林磊论文-临近高压线爆破危险源分析与防护方法

临近高压线爆破危险源分析与防护方法林磊摘要：临近高压线塔附近实施爆破作业，其振动、空气冲击波与爆破飞石的安全控制至关重要。以金寨抽水蓄能电站进场施工线路为背景，开展了爆破振动、空气冲击波等系列测试，推算了不同爆破危险源对高压线塔的影响。提出并成功实施了邻近高压线塔的爆破防护措施，研究成果对高压线近区的爆破控制具有一定的参考价值。引言复杂环境下的爆破技术一直是爆破工程领域关注的重点之一[1-3]，由于开挖环境的复杂性，爆破不在局限于常规的露天台阶爆破或隧洞掘进爆破，可能涉及在重点保护对象的爆破[4-7]。临近高压线区域的爆破属于其中的典型代表[8-12]。在抽水蓄能电站的建设或城市拆除爆破中，常常面临这一重要难题。以安徽金寨抽水蓄能电站为例，在工程施工区域存在两条重要的高压线路，由于施工区域为弱风化的花岗岩，必须通过爆破的方式实现设计的开挖轮廓，因此面临着在高压线附近实施爆破这一难题。工程范围内有现状两条500KV高压线穿越，分别为龙政线和宜华线，图1给出了施工区的平面总布置示意图，龙政线和宜华线近似平行布置，相距约250m，分别以两条高压线为边界，龙政线向北，宜华线向南各500m划定范围。该区域地形地貌高程差距达140~450m，宽度达1250m，沿高压线防线延伸至施工区域边界，主要研究该范围内的保护对象。图1500KV高压线影响范围划定高压线塔无疑是该区域爆破施工关注的焦点。基于工程资料调查，在上述区域内的塔基编号与几何高程如表1所示。表1施工区域内高压线塔基的分布统计序号塔基编号所属线路高程11100#龙政线▽300m21101#龙政线▽372m31102#龙政线▽360m41103#龙政线▽310m51104#龙政线▽188m61105#龙政线▽188m71106#龙政线▽220m81141#宜华线▽436m91142#宜华线▽410m101143#宜华线▽290m111144#宜华线▽338m不同爆破危险源的测试与评估在爆破施工过程中，如要准确评价爆破振动的影响，需要通过多次现场试验检测，确定该区域的爆破振动衰减规律。为此，在爆破开挖过程中开展了多次爆破振动测试，图2给出了现场测试的相关照片，图3给出了典型的爆破振动测试波形。图2爆破测试现场照片（3）在地面爆炸（TNT炸药）（4）以上是目前普遍采用的经验公式，式中各项参数均为常数，并不能反映针对金寨施工区的具体情况。严格意义上而言，空气中冲击波的传播应遵循几何与应力波衰减的相似率，其一般表达式如下所示。（5）式中和为冲击波的衰减参数，Q为最大单响药量，kg；R为爆心至观测点的距离，m。根据现场测试结果，对爆破空气冲击波进行拟合，得到的拟合曲线如图7所示。图7爆破空气冲击波与比例距离的拟合示意图从图中可以看出，爆破空气冲击波的衰减规律的相关性良好，对应的爆破空气冲击波的衰减公式如下，式中空气冲击波超压的单位为MPa。（6）根据相关规范与资料表明，空气冲击波要使电线发生破坏的超压值在33~40MPa，而对混凝土柱的破坏范围为0.055~0.076MPa，根据高压线塔的爆破安全控制要求，空气冲击波的超压值选为0.055MPa。因此，针对20m的爆心距，一般当量的爆破产生的空气冲击波不会产生明显的不利影响。2.3爆破振动危险评估爆破飞石是高压线塔近区爆破的一大重要影响因素。工程中，爆破产生飞石的飞射距离与爆破参数、堵塞质量、地形地貌、岩体结构以及气象等诸多因素有关。目前，常用估算爆破飞石的安全距离的表达式如下。（7）式中为安全系数，通常取1.0~1.5；为爆破作用指数；为爆破抵抗线。