复杂工况条件下水下爆破施工的安全问题与应对策略

2021-04-05王江伟青岛国际航运服务中心

珠江水运 2021年5期

王江伟青岛国际航运服务中心

1.工程简介

1.1 工程概况

本工程位于青岛市胶州湾海域，工程由5万吨级集装箱船双向、10万吨级船舶单项乘潮航道，扩建为10万吨级集装箱船舶全天候双向航道，该工程航道疏浚长度1641m，有效宽度由280m疏浚到490m，底标高由-15m（青岛港理论最低潮面）疏浚到-16.5m，炸岩边坡1:1，超深0.5m，超宽1m，炸岩方量34万m3。施工工艺采用水下钻孔爆破施工，投入船舶包括钻机船1艘及辅助船舶、挖泥船1艘、泥驳船2艘。

1.2 施工工况分析

（1）青岛港的集装箱装卸作业主要集中在该港区，而工程所处区域是出入港区的唯一通道，根据2013年第一季度的船舶流量统计，每日在该水域及其附近通航的船舶约为127艘次，通航密度较大，且船舶进出港航次和出入港时间不确定，航道施工与码头营运同时进行，这给水下爆破施工带来很大困难，大大影响施工效率，增加施工安全风险。

（2）施工区南北两侧皆有码头设施，距离最近的仅有81m，且施工期间，码头装卸、船舶停靠等均要求不能受到影响，这给水下爆破施工带来很大风险。

2.水下爆破施工的安全问题分析

2.1 水下爆破施工自身安全问题

水下爆破施工作业条件比较艰苦，施工中大量使用炸药、起爆器材，危险性较大，且水下爆破作业施工通过钻孔船来实现，海上作业施工本身受风、浪等自然条件影响较大，更加增加了施工的安全风险，事故一旦发生将会造成重大人员伤亡、财产损失。

2.2 水下爆破施工对周边建筑物、船舶等的安全影响

水下爆破施工对周围环境的影响，较陆上爆破作业具有更复杂的作用机理，危险性更大，水下爆破施工产生的冲击波、地震波、爆炸地震效应、爆破涌浪等都会对周边环境及建筑物产生不利的影响，而本工程周边环境复杂，码头设施、装卸作业的船舶和附近航行的船舶较多，周边也可能出现潜水作业人员，不少渔船也穿梭于航道，水下爆破作业施工产生的危害可能对上述设施、船舶、人员的安全造成威胁，必须高度重视。

3.水下爆破施工安全的应对策略

3.1 强化施工安全管理

安全管理是预防事故的基本方法，是整个工程管理的最重要环节之一，由于水下爆破作业施工危险性较大，本工程在开工前制定了完善的安全管理体系，安全管理体系的内容包括：建立安全组织机构，制定安全规章制度，建立安全安全生产责任制，制定安全管理目标，人员的安全教育和培训，日常安全生产检查，应急预案的制定和演练，生产安全事故的调查处理等等，施工中严格落实执行，有效的遏制了安全事故的发生。

3.2 合理确定爆破参数

爆破参数的确定要根据周边环境条件、地形地貌、岩土特性、施工设备和爆破器材性等综合因素考虑确定，鉴于本文主要讨论水下爆破施工的安全问题，所以本节重点阐述如何计算水下爆破施工对码头设施、船舶、人员等的安全影响。确定爆破安全距离。

3.2.1 爆破地震安全距离

依据《水运工程爆破技术规范》（JTS204-2008）的规定，爆破振动安全允许距离计算公式为式1：

式中 R-爆破振动安全允许距离（m）；K-与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数，本工程取值为250；V-保护对象所在地质点振动安全允许速度（cm/s），本工程取值为5；a-衰减指数，本工程取值为1.8；Q-炸药量（kg）。

本工程爆破作业区距最近的码头距离为81m，根据公式一反算，允许安全炸药量为783 kg。因此在距离码头81m位置处爆破施工允许的最大使用炸药量为783 kg，随着施工的推进，施工区域逐渐远离码头，考虑工程的进度等因素，炸药量可逐渐增大，但不允许超出安全炸药量，确保码头设施的安全。

3.2.2 爆破水中冲击波对船舶的安全距离

依据《水运工程爆破技术规范》（JTS204-2008）规定，水中冲击波对船舶航行时的安全距离为1000m，水下爆破水中冲击波对施工船舶、停置船舶的安全允许距离（m）见表1。

一次起爆药量大于1000kg时，水中冲击波对施工船舶和人员的安全距离可按式2计算：

式中 RH-水中冲击波的最小安全允许距离（m）；K0-系数，取值见表2；Q-一次起爆的炸药量（kg）。

为保证施工过程中的周边船舶安全，可以通过发布海上航行通告，让过往船舶在本工程爆破时段避开施工水域，同时起爆前利用警戒船对危险区域内的各类船舶进行劝离，确保安全；对于不能离开的船舶，应按照其停置位置进行计算，控制一次爆破药量。

3.2.3 爆破水中冲击波对人员安全距离

依据《水运工程爆破技术规范》（JTS204-2008）规定，水中冲击波对人员安全允许距离（m）见表3。一次起爆药量大于1000kg时，参照公式（2）进行计算。

本工程附近海域无海水浴场，偶尔出现潜水员水下作业，施工中应根据炸药用量测算安全距离，对影响安全区域内的人员进行现场排查，确保潜水人员的安全。

3.3 制定周密的施工方案

工程开工前，建设单位邀请海事、引航、港口企业、航标等相关单位的业务骨干组成专家组，共同研究优化施工方案，经过研讨，最终确定采用分幅分区施工与封航施工相配合的施工方案，根据施工作业对港区运营安全的影响程度，将施工区划分为全天候施工区、封航施工区、安全缓冲区，全天候施工区内施工单位可24小时进行施工作业，封航施工区内利用每日两次低潮，各4小时，共8小时的封航时间开展施工作业，在全天候施工区与封航施工区中间设置安全缓冲区，该区域主要是考虑到爆破引爆时产生的冲击波以及炸礁船抛锚等因素对航行安全产生影响而设置的，安全缓冲区的施工作业主要是通过采取一些临时性的安全措施完成的，例如掌握进港船舶的计划安排，合理控制每天爆破引爆时间点，利用施工警戒船进行警戒等等。

通过制定完善的施工计划，降低了安全风险点，根据各个施工区的特点，制定针对性的安全管控措施，达到了安全施工的目的。

3.4 畅通沟通联系机制

工程所处位置为通航水域，船舶流量较大，涉及管理部门较多，因此做好各单位的沟通联系至关重要。开工前，施工单位编制通航安全宣传手册，包括工程概况、施工船舶、施工及通航方案、各相关单位联系方式等内容，并通过海事、引航站、港口企业等单位及时分发各相关单位，做好宣传工作。施工期间，充分利用青岛海事VTS系统，及时关注掌握船舶动态，并严格遵守船舶定线制、船舶报告制。为方便管理，实现信息互通，建立了由各管理部门及港口企业参与的工作群，每天发布施工船舶锚位、封航施工的时间段等相关信息，便于各单位及时掌握施工信息。