案選擇及參數確定

施工單位在對于1PX爆破防護方案選擇時，對各種方案進行了詳細的分析比較。通過“公式一”可以看出：爆破振速和被保護對象的距離成反比，與最大段齊爆藥量成正比。

施工單位針對擬爆破部位進行振速驗算：Q取40kg（單孔單響）；R取25m，K取150，α取1.5，代入公式求得：V=7.6 cm/s，已經超出了振速控制值3cm/s，可能會對1PX內部儀器、設備及結構造成破壞或損壞，造成巨大的經濟損失，因此，必須采取措施減小振速值。

爆破區域和1PX流道口相對位置是固定的，故無法通過增大起爆距離來降低沖擊波的影響；在其他條件不變的前提下最大限度的減少最大段齊爆藥量可減小沖擊波的影響，但降低齊爆藥量既增加經濟投入又大大降低施工效率，影響施工進度，因此，只能通過外部條件尋求解決方法。

施工單位最終選擇了在爆破工程中比較成功的爆破防護技術——氣泡帷幕，采用這種技術能有效的削減爆破而產生的沖擊波，從而有效防護周圍設施。施工單位針對氣泡帷幕編制了專項施工方案，并得到專家評審組的一致認同。

在氣泡帷幕方案應用于1PX前，為了確保氣泡帷幕能達到預期效果，滿足使用要求，施工單位對氣泡帷幕進行了一系列的研究、試驗和優化設計。經過三個炮次的試驗，結果顯示，氣泡帷幕減震可達60%～80%，效果非常明顯，達到了預期目標，可將選用的參數應用于大規模施工。

根據試驗驗證效果，施工單位最終選擇氣泡帷幕所用通風管管徑?50mm，壁厚3.6mm，鋼管上開兩排?2@33（單位：mm）通氣孔，兩排孔呈90°夾角，為了排除管內積水，在鋼管底部開?2@300（單位：mm）流水孔，通氣管連接?50mm鋼管，長度30m，及?50mm鋼絲纏繞高壓風管，長度160m，氣體發生器使用一臺英格索蘭空壓機供風，供風量為23m3/min。

4 方案實施

4.1 制作、安裝通風管系統

（1）在鋼管上彈上墨線，上部兩道墨線相距39mm，下部一道墨線與上部兩道墨線相距各為59mm；（2）在彈好的墨線上鉆孔，孔徑3mm，上部兩排孔間距33mm，下排孔間距300mm；（3）將鉆好孔的鋼管按照設計要求焊接成型，要求孔位必須正確，無焊接質量缺陷；（4）將成型的組合通風管固定在1PX流道口混凝土壁上，通風管安裝高度應嚴格按照設計要求；（5）接通陸上管道、及管道與空壓機的接頭，并用皂液檢查管路的氣密性。

4.2 爆破

（1）爆破前仔細檢查起爆網絡，做好警戒工作，震動檢測人員將檢測儀器安放就位，確認一切準備工作就緒后，方可準備起爆；（2）爆破警報響起時必須先行啟動空壓機，打開氣閥，從而使產生的氣幕可靠、有效，在確認氣幕質量可靠后，方可允許起爆員起爆；（3）爆破結束，關閉氣閥、空壓機，拆除管道。

5 效果評價

施工單位使用氣泡帷幕技術共爆破36炮次，爆破工程量3萬余方，從監測結果看出，測得氣泡帷幕后的振動速度值均小于控制值3cm/s，爆破期間1PX內部未發生由爆破引發的質量、安全事故，這表明氣泡帷幕防護方案起到了較明顯的削減沖擊波的效果，滿足了保護1PX內部儀器、設備、結構的安全要求，保證了施工進度和施工質量。

采用氣泡帷幕所用費用低廉，僅需少量材料和小部分的機械臺班、人工消耗，就能保證爆破安全和施工進度，收到了顯著的經濟效益。氣泡帷幕技術在福清核電爆破施工中的應用取得成功！