永靖工业园500KV高压线保护专项方案AAA.docx

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永靖工业园500KV高压线保护专项方案AAA

息烽永靖工业园500KV电力线保护控制爆破方案

1、工程概况

1.1总体工程概况

该工程位于贵阳市息烽县永靖镇永靖工业园，距离息烽县城约5公里。

2#公路全长1119m，宽30m，开挖区大部分为石方爆破开挖区。

爆破施工四邻爆破施工环境较复杂，主要影响为六条高压线路，电压在35～500KV。

永靖工业园一期工程主要以园区2号路路基为场平标高进行土石方爆破开挖，挖方区主要在区内3座山包，一期方量102万方，目前爆破区域离500KV高压线塔在100米开外，爆破采用中深孔阶段爆破，目前采用的钻孔直径一般为Ø90㎜和Ø115㎜。

图1场区高压线平面布置图

1.2鸭烽线500KV高压线

鸭烽线500KV高压线位于园区范围西部，在2#路的终端，具体位置在K0+040～K0+060之间，南北贯穿开挖区，在施工红线内跨度150m。

按照电力设施保护条例相关规定，任何单位和个人不得在距电力设施周围500米范围内（指水平距离）进行爆破作业。

因工作需要必须进行爆破作业时，应当按国家颁发的有关爆破作业的法律法规，采取可靠的安全防范措施，确保电力设施安全，并征得当地电力设施产权单位或管理部门的书面同意，报经政府有关管理部门批准。

在规定范围外进行的爆破作业必须确保电力设施的安全。

按照电力设施保护条例相关规定，架空电力线路保护区：

导线边线向外侧延伸所形成的两平行线内的区域，在一般地区各级电压导线的边线延伸距离如下：

1－10千伏5米；35－110千伏10米；154－330千伏15米；500千伏20米。

按照国家颁布即将实施的《爆破安全规程（GB6722-2014）》，13.7.1条款规定电力起爆时，普通电雷管爆区与高压线间的安全允许距离，应按表爆区与高压线的安全允许距离的确定；

表1爆区与高压线的安全允许距离

电压/KV

3～6

10

20～50

50

110

220

400

安全允许距离/m

普通电雷管

20

50

100

100

—

—

—

抗杂电雷管

—

—

—

—

10

10

16

本次工程高压线电压为500千伏，所以对应爆破安全允许最小距离确定为20m。

即强制性规定为鸭烽高压线20m范围不能进行爆破作业。

距高压线塔20～500m范围可以进行爆破作业，但爆破需要编制专项的施工方案和安全防范措施提交电力部门进行论证审核，报经政府有关部门审批。

1.3爆破产生的危害效应对高压线的影响评估

爆破时产生的危害效应主要有爆破震动、爆破飞石、爆破冲击波。

本次爆破处于泥夹石地带，爆破时很容易产生飞石，稍不控制，有可能击中悬挂电线和绝缘瓷片，造成电线输电网络警报或者跳闸断电。

爆破瞬间产生的冲击波会对周围近距离的物体产生破坏，因此在爆破施工时，要充分验证爆破冲击波对高压线是否有影响和需要采取的防护措施。

爆破飞石和爆破冲击波的危害只对高压线支架结构和高压线产生影响，可以通过爆破药量控制和网络连接、装药后的覆盖防护进行隔离防护。

但是爆破地震通过地面介质传播，难以防护和隔离，爆破产生的振动效应对高压线塔地基的的影响不可避免，爆破地震对高压线塔基础一旦产生破坏，是隐蔽的、不容易及时发现，如果突发，引发的经济损失和安全危害非常大。

因此，爆破震动控制是本次工程重点和难点。

高压线塔钢结构和高压线在外部气候环境中，经常受到风的扰动程度，在电力设计中的安全校核应远远大于爆破震动传播产生的扰动程度，因此本次方案，重点对高压线塔混凝土基础和周围围岩地基作爆破爆破震动的安全校核。

