CAP1400示范工程核島負挖爆破危害效應監測分析

王 飛

(1.安徽理工大學，安徽 淮南 232001； 2.國核工程有限公司，上海 200000)

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CAP1400示范工程核島負挖爆破危害效應監測分析

王 飛1，2

(1.安徽理工大學，安徽 淮南 232001； 2.國核工程有限公司，上海 200000)

結合爆破控制標準，對CAP1400示范工程核島負挖爆破危害效應進行了監測，介紹了爆破監測點的構成與布置方式，并分析了爆破監測結果，實現了有效控制爆破危害效應的目標。

核島負挖，爆破控制，監測點，危害效應

CAP1400示范工程作為《國家科學和技術中長期發展規劃綱要(2006—2020年)》明確的16個重大科技專項之一，對國家能源結構調整和建設核電強國具有重要深遠意義[1]。CAP1400示范工程核島負挖主要采用爆破開挖的方式進行，由于爆破開挖過程中引起的爆炸應力波可能造成基巖、新澆混凝土及周邊建(構)筑物不同程度的損傷，影響工程安全，必須對爆破開挖進行必要的控制。為有效控制爆破危害效應的影響，故對爆破作業產生的爆破振動、噪聲和沖擊波等進行監測。

1 爆破控制標準

1)基巖的爆破振動控制標準。距爆破中心37 m處質點峰值速度(PPV)不允許超過50 mm/s。距離開挖邊界小于4 m或基巖開挖底部小于2 m時，距爆破中心37 m處的質點振動峰值速度(PPV)不允許超過25 mm/s。質點峰值速度(PPV)取三個正交方向中的最大速度；且應該在基巖、穩定的覆蓋層或固定基礎上測量。

2)新澆混凝土的爆破振動控制標準。當爆破在現場大體積新澆混凝土從初凝到28 d內任意時候進行時，新澆混凝土處的質點峰值安全允許速度(PPV)見表1[2]。

表1 新澆混凝土處質點峰值安全允許速度

3)臨近建筑物的爆破振動控制標準。對于臨近建筑物，質點峰值安全允許速度(PPV)見表2[2]。

表2 臨近建筑物質點峰值安全允許速度

4)空氣過壓監測的控制標準。廣義上講，爆破造成的空氣過壓主要包括空氣沖擊波超壓以及爆破突發噪聲兩個部分。爆破空氣沖擊波超壓的安全允許標準為[2]：對人員為0.02×105Pa；對于建筑物，根據受保護對象，參照建筑物的破壞程度與超壓的關系表確定允許標準，如表3所示。

表3 建筑物破壞程度與超壓關系表

爆破作業噪聲控制標準為：在最近村莊和居民區的爆炸噪聲應小于120 dB。

5)雜散電流監測的控制標準。對于采用普通電雷管電力起爆網絡的爆破施工，場區的雜散電流值不得大于30 mA。

2 爆破測點布置

2.1 監測點的構成

在爆破區域周圍，至少使用3臺可用和經校準的測振儀，監測和記錄振動、噪聲，能夠數字化存儲和記錄數據。結合多個相關核電工程的監測經驗，本次監測工作的爆破振動、噪聲監測點，其構成如圖1所示。

2.2 監測點的布置

根據爆破振動監測的技術要求，以及基巖爆破振動安全標準，本次監測工作的監測點主要包括基巖、新澆大體積混凝土和結構及設施等三類，具體布置原則如圖2所示。

3 爆破監測結果及分析

3.1 測試系統選擇

目前廣泛應用的爆破振動監測系統主要包括兩種類型：自記儀系統和海量數據數字記錄系統。鑒于負挖爆區位置、開挖區形貌是動態變化性，爆破監測主要采用智能自動記錄測試系統進行監測，并根據現場情況輔以海量數據數字記錄系統進行監測。

3.2 爆破測試數據處理

振動數據處理采用與TC-4850爆破振動自記儀配套的軟件Blasting vibration analysis和Vib’SYS數值振動信號采集分析系統。Vib’SYS軟件可以根據數據標定文件快速準確地進行數據轉換，確定速度的峰值(見圖3)，并通過快速傅立葉變換求出頻率(見圖4)[3，4]。

