张潇飞，闫鸿浩，王小红，李晓杰
（大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室，辽宁 大连 116024）
摘 要：随着城市化建设对土地资源的合理化应用愈加迫切，地下电力管廊为高压线路的选择提供了良好的建设方案。为保证高效的建设效率和降低建设成本，矿山法爆破技术得到了广泛应用。然而城市地下及地表环境复杂，涉及多方面安全管控因素，必须严格把控爆破施工所面临的各种风险。本文以南雁四回路输电线路改造工程为例，引进爆破安全评估、爆破安全监理及第三方爆破振动监测手段与理念，阐述其在爆破工程安全管理中应用。针对复杂敏感地段，在爆破施工前通过召开专家咨询会，决定施工方案，并结合第三方爆破振动速度监测数据，动态调整爆破参数，保证施工顺利、安全、高效开展。
关键词：电力隧道；安全管理；爆破安全评估；爆破安全监理；爆破振动监测
Abstract：As the rational application of land resources in the construction of urbanization becomes more and more urgent, the underground power pipeline provides a good construction scheme for the selection of high-voltage lines. In order to ensure the efficiency and control the cost of construction, blasting technology of mine has been widely used. However, the underground and surface environment of the city is complex, involving many security factors, and various risks of blasting construction must be strictly controlled. Taking the transformation Project of Nanyan Four Circuit Electric Transmission Line as an example, this study introduces the means and ideas of blasting safety evaluation, blasting safety supervision and third-part vibration monitoring, and expounds application in the safety management of blasting engineering. As for complex and sensitive areas, the construction plan was decided through the expert consultation meeting, combined with vibration speed monitoring data from the third part before blasting construction. And then adjust the blasting parameters dynamically to ensure the smooth, safe and efficient process.
Key words: power tunnel, security management, blasting safety evaluation, blasting safety supervision, third-part vibration monitoring
0 引言
随着经济发展，城市建设向着高效、合理、安全、绿色等方向发展，在寸土寸金的大都市中，地下空间的开发给城市化建设拓宽了领域，提供了广泛的发展前景。除了地下交通的发展取得长足进步以外，高压线路转入地下也成为一种发展趋势，以此来缓解输电线路用地同城市建设和交通用地之间的矛盾。如北京在20世纪70年代开始就着手修建电力隧道，截止目前，北京地区高压电力隧道总长度约718 km。广州、上海、成都、福州、台湾等地区都已修建并规划了不同里程的电力隧道项目[1-5]。电力隧道是进行绿色、合理、高效、安全城市化建设，解决城市用地紧张，保证电力输送通道容量的有效途径[6]。