1.4工程地质及水文气象

该爆破区域山体大部分为裸露岩石，表面植被多为杂草及低矮灌木丛。

从附近祼露的岩石来看，山体岩石为厚层状页岩，水平方向突出，岩石较致密。

根据实地勘察，作业区域内的山体地质构造基本相同，硬质岩石下方则为普通石灰岩，岩石硬度f=8～10，岩石硬度较为坚硬。

该地区溶槽裂隙发育，由于风化和雨水侵蚀不均，岩石结构不完整，部分泥土和岩石混杂并存，形成泥夹石。

2、编制说明

2.1编制依据

1）永靖工业园总平面布置图及输电线路位置图

2）永靖工业园总体控制爆破施工方案

3）业主提供的电力设施保护条例。

4）《爆破安全规程》

5）《爆破设计与施工》

6）类似工程经验

7）相关法律法规、政策性文件

2.2编制原则

采用经济、合理、安全可行可靠的施工方案，既要保证输电线塔的安全，又要保证工业园的施工不受影响，按计划顺利进行。

严格遵守设计文件明确的的各项技术规范和质量验收评定标准，确保工程质量和施工安全。

严格执行输电设施相关保护要求，爆破方案必须经过专家论证和电力部门的同意。

加强过程监控，使用仪器采集有效数据，将监控过程及其结果报备相关部门。

3、爆破方案的选择

3.1高压线塔对爆破最大安全振速的确定

按照新的GB6722-2014《爆破安全规程》地面建筑物、电站（厂）中心控制室设备、隧道与巷道、岩石高边坡和新浇大体积混凝土的爆破振动判据，采用保护对象所在地基础质点峰值振动速度和主振频率。

安全允许标准如下表。

表2爆破振动安全允许标准

序号

保护对象类别

安全允许质点振动速度V/（cm·s-1）

f≤10Hz

10Hz＜f≤50Hz

f＞50Hz

1

土窑洞、土坯房、毛石房屋

0.15～0.45

0.45～0.9

0.9～1.5

2

一般民用建筑物

1.5～2.0

2.0～2.5

2.5～3.0

3

工业和商业建筑物

2.5～3.5

3.5～4.5

4.2～5.0

4

一般古建筑与古迹

0.1～0.2

0.2～0.3

0.3～0.5

5

运行中的水电站及发电厂中心控制室设备

0.5～0.6

0.6～0.7

0.7～0.9

6

水工隧洞

7～8

8～10

10～15

7

交通隧道

10～12

12～15

15～20

8

矿山巷道

15～18

18～25

20～30

9

永久性岩石高边坡

5～9

8～12

10～15

10

新浇大体积混凝土（C20）：

龄期：

初凝～3d

龄期：

3d～7d

龄期：

7d～28d

1.5～2.0

3.0～4.0

7.0～8.0

2.0～2.5

4.0～5.0

8.0～10.0

2.5～3.0

5.0～7.0

10.0～12.0

爆破振动监测应同时测定质点振动相互垂直的三个分量。

注：

①表中质点振动速度为三个分量中的最大值，振动频率为主振频率；

②频率范围根据现场实测波形确定或按如下数据选取：

硐室爆破f<20Hz，露天深孔爆破f=10～60Hz，露天浅孔爆破f=40～100Hz；地下深孔爆破f=30～100Hz，地下浅孔爆破f=60～300Hz；

GB6722-2014《爆破安全规程》中没有明确规定高压线塔的安全振速标准，但是查找对应，在露天深孔和浅孔爆破的情况下，高压线塔基础是大体积的混凝土，早已经终凝，其安全允许质点振动速度在8～12V/（cm·s-1）之间。

爆破时，对爆破漏斗范围的岩土直接作用破坏，但对远距离的岩体存在爆破振动传播扰动的影响，为了评估爆破震动对高压线塔地基岩石的破坏安全验算，按照长沙矿冶研究院地面质点震动速度与岩土破坏状况关系实验数据资料见下表

