摘 要：為滿足核電站安全運(yùn)行要求，結(jié)合大亞灣中微子地下實(shí)驗(yàn)站工程建設(shè)項(xiàng)目，通過(guò)對(duì)核電站有關(guān)建筑物的爆破監(jiān)測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，提出了爆破振動(dòng)控制、測(cè)量監(jiān)測(cè)控制、超前注漿小導(dǎo)管、鋼拱架支撐及噴錨支護(hù)等多種控制技術(shù)措施。通過(guò)爆破 試驗(yàn)驗(yàn)證，設(shè)計(jì)提出的技術(shù)措施有效解決了工程建設(shè)對(duì)核電站的安全運(yùn)行影響，目前工程已建成并投運(yùn)，建設(shè)期沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)影響 核電站安全運(yùn)行的突發(fā)事件。

　　關(guān)鍵詞：核電站;安全運(yùn)行;爆破控制;保護(hù)措施;供水管線

　　1 概述

　　大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)站土建配套工程位于 深圳大鵬半島南側(cè)、大亞灣核電站以及嶺澳核電站的 北部中低山-丘陵區(qū)，地面高程一般為60~450 m，實(shí)驗(yàn) 站由5個(gè)地下實(shí)驗(yàn)大廳和連接這些廳室的隧道組成。 1# 和 2# 實(shí)驗(yàn)廳分別離 大亞灣核電站和嶺澳核電站最近，稱作近點(diǎn);3號(hào)實(shí)驗(yàn) 廳距 2個(gè)核電站最遠(yuǎn)，又稱遠(yuǎn)點(diǎn)。連接隧道按功能分 為進(jìn)入隧道、施工隧道和主隧道，總長(zhǎng)度約 3 152 m。 4# 廳(水凈化廳)設(shè)在主隧道交會(huì)處。在 1# 、2# 實(shí)驗(yàn)廳 各放置2個(gè)中微子探測(cè)器，3號(hào)實(shí)驗(yàn)廳放置4個(gè)中微子 探測(cè)器。5 號(hào)實(shí)驗(yàn)廳用于實(shí)驗(yàn)用的液體閃爍體混制、 灌裝，以及其它潔凈處理[1] 。

　　電力論文范例：核電站不銹鋼水池覆面射線檢測(cè)工藝探討

　　本工程不同于一般的地下工程，它是作為測(cè)量世 界上最小粒子中微子的振蕩參數(shù) q 13的實(shí)驗(yàn)室[2] ，對(duì) 安全、環(huán)境等要求很高，并且中微子實(shí)驗(yàn)站工程距離 大亞灣核電站及嶺澳一期、二期核電站核島最近僅幾 百米，因此研究如何在施工中保證核電站的安全運(yùn) 行[3] ，保證實(shí)驗(yàn)站工程順利進(jìn)行，使中微子實(shí)驗(yàn)?zāi)鼙M 早、順利地進(jìn)行具有十分重要的意義。本文對(duì)核島等建筑物的爆破振動(dòng)控制和輸水管 線的安全防護(hù)措施2個(gè)主要問(wèn)題進(jìn)行研究。

　　2 核電站振動(dòng)安全要求

　　核電站核島以質(zhì)點(diǎn)峰值加速度為控制標(biāo)準(zhǔn)，核電 站其它地面建筑物以質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度為控制標(biāo)準(zhǔn)。 根據(jù)大亞灣核電站相關(guān)資料，核電站核島允許質(zhì)點(diǎn)峰 值加速度 0.01g;根據(jù)該工程附近地面建筑物結(jié)構(gòu)情況，依據(jù)《爆破安全規(guī)程》規(guī)定，結(jié)合已建水電站地下 廠房、核電站、地鐵等工程爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)成果[4-7] ，按 照核電運(yùn)營(yíng)單位提供的資料，極易遭受爆破振動(dòng)影響 的核電設(shè)施為：核島、TB廠房、SEP水箱、觀景平臺(tái)、洞 頂水管以及高壓輸電線塔等。

　　根據(jù)嶺澳核電站一期、 二期工程爆破施工振動(dòng)控制要求以及爆破試驗(yàn)結(jié)果， 結(jié)合核電運(yùn)營(yíng)單位提出的安全指標(biāo)，爆破監(jiān)測(cè)的控制 標(biāo)準(zhǔn)[2] 為： ⑴ 核島：振動(dòng)加速度不超過(guò)0.01g; ⑵ TB廠房：振動(dòng)速度不超過(guò)0.2 cm/s; ⑶ 通訊發(fā)射站：振動(dòng)速度不超過(guò)1.5 cm/s; ⑷ 觀景平臺(tái)：振動(dòng)速度不超過(guò)2.5 cm/s; ⑸ 醫(yī)療中心和行政中心辦公樓：振動(dòng)速度不超 過(guò)2.5 cm/s; ⑹ 北區(qū)變電站：振動(dòng)速度不超過(guò)0.5 cm/s; ⑺ SEP水箱：振動(dòng)速度不超過(guò)1.5 cm/s; ⑻ 微波站：振動(dòng)速度不超過(guò)1.5 cm/s; ⑼ 水管支墩：振動(dòng)速度不超過(guò)12 cm/s。