大连作为中国东部沿海重要的经济、贸易、港口、工业、旅游城市，面对“十三五”规划的转型机遇期，肩负振兴东北老工业基地的重任，既要取得经济长足发展，又要保证合理化城市建设，市政府和国家电网辽宁省电力公司将输电线路改造工程作为全市重点工程项目，加大大连地区电网建设[7]，其中高压电缆入地工程就是一个亮点。本文以南雁四回路输电线路改造工程（以下简称南雁隧道）为例，介绍城市电力隧道施工安全管理经验，为同类项目安全管理提供示范借鉴作用。
1 工程概况
南雁隧道工程位于大连市区星海湾广场附近，路径在原南雁线95 #塔和96 #塔附近，架空线引入地下后，向东穿过大连供电局仓库至中山路边，转向东南依次穿过轻轨、中山路至金融商务区二号路口，然后向东穿过大连地铁1号线，沿着金融商务区二号路至高尔夫酒店南侧，穿过马栏河至太原街，自此继续向东，在雁水变电所大门附近右转，沿着山体等高线进入雁水变电所。
本工程地貌单元上主要以马栏河两岸的山间河谷冲洪积平原、海漫滩为主，两侧属于剥蚀、侵蚀低山丘陵地貌。地层岩性主要由第四系全新统人工堆积层(Q4ml)杂填土、素填土、第四系冲洪积层(Q4al+pl)的粉质粘土含碎石、粉土和卵石组成。下伏基岩为震旦系桥头组(Qq)石英岩、石英岩与板岩互层组成，岩层倾向南，走向近东西，倾角大约65°，局部地带岩层直立。沿线地下水类型主要是第四系孔隙水及地下管网的渗水和基岩裂隙水，主要赋存于第四纪地层的孔隙中和基岩裂隙中。
2 项目设计
工程线路全长近2公里，亘长12公里，设计使用年限100年，一级结构安全等级，一级隧道耐火等级，一级防水，7度结构抗震设计，抗震等级为三级。南雁隧道工程采用高标准、高质量建设水准，使其在满足城市运营规划、环境保护、抗震、防水、防火、防腐蚀的前提上，达到结构安全、耐久、技术先进、经济合理等要求。
鉴于本工程地层岩性，为高效顺利完成施工任务，针对岩石坚硬地段采用矿山法（爆破法）施工作业[8-9]，但本隧道沿线大部分为街道，地面上建筑物稠密，地下管网密集，所途径地带地上及周边环境复杂，因此，在高标准的施工要求下，需要对矿山法爆破过程进行安全评估，达到有效控制，合理施工的目的，保证施工建设合法合规安全顺利完成。
3 爆破安全评估
《民用爆炸物品安全管理条例》（国务院令第466号）第三十五条规定：在城市、风景名胜区和重要工程设施实施爆炸作业的，应当向爆破作业所在设区的市级人民政府公安机关提出申请，提交《爆破作业单位许可证》和具有相应资质的安全评估企业出具的爆破设计、施工方案评估报告。受理申请的公安机关应当自受理申请之日起20日内对提交的有关材料进行审查，对符合条件的，做出批准的决定；对不符合条件的，做出不予批准的决定，并书面向申请人说明理由。《爆破安全规程》（GB6722-2014）中5.3.1规定：需经公安机关审批的爆破作业项目，提交申请前，均应进行安全评估[10]。
南雁隧道工程土石方开挖采用矿山法（爆破法）保证施工进度[8-9]，以防止对环境的污染和周边景物建筑的破坏。隧道沿途地质情况较为复杂，地下需下穿大连地铁1号线，地表周边高楼林立，隧道正上方多为城市主干道，因此安全评估从法律法规层面和施工安全层面均具有非常重要的意义。
安全评估特别引进具有A级资质评估单位，对爆破作业单位的资质、项目等级、设计所依据的资料、设计方法、设计参数、起爆网络、设计方案可行性等项目进行有效评估，并出具评估报告，以此作为施工的重要依据。安全评估是爆破施工管理中重要的一环，另外一个重要的环节则是爆破安全监理。
4 爆破安全监理
《爆破安全规程》中5.4条明确规定：经公安机关审批的爆破作业项目，实施爆破作业时，应进行安全监理[10]。安全监理单位需有《爆破作业单位许可证》，相应资质等级，从业范围满足设计施工/安全评估/安全监理的要求。《爆破安全规程》5.1.4条规定，爆破作业单位不得对本单位的设计进行安全评估，不得监理本单位施工的爆破工程[10]。因此，南雁隧道工程爆破施工与安全监理需由两个具有相应资质的爆破作业单位分别负责，确保爆破作业按照法律法规实施，确保施工安全。
爆破安全监理的范围主要包括: ①爆破作业项目名称、类型、级别; ②参与监理的爆破工程技术人员作业范围和级别; ③安全监理主要内容及工作时间安排; ④地震波、飞石等有害效应的现场监测设备、工作程序及数据处理方式; ⑤发现违法违规行为的处理程序。
5 振动监测
城市爆破作业过程中，最大的安全隐患是爆破时产生的振动对周边建筑造成影响；同时对周边居民的生活带来一定的扰动，一旦失控将造成严重的民事纠纷和经济损失，甚至带来生命危险，违背城市建设的原则和标准，对工程进度百害无一利。2015年7月1日实行的《爆破安全规程》GB6722—2014 第 6. 10. 1条规定“D 级以上爆破工程以及可能引起纠纷的爆破工程，均应进行爆破有害效应监测[10]。监测项目由设计和安全评估单位提出，监理单位监督实施”。另外，爆破安全评估报告指出“本工程周边环境复杂，为避免民事纠纷，务必配备有爆破振动或地基自由振动测量资质单位进行第三方爆破振动监控。《爆破安全规程》（GB6722-2014）中明确规定了城市爆破作业所应控制的振动速度和振动频率范围，因此，控制好爆破振动速度和振动频率是相关工程师和科研工作者首要关注的指标[10-13]。