对于金寨施工区，考虑更大的安全余度，取为1，为3，抵抗线为3m，则可计算得到爆破飞石的安全距离为540m。显然爆破飞石有可能对高压线塔造成影响，因此需要通过防护的方式进行控制。高压线塔的爆破防护方法本工程路基开挖主要采用浅孔和深孔台阶爆破，根据《爆破安全规程》，爆破飞石安全距离不小于300m。对于在爆破飞石安全距离内的房屋等建筑物和高压电线等，需采取相应的安全设置。对爆破飞石的危害的防护，除了合理布孔、优化爆破参数，精心施工、确保钻孔和堵塞质量外，还应采用覆盖防护的安全设施。覆盖防护主要有三种方法，爆破体覆盖、爆破对象近体防护以及爆破体与保护对象间遮挡。（1）爆破体覆盖防护是指直接覆盖在爆破体上进行防护。覆盖防护时，要用细铁丝将覆盖材料连接成一体，以增强防护效果，同时要注意保护好爆破网路。图8爆破区域覆盖结构示意图（2）近体防护是指在爆破体近距离处设置的防护，距离一般为1～3m。近体防护一般采用挂有防护材料的围挡排架。（3）爆破体与保护对象间遮挡与近体防护类似，防护设施设置在爆破体与保护对象中间，一般采用挂有防护材料的围挡排架。采用覆盖安全设施前，应充分掌握地形地质情况，视防护对象的相对位置，单独或综合采用以上措施。对位于爆破区上方的高压线，一般采用直接覆盖爆破体的安全设施；对地面上的房屋等建筑，可单独或综合采用以上措施。图9建筑物的近体结构示意图在金寨进场公路的爆破施工中，采用的近体防护结构防护排架采用双排钢管脚手架，钢管壁厚为3.5mm。横距Lb选用1.05m，纵距选用1.5m，步距h选用1.8m，内立杆离墙面距离设置为0.2m。最大脚手架高度7.2m，搭设简图如下：图10脚手架搭设正立面简图（4）严格控制爆破飞石方向。爆破飞石一般沿最小抵抗线方向飞出，因此，为避免爆破飞石向上抛向高压线，必须严格控制最小抵抗线方向在爆破台阶的侧面。通过合理爆破参数、选取合理的起爆网路设计，可使爆破飞石方向得到有效控制。保证堵塞长度和堵塞质量。根据理论分析和工程经验，堵塞长度取1~1.2倍的最小抵抗线，即可保证爆破飞石不会从孔口部位冲出。堵塞材料科采用粘土，并用炮棍压实，确保堵塞长度、堵塞质量。严格控制爆破装药量。装药过量是产生爆破飞石的主要原因之一。需通过爆破试验，确定适合当地岩性的合理的炸药单耗（本工程使用为2号岩石乳化炸药），并严格按此炸药单耗设计孔排距、装药结构、单孔装药量等爆破参数。清渣爆破,爆破前必须清理工作面，包括表面浮土、植物、碎石渣等。否则易出现冲天炮而产生向上的爆破飞石。确保施工质量，严格按爆破设计要求进行钻孔、装药、堵塞、联网等爆破施工，并对爆破施工各环节进行跟踪检查、验收。爆区表面覆盖防护，在高压线两侧区域一定范围内，采取相应的覆盖防护措施。按照炮区距被保护对象距离划分3个等级的防护措施，具体如下：一级:如在高压线两侧50m范围内，则选取合理的起爆网路设计，可使爆破飞石方向得到有效控制。保证堵塞长度和堵塞质量，特别是在高压线正下方的爆破区域，应采用加强防护措施，爆区表面临空面覆盖胶皮、沙袋、钢丝网、搭设排架防止建筑物上方的不稳定岩体滚石滑落。对该区域的爆破参数进行精心设计、精心施工、精心防护，从源头上减少爆破滚石的发生；其次在铁塔周围建筑一道3米高、长10米、宽0.8米的挡墙，对少量滚石进行阻挡，最后在铁塔基础支撑周围堆放一定数量的沙袋，可防止极少量爆破滚石对铁塔造成破坏。在条件允许的情况下应挖设深3米，宽1.5米的减震沟槽。二级：50~100m范围内，应在爆区表面覆盖沙袋、钢丝网；100m外可采取沙袋防护等措施。选取合理的起爆网路设计，可使爆破飞石方向得到有效控制。