復雜工況條件下水下爆破施工的安全問題與應對策略

王江偉 青島國際航運服務中心

1.工程簡介

1.1 工程概況

本工程位于青島市膠州灣海域，工程由5萬噸級集裝箱船雙向、10萬噸級船舶單項乘潮航道，擴建為10萬噸級集裝箱船舶全天候雙向航道，該工程航道疏浚長度1641m，有效寬度由280m疏浚到490m，底標高由-15m（青島港理論最低潮面）疏浚到-16.5m，炸巖邊坡1:1，超深0.5m，超寬1m，炸巖方量34萬m3。施工工藝采用水下鉆孔爆破施工，投入船舶包括鉆機船1艘及輔助船舶、挖泥船1艘、泥駁船2艘。

1.2 施工工況分析

（1）青島港的集裝箱裝卸作業(yè)主要集中在該港區(qū)，而工程所處區(qū)域是出入港區(qū)的唯一通道，根據(jù)2013年第一季度的船舶流量統(tǒng)計，每日在該水域及其附近通航的船舶約為127艘次，通航密度較大，且船舶進出港航次和出入港時間不確定，航道施工與碼頭營運同時進行，這給水下爆破施工帶來很大困難，大大影響施工效率，增加施工安全風險。

（2）施工區(qū)南北兩側皆有碼頭設施，距離最近的僅有81m，且施工期間，碼頭裝卸、船舶停靠等均要求不能受到影響，這給水下爆破施工帶來很大風險。

2.水下爆破施工的安全問題分析

2.1 水下爆破施工自身安全問題

水下爆破施工作業(yè)條件比較艱苦，施工中大量使用炸藥、起爆器材，危險性較大，且水下爆破作業(yè)施工通過鉆孔船來實現(xiàn)，海上作業(yè)施工本身受風、浪等自然條件影響較大，更加增加了施工的安全風險，事故一旦發(fā)生將會造成重大人員傷亡、財產(chǎn)損失。

2.2 水下爆破施工對周邊建筑物、船舶等的安全影響

水下爆破施工對周圍環(huán)境的影響，較陸上爆破作業(yè)具有更復雜的作用機理，危險性更大，水下爆破施工產(chǎn)生的沖擊波、地震波、爆炸地震效應、爆破涌浪等都會對周邊環(huán)境及建筑物產(chǎn)生不利的影響，而本工程周邊環(huán)境復雜，碼頭設施、裝卸作業(yè)的船舶和附近航行的船舶較多，周邊也可能出現(xiàn)潛水作業(yè)人員，不少漁船也穿梭于航道，水下爆破作業(yè)施工產(chǎn)生的危害可能對上述設施、船舶、人員的安全造成威脅，必須高度重視。

3.水下爆破施工安全的應對策略

3.1 強化施工安全管理

安全管理是預防事故的基本方法，是整個工程管理的最重要環(huán)節(jié)之一，由于水下爆破作業(yè)施工危險性較大，本工程在開工前制定了完善的安全管理體系，安全管理體系的內(nèi)容包括：建立安全組織機構，制定安全規(guī)章制度，建立安全安全生產(chǎn)責任制，制定安全管理目標，人員的安全教育和培訓，日常安全生產(chǎn)檢查，應急預案的制定和演練，生產(chǎn)安全事故的調(diào)查處理等等，施工中嚴格落實執(zhí)行，有效的遏制了安全事故的發(fā)生。

3.2 合理確定爆破參數(shù)

爆破參數(shù)的確定要根據(jù)周邊環(huán)境條件、地形地貌、巖土特性、施工設備和爆破器材性等綜合因素考慮確定，鑒于本文主要討論水下爆破施工的安全問題，所以本節(jié)重點闡述如何計算水下爆破施工對碼頭設施、船舶、人員等的安全影響。確定爆破安全距離。

3.2.1 爆破地震安全距離

依據(jù)《水運工程爆破技術規(guī)范》（JTS204-2008）的規(guī)定，爆破振動安全允許距離計算公式為式1：

式中 R-爆破振動安全允許距離（m）；K-與爆破點至計算保護對象間的地形、地質(zhì)條件有關的系數(shù)，本工程取值為250；V-保護對象所在地質(zhì)點振動安全允許速度（cm/s），本工程取值為5；a-衰減指數(shù)，本工程取值為1.8；Q-炸藥量（kg）。

