水利工程地下洞室开挖爆破危险控制

发表时间:2016/6/14   来源:《工程建设标准化》2016年3月总第208期   作者:刘本阳
[导读] 为了促进各地区的协调发展以及满足人类生产生活的需要,水利发电建设技术得到广泛使用。

刘本阳
  (中国水利水电第一工程局有限公司,吉林,长春,132200)
  【摘  要】在水利水电工程建设施工,地下洞室建筑群错综、施工难度大、危险因素多,因此对水利工程地下洞室爆破开挖技术甚为关注,这就要求对爆破危险的控制有一定的掌控能力和监控能力。本文针对水利工程地下洞室及其特点进行说明和分析,据此得出造成水利工程地下洞室开挖爆破危险的原因,对危险源进行严肃的分析与总结,由此得出在危险源头对水利工程地下洞室开挖爆破进行有效的预防和专业的控制。
  【关键词】水利工程;地下洞室;开挖爆破危险控制;危险源分析
  引言
  为了促进各地区的协调发展以及满足人类生产生活的需要,水利发电建设技术得到广泛使用。各地区积极兴修水利、建设蓄能电站。而电站建设中对地下洞室的开挖要求具有安全可靠性,因此对水利工程地下洞室的特点要有相应的了解和专业的测量,并结合其特点因地制宜的找到适合工程进展的施工方法或策略,最终在源头上对施工工程的爆破等危险进行一定的预防和控制,使得工程有序高效的开展。
  一、水利工程地下洞室的特点
  1.1水利工程和地下洞室的概述
  通过水利工程实现对自然界的地表水和地下水进行控制和调配,达到对水资源充分的节约、保护以及重复利用的目的,满足人类对水资源的最大需求,促进人类生产和生活品质的提高。地下洞室是指为满足人类生产生活的需要,对地下进行挖掘和发掘的一种通道、车间或洞室,根据具体用途来进行不同特点的地下挖掘和设计。
  1.2水利工程地下洞室的特点
  在地下洞室开展水利工程常会有危险情况的发生,洞室经过开挖之后岩体自身的抵抗力减弱容易发生变形或坍塌的现象,甚至导致周边岩体失去原始平衡条件而出现全局性的变形或坍塌。地下洞室中岩石常被塑性挤出导致发生鼓胀、流动、塌落岩爆和片状剥落等现象,因此水利工程地下洞室具有下列特点:易坍塌、对爆破质量要求高、工程进展安全性低、钻爆作业条件差等特点。
  二、水利工程地下洞室开挖爆破危险源分析
  2.1地下洞室因素分析
  2.1.1石岩岩性
  从岩石的存在形式可以看出,坚硬稳固的岩石一般具有较好的稳定性,而软弱岩石如粘土岩、页岩、泥灰岩等具有膨胀性,自然状态下容易发生岩石变形、塌落或者泥石流的现象。
  2.1.2岩体结构和地质构造分析
  松散的地质构造及断裂构造容易破坏岩石的完整性,从而降低岩石结构强度,导致围岩的应力条件降低,易产生坍塌,如喀斯特地貌地区。岩体强度是由岩石块饱和单轴抗压强度、完整性系数二者乘积决定,松散的地质构造会降低岩石强度系数,导致危险的发生。
  2.1.3地下水
  地下水的流动会对具有吸水性的岩石产生影响,使其吸水后膨胀,导致围岩稳定性遭到破坏。容易形成大范围的泥石流,对水利工程施工极为不利。