表3地面质点震动速度与岩土破坏状况

地面质点震动

速度（cm/s）

地面岩土破坏程度状况

0.294～0.56

已松动的小土块掉落。

8.1～11.1

产生松石及小块震落

13.5～24.7

产生细纹或原来的裂缝扩张

46.8～81.5

产生4～5㎝宽的大裂缝。

且原裂缝严重扩张

从表中可以看出，高压线塔基础围岩体应该取值在振速在8.1㎝/s。

3.2爆破最大单响药量的控制计算

降低段药量是控制爆破地震最直接有效的措施。

从萨道夫斯基经验公式可以看出，在测点与爆心的直线距离相同、岩性和爆破条件等同的情况下，地震中质点振动最大速度V与单段最大药量Q成正比关系，随着单段最大药量的减少，爆破振动最大速度减小。

对于高压线塔基础，按照《爆破安全规程》（GB6722-2014），并无明确的抗震标准。

但是经过多方面的参照对比，高压线塔基础安全允许质点振动速度取小值，为在8.0（cm·s-1）。

为了确保在爆破施工过程中高压线塔基础的绝对安全，本次爆破设计取质点安全振动速度为6.0cm/s，对爆破振动效应进行控制。

根据试爆后监测结果进行调整。

根据萨道夫斯基回归公式Q=[（v/k）1/a·R]3计算，其中K，α为参照此地区的类似工程经验保守，分别取值暂定为：

K=140、α=1.32。

得出如下表所示药量：

表4最大单响药量与输电线塔距离对应表

与保护建筑物距离

最大单响药量

与保护建筑物距离

最大单响药量

10米

-㎏

70m

266.7㎏

20米

6.22㎏

80m

398.0㎏

30米

20.99㎏

90m

566.9㎏

40米

49.77㎏

100m

777.67㎏

50米

97.2㎏

150m

2624.6㎏

60米

167.9㎏

200m

6221.3㎏

3.3选择合理的爆破方式

根据安全振动速度限制装药的最大单响药量（简称最大单响药量）与保护建筑物距离对应表可以看出，最大单响药量与距离成指数级的增长。

从孔径和孔深装药量对应表中看出，孔径越大，单孔装药量越多，孔越深，单孔装药量越多，不同距离的最小大单响药量与钻孔孔径和钻孔孔深的布置有很大关系。

因此，不同距离采用不同的爆破孔径的爆破方式。

表5台阶爆破孔径和孔深装药量列表

孔径

线装药密度

孔深

填塞长度

装药长度

每孔装药量

Ø140

12.3㎏

18m

6m

12m

147.6㎏

Ø140㎜

12.3㎏

15m

5m

10m

123㎏

Ø115㎜

9.2㎏

18m

5m

13m

119.6㎏

Ø115㎜

9.2㎏

15m

4.5m

10.5m

96.6㎏

Ø115㎜

9.2㎏

11m

4.0m

7.0m

64.4㎏

Ø90㎜

5.8㎏

11m

3.5m

7.5m

43.5㎏

Ø90㎜

5.8㎏

9m

3.0m

6.0m

34.8㎏

Ø90㎜

5.8㎏

6m

1.8m

4.2m

24.36㎏

Ø90㎜

5.8㎏

3m

1.5m

1.5m

8.7㎏

Ø70㎜

3.5㎏

6m

1.5m

4.5m

15.75㎏

Ø70㎜

3.5㎏

3m

1.2m

1.8m

6.3㎏

Ø40㎜

1.0㎏

3m

1.0m

2.0m

2.0㎏

Ø40㎜

1.0㎏

2m

0.8m

1.2m

1.2㎏

1）在距离高压线塔基础20米以内的区域，按照《爆破安全规程》、

电力设施保护条例的规定，不能进行爆破作业，只能采用机械破碎或静态爆破。

图2爆破类型施工区域分布图

2）在20～30米地带，从表4看出，最大单响药量6.2㎏～20.99㎏之间，从表5对应，Ø90㎜3m深的孔单孔装药量为8.7㎏，Ø70㎜6m深的孔单孔装药量为15.75㎏。

