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主要集中在該港區，而工程所處區域是出入港區的唯一通道，根據2013年第一季度的船舶流量統計，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，且水下爆破作業施工通過鉆孔船來實現，海上作業施工本身受風、浪等自然條件影響較大，更加增加了施工的安全風險，事故一旦發生將會造成重大人員傷亡、財產損失。

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境的影響，較陸上爆破作業具有更復雜的作用機理，危險性更大，水下爆破施工產生的沖擊波、地震波、爆炸地震效應、爆破涌浪等都會對周邊環境及建筑物產生不利的影響，而本工程周邊環境復雜，碼頭設施、裝卸作業的船舶和附近航行的船舶較多，周邊也可能出現潛水作業人員，不少漁船也穿梭于航道，水下爆破作業施工產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節之一，由于水下爆破作業施工危險性較大，本工程在開工前制定了完善的安全管理體系，安全管理體系的內容包括：建立安全組織機構，制定安全規章制度，建立安全安全生產責任制，制定安全管理目標，人員的安全教育和培訓，日常安全生產檢查，應急預案的制定和演練，生產安全事故的調查處理等等，施工中嚴格落實執行，有效的遏制了安全事故的發生。

3.2 合理確定爆破參數

爆破參數的確定要根據周邊環境條件、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《水運工程爆破技術規范》（JTS204-2008）的規定，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、地質條件有關的系數，本工程取值為250；V-保護對象所在地質點振動安全允許速度（cm/s），本工程取值為5；a-衰減指數，本工程取值為1.8；Q-炸藥量（kg）。

本工程爆破作業區距最近的碼頭距離為81m，根據公式一反算，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《水運工程爆破技術規范》（JTS204-2008）規定，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，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域內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《水運工程爆破技術規范》（JTS204-2008）規定，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，偶爾出現潛水員水下作業，施工中應根據炸藥用量測算安全距離，對影響安全區域內的人員進行現場排查，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、航標等相關單位的業務骨干組成專家組，共同研究優化施工方案，經過研討，最終確定采用分幅分區施工與封航施工相配合的施工方案，根據施工作業對港區運營安全的影響程度，將施工區劃分為全天候施工區、封航施工區、安全緩沖區，全天候施工區內施工單位可24小時進行施工作業，封航施工區內利用每日兩次低潮，各4小時，共8小時的封航時間開展施工作業，在全天候施工區與封航施工區中間設置安全緩沖區，該區域主要是考慮到爆破引爆時產生的沖擊波以及炸礁船拋錨等因素對航行安全產生影響而設置的，安全緩沖區的施工作業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，根據各個施工區的特點，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、各相關單位聯系方式等內容，并通過海事、引航站、港口企業等單位及時分發各相關單位，做好宣傳工作。施工期間，充分利用青島海事VTS系統，及時關注掌握船舶動態，并嚴格遵守船舶定線制、船舶報告制。為方便管理，實現信息互通，建立了由各管理部門及港口企業參與的工作群，每天發布施工船舶錨位、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K0取值

表3 安全允許距離

4.結論

水下爆破施工作業雖然危險性比較高，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。