在城市敏感区域爆破作业前，组织施工单位、监理单位、爆破专家等召开爆破专家咨询会，根据实地情况设计爆破方案，按照爆破方案实施爆破作业，同时对重点关注对象进行振动监测，根据振动监测数据的反馈结果指导爆破方案的制定，修正爆破参数，达到实时闭环反馈的状态。下面以大连地铁1号线会展中心附近南雁隧道3号竖井爆破为例，分析爆破过程中的安全管理问题。
南雁隧道3号竖井中心位于中山路和体坛路交叉路口附近，紧邻大连地铁会展中心站，爆破断面处于地铁地下站台位置。该地段地质属于Ⅳ级围岩地质，机械开挖困难，采用矿山法爆破施工。为防止隧道爆破施工对地铁及站台产生影响，在施工前召开专家论证会，提出3号竖井的爆破方案，同时对现场爆破作业进行实时监测，并由爆破安全监理单位进行安全监督，及时调整爆破参数。3号竖井及爆破断面位置示意图如图1所示，隧道下穿会展中心地铁站简化地层及结构示意图如图2所示。
图1 3号竖井周边情况示意图及测点位置
图2 隧道下穿会展中心地铁站简化地层及结构示意图
现场采用爆破测振仪[14]进行监测，通过仪器中的三向速度传感器将振动信号转换成电信号并储存在仪器中，通过电脑直接读取分析振动三向速度、频率及矢量合速度，并将实时监测的数据以图像形式显示出来。测点1和测点2的爆破振动监测数据如表1所示，通过表1可以看出，测点1和2处的振动速度均小于《爆破安全规程》（GB6722-2014）[10]中关于地下轨道交通及一般民用建筑物的振动速度规定。由此表明爆破专家商讨决定的爆破方案能有效控制爆破振动速度，切实有效可行。通过表1合速度可以看出，通过调整爆破参数，振动速度更加趋于安全标准以下，振动频率更加稳定。
表1 测点震动速度检测结果
图3所示为11月1日3号竖井爆破测点1和2处振动速度图谱，从图中能够明显看到雷管不同段别起爆的振动波形图，微差效果明显。
图3 监测地点z向与合速度图谱
6 结束语
城市建设是集技术科学性和管理合理性相结合的综合体现，大连南雁隧道工程一方面满足了城市发展对电力消耗增大的需求，一方面同城市合理化建设，有效节约建设成本，高效完成建设任务的诉求相吻合。南雁隧道工程采用矿山法施工以保证施工进度，在爆破过程中通过合理运用安全评估、安全监理、振动监测这“三架马车”，有效梳理和甄别风险（源），辨识及分析安全风险，对风险（源）进行分类与分级，提出针对性的工程措施建议，以提高施工图设计的质量和安全水平，确保工程自身施工与其周边环境的安全，从而规避或减少、控制因设计缺陷、失误、可实施性差等引起工程事故的风险，有利于领导决策和施工阶段安全生产的科学化、系统化和规范化管理，保证隧道高效、安全顺利施工，为此类电力工程施工过程进行安全管理提供了很好的借鉴方向，具有较高的参考价值。
参考文献：
[1] 赵洋,李光,刘青,等.北京地区电力隧道运行及结构灾害研究[J].电气应用,2017(07):28-32.
[2] 包海龙.上海电力隧道建设的初步设想[J].上海电力,2003 (03) :219-223.
[3] 薛丽伟,潘国庆,王桦,等.新江湾城电力电缆隧道设计[J].上海电力,2006(03):232-237.
[4] 周金海,周虹霞,王鑫等.城市电力隧道规划及结构设计研究[J].铁道建筑,2012(01):69-72.
[5] 周辉,方浩,张永隆.新型电缆支架在长距离500KV电力隧道中的应用[J].华东电力,2010(04):549-551.
[6] 青二春.电力隧道总体设计系统架 构的建立与优化[J].地下工程与隧道,2015(02):9-13+65.
[7] 孔繁宁.基于神经网络的大连地区短期电力负荷预测[D]: (硕士).大连理工大学,2013.
[8] 闫鸿浩,王小红.城市浅埋隧道爆破原理及设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2013.
[9] 赵铁军,徐佩洪,潘训岑,等.城市电力隧道矿山法施工爆破工程安全管理模式[J].2016 (S2).
[10] 中国国家标准化管理委员会.爆破安全规程 GB6722-2014[S].北京:中国标准出版社,2014.
[11] 闫鸿浩,赵晓磊,李晓杰,等.城市浅埋隧道爆破原理[J].科技创新导报,2013(21):114-117.
[12] 宫海光,刘兆礼,李新继,等.高大楼群中竖井石方爆破及震动控制[J].铁道工程学报,2004(04):107-113.
[13] 牛晓恒.临近居民区隧道控制爆破施工技[J].科技与创新,2015(02):92-93.
[14] 李晓杰,齐凯文,闫鸿浩,等.金马大厦折叠爆破拆除塌落与爆破振动分析[J].工程爆破,2012(02):60-64.