因此在20～30米地带，采用爆破施工，自能采取单孔装药，技术上虽然可以实施，但是从施工进度上难与满足要求。

因此在20～30米地带，考虑采用机械破碎和爆破相结合的方式；爆破只能采用Ø90㎜3m孔深，单孔起爆的方式，或者Ø40㎜孔浅孔台阶爆破。

3）在30～40米地带，从表4看出，最大单响药量在20.9㎏～49.7㎏之间，从表5对应，Ø90㎜6m深的孔单孔装药量为24.36㎏，基本处于在20.9㎏～49.7㎏区间范围内。

因此在30～40米地带，采用Ø90㎜孔径，孔深在6m以下的深孔爆破，但必须采用单孔微差连接逐孔依次起爆方式。

4）在40～50米地带，从表4看出，最大单响药量在49.7㎏～97.2㎏之间，从表5对应，Ø90㎜6m深的孔单孔装药量为24.36㎏，可以2～4孔齐响。

因此在40～50米地带，采用Ø90㎜孔径，孔深在6m以下的深孔爆破，可以采用多孔微差起爆方式，但单响单元必须在2孔以下。

4）对于50米以上的地带，从表4看出，最大单响药量在97.2㎏以上之间，从表5对应，Ø90㎜6m深的孔单孔装药量为24.36㎏，Ø90㎜9m深的孔单孔装药量为34.8㎏，可以2～3孔齐响。