本工程爆破作業(yè)區(qū)距最近的碼頭距離為81m，根據(jù)公式一反算，允許安全炸藥量為783 kg。因此在距離碼頭81m位置處爆破施工允許的最大使用炸藥量為783 kg，隨著施工的推進，施工區(qū)域逐漸遠離碼頭，考慮工程的進度等因素，炸藥量可逐漸增大，但不允許超出安全炸藥量，確保碼頭設施的安全。

3.2.2 爆破水中沖擊波對船舶的安全距離

依據(jù)《水運工程爆破技術規(guī)范》（JTS204-2008）規(guī)定，水中沖擊波對船舶航行時的安全距離為1000m，水下爆破水中沖擊波對施工船舶、停置船舶的安全允許距離（m）見表1。

一次起爆藥量大于1000kg時，水中沖擊波對施工船舶和人員的安全距離可按式2計算：

式中 RH-水中沖擊波的最小安全允許距離（m）；K0-系數(shù)，取值見表2；Q-一次起爆的炸藥量（kg）。

為保證施工過程中的周邊船舶安全，可以通過發(fā)布海上航行通告，讓過往船舶在本工程爆破時段避開施工水域，同時起爆前利用警戒船對危險區(qū)域內(nèi)的各類船舶進行勸離，確保安全；對于不能離開的船舶，應按照其停置位置進行計算，控制一次爆破藥量。

3.2.3 爆破水中沖擊波對人員安全距離

依據(jù)《水運工程爆破技術規(guī)范》（JTS204-2008）規(guī)定，水中沖擊波對人員安全允許距離（m）見表3。一次起爆藥量大于1000kg時，參照公式（2）進行計算。

本工程附近海域無海水浴場，偶爾出現(xiàn)潛水員水下作業(yè)，施工中應根據(jù)炸藥用量測算安全距離，對影響安全區(qū)域內(nèi)的人員進行現(xiàn)場排查，確保潛水人員的安全。

3.3 制定周密的施工方案

工程開工前，建設單位邀請海事、引航、港口企業(yè)、航標等相關單位的業(yè)務骨干組成專家組，共同研究優(yōu)化施工方案，經(jīng)過研討，最終確定采用分幅分區(qū)施工與封航施工相配合的施工方案，根據(jù)施工作業(yè)對港區(qū)運營安全的影響程度，將施工區(qū)劃分為全天候施工區(qū)、封航施工區(qū)、安全緩沖區(qū)，全天候施工區(qū)內(nèi)施工單位可24小時進行施工作業(yè)，封航施工區(qū)內(nèi)利用每日兩次低潮，各4小時，共8小時的封航時間開展施工作業(yè)，在全天候施工區(qū)與封航施工區(qū)中間設置安全緩沖區(qū)，該區(qū)域主要是考慮到爆破引爆時產(chǎn)生的沖擊波以及炸礁船拋錨等因素對航行安全產(chǎn)生影響而設置的，安全緩沖區(qū)的施工作業(yè)主要是通過采取一些臨時性的安全措施完成的，例如掌握進港船舶的計劃安排，合理控制每天爆破引爆時間點，利用施工警戒船進行警戒等等。

通過制定完善的施工計劃，降低了安全風險點，根據(jù)各個施工區(qū)的特點，制定針對性的安全管控措施，達到了安全施工的目的。

3.4 暢通溝通聯(lián)系機制

工程所處位置為通航水域，船舶流量較大，涉及管理部門較多，因此做好各單位的溝通聯(lián)系至關重要。開工前，施工單位編制通航安全宣傳手冊，包括工程概況、施工船舶、施工及通航方案、各相關單位聯(lián)系方式等內(nèi)容，并通過海事、引航站、港口企業(yè)等單位及時分發(fā)各相關單位，做好宣傳工作。施工期間，充分利用青島海事VTS系統(tǒng)，及時關注掌握船舶動態(tài)，并嚴格遵守船舶定線制、船舶報告制。為方便管理，實現(xiàn)信息互通，建立了由各管理部門及港口企業(yè)參與的工作群，每天發(fā)布施工船舶錨位、封航施工的時間段等相關信息，便于各單位及時掌握施工信息。

表1 安全允許距離

表2 系數(shù)K0取值

表3 安全允許距離

4.結論

水下爆破施工作業(yè)雖然危險性比較高，而且又遭遇復雜的工況條件，但是本工程通過采取有效的安全管理手段，創(chuàng)新安全管理的方式、方法，最終完成了制定的安全管理目標，確保了施工安全，值得類似工程借鑒和參考。