保证堵塞长度和堵塞质量具体的防护措施尚需结合道路开挖情况进行详细设计。当爆破区域位于高压线铁塔上方时，应采取搭设排架有效措施防止爆破滚石对铁塔造成危害。三级：100m范围以外，严格按设计要求装药，保证堵塞长度和堵塞质量，炮区进行全方位的覆盖，控制爆破震动速度，确保爆破无安全质量事故发生。4.爆破振动产生的地震波对高压线铁塔的影响。根据电力部门设计标准，铁塔可抗6级烈度地震。可根据设施的重要性、相应规程规范及类似工程经验，确定相应爆破振动安全控制标准。通过小药量爆破试验，测得符合现场场地特征的爆破振动传播规律。从而根据爆破安全允许标准、爆破振动传播规律，计算得到爆破单段允许药量。采用塑料导爆管微差起爆网路，严格控制单段起爆药量，从而确保爆破产生的振动不会对铁塔产生破坏影响。同时在施工过程中，在铁塔基础建筑物周围布置振动监测点，全程监测爆破振动影响，以科学评价爆破影响程度。5.爆破污闪危害及控制电网污闪事故往往会给工农业生产和人民的生活带来很大的影响，其危害极大，正确认识污闪事故产生的原因，对于污闪事故的预防及处理具有积极的意义。爆破时产生的灰尘及炮烟上升时容易附着到高压线及绝缘瓷瓶上形成“尘衣”，当有大雾天气出现时，组成大雾的小水珠就会不断浸入“尘衣”。随时间变长，污秽物中的可溶性电解质就会被溶解。此时，在高电压的作用下，泄漏电流就会明显增大。另一方面，由于瓷瓶上污染物分布不均，被雾滴浸湿的程度也不同，因而表面出现的干燥和潮湿的程度也不一样，从而引起电压的分布不均，输电线的导通受到干扰，在无绝缘效果或绝缘效果比较差的时候，线路部位就会出现局部电弧，从而导致输电线短路造成全网络断电，导致污闪事故。金寨抽水蓄能电站在爆破时为预防污闪事故发生采用了压水袋的爆破施工方法，同时在爆破装药前采用洒水车浇湿被爆破区域，爆破区域上方加盖防静电橡胶垫，有效的降低了爆破灰尘上扬的发生。

6.结论本文通过以上分析，首先基于现场测试，分析了在高压线塔体系实施爆破的不同危险源及其对高压线塔的影响特征，结果表明，在高压线20m以内实施爆破，爆破飞石和爆破振动有可能对高压线塔的安全产生影响，爆破空气冲击波的影响则相对较小。因此，在高压线塔附近区域实施爆破应当以防止爆破飞石为主，爆破振动可以作为辅助控制措施。最后提出了高压线附近实施爆破的防护措施，通过对爆区表面进行覆盖，同时在建筑物附近搭设特定结构的防护排架，可以有效的控制爆破有害效应。参考文献[1]丁帮勤.超高压线下石方深孔控制爆破设计与施工[J].爆破,2002,19(1):24-26.[2]吕小师,王光勇,王辉.紧挨500kV高压线的岩土控制爆破实例[J].爆破,2012,29(2):47-50.[3]周信,周思远.通电高压线下桩井控制爆破技术设计[J].爆破,2010,27(4):55-58.[4]徐顺香,毕可召.市区超高压线下深孔石方控制爆破及安全技术[J].爆破,2005,22(2):44-46.[5]吴长明.高压线塔附近爆破震动影响因素灰色关联度分析[J].采矿技术,2014,14(5):161-162.[6]孙永.莱钢厂区内高压线网下深孔控制爆破技术[J].铁道标准设计,2009(11):40-42.[7]谢兴华,邱明灿,李永宾,等.通电高压线下桩井控制爆破新技术[J].ISSN1007–1865刊号,2013(21).[8]余顺,丁浩,郭军,等.下穿高压铁塔的大跨小净距隧道控制爆破技术研究[J].公路交通技术,2013(3):125-129.[9]蔡来良,刘云备,孟万利,等.矿区高压线塔基础沉降动态预计与监测[J].金属矿山,2016(3):16