因此在50米地带，采用Ø90㎜孔径，孔深在9m的深孔爆破，可以采用多孔微差起爆方式，但单响单元必须在3孔以下。

3.4选择合理的微差时间。

完整的单段爆破地震波形包括初振相、主振相和余振相。

通过设定合理的起爆微差时间△t，使各段地震波不发生明显叠加，降低爆破振动强度。

本次爆破微差网络时间设计为每个爆破单响之间微差连接时间必须大于110ms，即用5段以上的延时管连接，排间用5段以上的延时管连接。

图3微差网络连接原理图

3.5合理选择炸药种类。

为减少爆破振动，可选用低威力、低爆速的炸药，因此在临近高压线塔的位置，尽量选用乳化炸药装药。

3.6合理布置爆破工作面

良好的临空面布置，在减少爆破时的夹制作用的同时，能避开爆破振动向高压线塔的传播方向，大大降低爆破振动对高压线塔的影响。

爆破临空面的对立方向为爆破后座面，爆破后座面是爆破振动传播的最大发源地，因此尽量避开高压线塔方向，避免直线传播。

在爆破施工中，尽量选取台阶爆破，台阶爆破能使爆破参数规范设置，便于爆破过程按照药量控制设计要求精细控制。

图4爆破工作面布置示意图

3.7预先起爆

预先起爆是距离高压线塔最近的炮孔，在爆破形成的沟槽裂缝，切断爆破振动向高压线塔的传播的途径。

图5预先起爆示意图

3.8采用空气间隔不耦合装药结构减震

在临近高压线塔地带，采用间隔装药或者空气间隔不耦合装药结构，间隔装药是在保证矿岩充分破碎的前提下,采用孔底空气间隔装药可有效降低爆破震动的峰值质点振速。

无孔底空气间隔装药和有孔底空气间隔装药的对比试验研究结果表明,孔底空气间隔装药能使爆破平均降震率达到10%～15%。

3.9开设减震沟、减震孔、减震缝

为了最大效用的保护高压线塔不受爆破振动影响，在临近高压线塔位置，开设减震沟，切断与爆破工作面的振动传播介质。

减震沟的具体设计根据高压线塔埋设图纸确定。

对于全石质地带，布置密集减震孔或者用静态破碎形成纵横交错的裂纹，阻断爆破地震波的传播。

减震沟、减震孔、减震缝在距离前方10～20米位置设置。

图6减震设施布置示意图

4、爆破参数

4.1中深孔爆破参数

中深孔控制爆破在距离被保护体50m以外的区域实施，孔径取Ø90～Ø140mm。

石方爆破前，针对不同岩体按爆破设计选择的孔网参数和单位耗药量进行试爆，然后分析试爆效果，进行参数调整，以此为依据，再进行正式爆破施工。

（1）台阶高度H：

根据施工图设计及现场情况，台阶高度取H=8m；

（2）钻孔直径D：

使用露天潜孔钻机，孔径为D=90mm；

（3）炸药单耗：

K=0.25～0.35Kg/m3，（岩石硬度f=4～8，按中等硬度岩石，该值根据现场试爆情况可适当调整）；

（4）钻孔布置：

垂直孔、三角形布孔；

（5）最小抵抗线：

W=（0.2～0.5）H，取3.5m；

（6）孔距：

a=3～3.5m，取3.5m；

（7）排距：

b=2.5～3.5m，取3m；

（8）孔深：

L=H+h，取9.0m；

　　　h——超深，h=（0.15～0.35）H，取1.0m；

（9）单孔负担的面积：

S=ab，取S=3×3.5=10.5m2

（10）单孔装药量按面积计算：

Q=KV=KabH，K取0.35，则Q=34Kg。

试炮时K取小值，然后根据爆破效果调整。

（11）爆破网路：

由于四邻距离的限制，施工中，为了保证爆破安全，采用非电毫秒雷管（单孔孔内2发同段位雷管），使用逐孔起爆技术。

孔间用3段管连接，每个单响单元件用5段管连接，延时110ms，排间延时220ms。

终端用起爆针起爆非电毫秒微差网路。

（12）炮孔布置：

采用梅花形布孔。

（13）装药结构：

施工中选用直径Φ70mm号岩石乳化炸药或者膨化炸药，装药结构如图4-3所示。

（14）堵塞长度：

3m，采用粘土和细砂的混合物堵塞。

（15）空气间隔装药结构：

浅孔和中等深度孔爆破根据实际采用的单孔药量及孔深选择采用连续耦合装药或分段间隔装药法。

图7空气间隔装药结构图

4.2中深孔爆破参数设计

（1）钻孔布置：

垂直孔、三角形布孔，孔径90mm；

（2）最小抵抗线：

取3m；

（3）孔距：

a=2～3m，取3m；

（4）排距：

b=2～3m，取3m；

（5）孔深：

L=高程差+h；取6米。

h——超深，h取0.5m；

（6）单孔负担的面积：

S=ab，取S=3×3=9m2

（7）单孔装药量按面积计算：

Q=kV=kabH，K取0.35，则Q=18.9kg。

试验时k取小值，然后根据爆破效果调整。

（8）爆破网路：

由于四邻距离的限制，施工中，为了避免杂散电流的干扰，保证爆破安全，采用全部采用非电毫秒雷管（单孔孔内2发同段位雷管），使用逐孔起爆技术。

孔间用3段管连接，排间延时110～220ms。

终端用起爆针起爆非电毫秒微差网路。

5、爆破振动测试

测试仪器为中科测控TC4850振动测试记录仪。

爆破测试分为两个阶段：

第1阶段为小药量爆破，即试爆。

根据试爆测试结果，可获得爆破振动控制必要的参数；第2阶段为主爆区爆破振动监测，利用前一阶段的测试成果，计算和控制爆破药量。

在控制爆破中，一般都要采用用萨道夫斯基经验公式编制保护点到爆破区域距离与安全控制药量的对应计算表，其中α、K值在每个不同的地区都不一样，为了精确计算和精细控制，在第1阶段得出的数据统计分析，采用线性回归法精确确定α、K值。