  2.1.4地应力
  地壳运动以及板块漂移会引起地应力的改变,造成岩体的上升或下降,直接引起地面的坍塌和塌落。
  2.2水利工程地下洞室开挖工程因素分析
  在施工过程中,容易对断面形状、埋深、跨度等洞室的参数设计不当,导致施工中断受阻。施工方法的不妥,特别是在爆破、支护等环节中的方法采用失败则直接关系到整个工程的安全性。在众多的地下洞室的施工方法中主要有矿山法、TBM法、盾构法、沉管隧道法、顶管隧道法、明挖法等方法,需要根据特定地质结构以及地理位置因地制宜地谨慎选择合适正确的施工方法,否则容易发生诸如超挖洞顶等形成集水,向洞内渗漏的危险事件。在选择地理位置的时候,要注意已有洞室周围施工新的洞室对已有洞室产生影响甚至破坏的情况。洞周岩土体受到地震、爆炸等振动作用,而产生抗剪强度降低,导致洞周岩土体变形或破坏,进而对支护结构产生重要影响甚至破坏。地下冷库设计或施工不当,容易导致洞周岩土体冻胀,使支柱结构产生变形或破坏。
  2.3 由施工人员引起的非自然灾害的危险分析
  水利工程地下洞室开挖爆破对施工人员有相当高的专业技能,需要对相关人员进行专业技能培训和专业素养培训,在施工过程中对爆破质量严格实施监控及监控,对钻爆作业条件差的施工阶段认真分析、严格实施,以减少危险系数的发生。
  三、水利工程地下洞室开挖爆破危险控制
  据统计,以水利工程地下洞室开挖为例子进行危险源辨识,可得出:危险程度系数大的爆破类型发生的几率高于普通危险类型,其发生常常带有毁灭性的破坏,可直接导致整个工程的停工,不能继续作业。爆破类型包括误爆、拒爆、高出坠落、塌方以及炸穿邻洞等类型,均会对人员、财产、工期、设备等造成严重影响,引起施工人员伤亡、相应人体结构受伤、人员伤残以及患上职业病等症状。所以有必要对危险源进行分析并有效的预防和控制。
  3.1从工程管理系统来减小危险的发生
  施工单位首先应当制定健全完善的管理系统,指定相应的安全技术和管理措施,建立健全施工预警以及危险处理机制,使得整个工程作业中的危险得到一定的有效控制,处于受控状态,如此才有利于整个进程的顺利进行。
  3.2 从对工程位置的选择减小危险的发生
  在选择地理位置的时候,要注意施工过程中相邻建筑即已有洞室周围施工新的洞室对已有洞室产生影响甚至破坏的情况,导致洞周岩土体受到地震、爆炸等振动作用,而产生抗剪强度降低,洞周岩土体变形或破坏,进而对支护结构产生重要影响甚至破坏。同时根据水利工程地下洞室的使用功能考虑系统工程的总体要求,规模预算应超出需求范围少许,将地下水流向和流量大小弄清楚,以便于工程的进行。因此,对工程位置的选择来减小危险的发生显得尤为重要。
  3.3从对地下洞室结构的分析减小危险的发生
  从岩石的存在形式可以得出,水利工程地下洞室内部的岩石应具有坚硬稳固的良好稳定性,如此才能在受到稍许挤压或爆破之后有足够的抵抗力,不容易发生岩石变形、塌落或者泥石流等现象。从岩体结构和地质构造分析可以看出,松散的地质构造及断裂构造会降低岩石结构的强度,因此地下洞室的选址应该尽量避开断层,或者利用洞室与岩石断裂方向交角较大的优势进行选址,避免地质结构的破坏。从地下水的存在形式可以得出,地下水的流动易使岩石吸水膨胀,导致围岩稳定性遭到破坏,同时地下水的流向也会对岩土体造成影响,因此,应结合具体工程要求对地下水的影响做出合理的评估。从地应力的分析可以看出,地应力的变动或变化会直接引起地面的坍塌和塌落,因此要采用精确的测试仪器和专业的知识来评判地应力对水利工程地下洞室开挖爆破危险的影响。
  3.4从对水利工程地下洞室开挖工程因素的分析减小危险的发生
  必须因地制宜地选择符合当地实际情况的施工方法,对爆破爆炸做到应有的掌控,防止诸如超挖洞顶等形成集水,向洞内渗漏的危险事件发生。
  四、结语
  据统计,全国实施的水利工程地下洞室开挖爆破中发生严重危险事故的频繁程度较高,引起较大的危险性分值。因此,对水利工程地下洞室开挖爆破的危险源进行认真分析,并对水利工程地下洞室开挖爆炸危险进行一定的预防和控制则显得尤为重要。综上所述,根据水利工程地下洞室存在的已有属性参数进行调研与分析,并总结出适合开展工程的适宜地域和合适参数属性,到达从源头上对施工过程中的危险进行高效有用控制的目的,最终有利于整个工程的有序进展,促进中西部地区的快速发展。
  参考文献:
  [1]薄清元.水利工程地下洞室开挖爆破危险源分析[J].长江水利委员会长江科学院.2016-03-04.
  [2]吴宗之.论重大危险源辨识、评价与控制[J].劳动保护科学技术,1997-09-11.
  [3] 张正宇,张文煊,吴新霞,等.现代水利水电工程爆破[M].北京:中国水利水电出版社,2003-09-12.
  [4]吕红安.建设工程施工危险源的辨识、风险评价与控制[J]华中科技大学学报(城市科学版),2006-08-11.

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