沖擊波和噪聲數據處理采用與動態信號分析儀相對應的軟件BR-mini和Vib’SYS數值振動信號采集分析系統，Vib’SYS軟件可以根據數據標定文件快速準確地進行數據轉換，確定沖擊波壓強的峰值(見圖5)以及噪聲的峰值(見圖6)。

3.3 爆破監測結果分析

1)37 m基巖振動速度監測結果(控制閾值為2.5 cm/s)分析。表4為核島負挖爆破施工(共52次)基巖振動監測結果統計表(控制閾值為2.5 cm/s)。其振動速度監測結果表明：距爆區37 m基巖處爆破振動實測速度值范圍為0.18 cm/s～2.47 cm/s，為安全閾值的7.2%～98.8%，頻率范圍為10.87 Hz～71.43 Hz。

表4 爆破施工基巖監測結果統計表(控制閾值為2.5 cm/s)

2)37 m基巖振動速度監測結果(控制閾值為5.0 cm/s)分析。表5為核島負挖爆破施工(共24次)基巖振動監測結果統計表(控制閾值為5 cm/s)。監測結果表明，距爆區37 m基巖處爆破振動實測速度值范圍為0.54 cm/s～4.96 cm/s，為安全閾值的10.8%～99.2%，頻率范圍為8.77 Hz～71.43 Hz。

表5 爆破施工基巖監測結果統計表(控制閾值為5.0 cm/s)

3)沖擊波和噪聲監測結果分析。表6為核島負挖爆破施工沖擊波和噪聲監測結果統計表。監測結果表明：近處37 m實測沖擊波范圍為0.023 kPa～1.25 kPa，小于爆破空氣沖擊波超壓人員安全允許標準2 kPa；噪聲范圍為62.0 dB(A)～83.1 dB(A)，小于爆破作業噪聲控制標準120 dB。上述監測數據均是距爆源較近處(27 m～37 m)測得，在爆破實施過程中，均采取了人員警戒，警戒范圍為300 m，因此當在警戒范圍300 m以外時，沖擊波和噪聲遠小于上述實測值，基本無沖擊波和噪聲感應，沖擊波和噪聲不會對人員造成影響。

表6 核島負挖爆破施工沖擊波和噪聲監測結果統計表

4 結論

通過對CAP1400示范工程核島負挖76次爆破施工進行同步跟蹤監測，經過對監測結果的分析可以得知：1)核島負挖爆破所有爆破振動速度均未超過控制參數，37 m實測沖擊波小于爆破空氣沖擊波超壓人員安全允許標準，噪聲小于爆破作業噪聲控制標準。2)爆破實施過程中人員警戒范圍為300 m，沖擊波和噪聲遠小于實測值，基本無沖擊波和噪聲感應，沖擊波和噪聲不會對人員造成影響。3)嚴格審核爆破設計，加強過程管控，并對爆破危害效應進行實時監測，將監測結果及時反饋從而優化爆破參數，可以有效控制爆破危害效應。

[1] 邵光強，王平春.CAP1400核電工程HSE管理體系建設與運行分析[J].中國安全生產科學技術，2013，9(7):184.

[2] GB 6722—2003,爆破安全規程[S].

[3] 張世雄,胡建華,陽生權,等.地下工程爆破振動監測與分析[J].爆破，2001，18(2):51.

[4] 李夕兵,凌同華,張義平.爆破震動信號分析理論與技術[M].北京：科學出版社，2009.

Monitoring and analysis of blasting harmful effect of nuclear island excavation in CAP1400 nuclear power plant

Wang Fei1,2

(1.AnhuiUniversityofScience&Technology,Huainan232001,China; 2.NationalNuclearEngineeringCo.,Ltd,Shanghai200000,China)

Combining with the blasting control standards, the paper supervises the blasting harmful effect of nuclear island excavation in CAP1400 nuclear power plant, introduces the components and allocation approaches of the blasting supervision points, analyzes the blasting supervision result, and realizes the effective control over the blasting hazard effect.

nuclear island foundation excavation, blasting control, supervision point, hazard effect

1009-6825(2016)11-0101-02

2016-02-02

王 飛(1988- )，男，在讀工程碩士，工程師

TU745.4

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