得到精确的α、K值再根据萨道夫斯基回归公式Q=[（v/k）1/a·R]3计算最大单响药量与保护建筑物距离对应表，具体指导爆破施工的最大单响控制药量。

本次测试计划用2台爆破测振仪，分别在高压线塔基础迎面的两侧布置。

每次爆破后及时分析爆破振动记录，适时调整爆破施工，并将每次爆破测振数据记录备案。

图8爆破振动测试布置图

6、爆破飞石和爆破冲击波的防护

6.1飞石防护验算

个别飞石安全距离根据公式：

v0=20（Q1/3/W）2

R=v02/g

式中：

v0——个别飞石的初速度m/s，；

g——重力加速度，9.8m/s2；

Q——单孔装药量，kg；Φ90㎜中深孔台阶爆破6米孔单孔装药量为24kg。

W——最小抵抗线，Φ90㎜,6m深中深孔台阶爆破，填塞长度在接近高压线30米地带要求增加到3.0m，即最小抵抗线取3.0m。

计算得：

v0=20（Q1/3/W）2=18.48m/s

R=v02/g=34.88m，取40m。

爆破飞石验算说明，有个别飞石可以飞到40m的地方，因此在接近高压电线40米的范围内，除了减少装药量，加大填塞外，还需要采用胶皮网覆盖措施。

因此在接近高压线，在高压线下方40m保护区域内进行爆破施工时，必须采用双层胶皮网进行覆盖，胶皮网之间使用铁丝串联成整体，胶皮网上方使用沙袋间隔压实。

6.2爆破冲击波防护验算

在平坦地形条件下爆破时，可按式（3）计算超压。

（3）

式中：

∆P——空气冲击波超压值，105Pa；

Q——一次爆破梯恩梯炸药当量，乳化炸药的当量折算系数取0.8，本次为毫秒延时爆破，TNT当量折算为药量24×0.8=19.2kg；

R——爆源至保护对象的距离，取30m；

空气冲击波超压的安全允许标准，建筑物的破坏程度与超压的关系列入表4。

对应取0.09～0.25×105Pa之间。

表6建筑物的破坏程度与超压关系

破坏等级

1

2

3

4

5

6

7

破坏等级名称

基本无

破坏

次轻度破坏

轻度破坏

中等破坏

次严重破坏

严重破坏

完全破坏

超压△P/

105Pa

＜0.02

0.02～0.09

0.09～0.25

0.25～0.40

0.40～0.55

0.55～0.76

＞0.76

建

筑

物

破

坏

程

度

玻璃

偶然

破坏

少部分破碎呈大块，大部分呈小块

大部分破碎呈小块到粉碎

粉碎

—

—

—

木门窗

无损坏

窗扇少量破坏

窗扇大量破坏，门扇、窗框破坏

窗扇掉落、内倒，窗框、门扇大量破坏

门、窗扇摧毁，窗框掉落

—

—

砖外墙

无损坏

无损坏

出现小裂缝，宽度＜5mm，稍有倾斜

出现较大裂缝，缝宽5～50mm，明显倾斜，砖垛出现小裂缝

出现大于50mm的大裂缝，严重倾斜，砖垛出现较大裂缝

部分倒塌

大部分或全部倒塌

木屋盖

无损坏

无损坏

木屋面板变形，偶见折裂

木屋面板、木檩条折裂，木屋架支座松动

木檩条折断，木屋架杆件偶见折断，支座错位

部分倒塌

全部倒塌

瓦屋面

无损坏

少量移动

大量移动

大量移动到全部掀动

—

—

—

钢筋混凝土屋盖房

无损坏

无损坏

无损坏

出现小于1mm的小裂缝

出现1～2mm宽的裂缝，修复后可继续使用

出现大于2mm的裂缝

承重砖墙全部倒塌，钢筋混凝土承重柱严重破坏

顶棚

无损坏

抹灰少量掉落

抹灰大量掉落

木龙骨部分破坏，出现下垂缝

塌落

—

—

内墙

无损坏

板条墙抹灰少量掉落

板条墙抹灰大量掉落

砖内墙出现小裂缝

砖内墙出现大裂缝

砖内墙出现严重裂缝至部分倒塌

砖内墙大部分倒塌

钢筋混凝土柱

无损坏

无损坏

无损坏

无损坏

无损坏

有倾斜

有较大倾斜

计算得：

空气冲击波超压值∆P=0.141×105Pa，在0.09～0.25×105Pa范围内，爆破冲击波验算安全。

因为在爆破飞石的防护中，在接近高压线，在高压线下方40m保护区域内进行爆破施工时，必须采用双层胶皮网进行覆盖，胶皮网之间使用铁丝串联成整体，胶皮网上方使用沙袋间隔压实。

因此此举对爆破冲击波进行了更为有效的防护。

图9爆破飞石和冲击波防护示意图