　　3 開(kāi)挖爆破控制措施研究

　　在核電站這個(gè)特殊地理環(huán)境中進(jìn)行地下工程爆 破，核島對(duì)爆破振動(dòng)有更高和更特殊的要求。為絕對(duì) 保證爆破振動(dòng)不引起核島的停堆事故和對(duì)其他核電 建筑物的損害，對(duì)施工爆破控制措施進(jìn)行了研究，通 過(guò)爆破試驗(yàn)得到適合該工程條件的地震波最大峰值 加速度、速度轉(zhuǎn)播衰減規(guī)律和合理的起爆段間時(shí)差， 據(jù)此確定本工程的施工爆破實(shí)施方案，按照核電的要 求，嚴(yán)格控制振動(dòng)影響在安全閾值的70%以下[8] 。

　　3.1 爆破安全試驗(yàn)

　　爆破安全試驗(yàn)的主要目的為通過(guò)對(duì)本次爆破試 驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行回歸分析，得到適合該工程條件的 3 條測(cè)試方向地震波最大峰值加速度和速度轉(zhuǎn)播衰減 規(guī)律和合理的起爆段間時(shí)差，為爆破方案的制定提供 初步依據(jù)。爆破試驗(yàn)提供的工程區(qū)衰減規(guī)律如下： 加速度衰減規(guī)律： a 水平=20.26( Q3 /R)1.75，r 2 =0.95 a 垂直=13.86( Q3 /R)1.66，r 2 =0.94 速度衰減規(guī)律： V 水平=199.53( Q3 /R)1.75，r 2 =0.93 V 垂直=87.56( Q3 /R)1.56，r 2 =0.92 式中：V為質(zhì)點(diǎn)峰值速度(cm/s);a 為質(zhì)點(diǎn)峰值加速度 (g);Q 為最大段藥量(kg);R 為測(cè)點(diǎn)到藥包中心距離 (m);r為相關(guān)系數(shù)。

　　3.2 施工爆破振動(dòng)控制設(shè)計(jì)

　　為了確保核電站及其建構(gòu)筑物的絕對(duì)安全，在施 工前依據(jù)試驗(yàn)提供的工程區(qū)衰減規(guī)律對(duì)爆破設(shè)計(jì)進(jìn) 行爆破振動(dòng)計(jì)算和校核，確定安全的單響藥量，并根 據(jù)每天、每次的監(jiān)測(cè)結(jié)果調(diào)整裝藥量。 運(yùn)用衰減規(guī)律公式對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行反算，檢驗(yàn)其對(duì)核電各關(guān)鍵點(diǎn)產(chǎn)生的振動(dòng)加速度或振動(dòng)速度，對(duì)進(jìn) 入主隧道Ⅱ、Ⅲ級(jí)圍巖全斷面爆破安全進(jìn)行了分析。 根據(jù)分析結(jié)果，所有關(guān)鍵點(diǎn)的振動(dòng)加速度或速度均在 安全允許范圍內(nèi)，能夠滿足核電安全要求。

　　4 核電站供水管線保護(hù)措施研究

　　在進(jìn)入隧道洞口正上方有一輸水管線橫穿隧道 拱頂。水管距隧道洞口18 m，其4# 水泥鎮(zhèn)墩基礎(chǔ)正坐 于隧道拱頂3.2 m處。進(jìn)入隧道洞口段施工可能對(duì)輸 水管道安全構(gòu)成威脅。 影響輸水管道變形的主要因素為，由于洞內(nèi)爆破 振動(dòng)和水管正下方因隧道開(kāi)挖形成臨空面后可能引 起的地表下沉，如果振動(dòng)和下沉超過(guò)水管接頭的允許范圍，接頭處將會(huì)開(kāi)裂漏水。管線破壞的可能形式主 要是因變形過(guò)大造成水管開(kāi)裂漏水。在方案研究中 主要從爆破振動(dòng)藥量控制和防止水管下沉控制方面 采取了謹(jǐn)慎的措施。 根據(jù)核電運(yùn)行提出的安全指標(biāo)，水管的振動(dòng)安全 控制標(biāo)準(zhǔn)為振速小于12 cm/s;水管鎮(zhèn)墩基礎(chǔ)的沉降標(biāo) 準(zhǔn)為不超過(guò)3 mm。

　　4.1 施工方案及措施

　　遵循“預(yù)支護(hù)、短進(jìn)尺、弱爆破、快封閉，嚴(yán)控制， 勤觀測(cè)”的原則，分臺(tái)階打小導(dǎo)洞開(kāi)挖進(jìn)入隧道過(guò)供 水管線段[1] 。

　　4.1.1 加強(qiáng)洞內(nèi)支護(hù)

　　采用復(fù)合式襯砌，爆破開(kāi)挖前用直徑 f 42，長(zhǎng)度 3.5 m，間排距0.4 m的超前小導(dǎo)管注漿，沿開(kāi)挖輪廓線 以 14°的外插角，向開(kāi)挖面前方較差圍巖中打入小鋼 管并進(jìn)行注漿，形成對(duì)前方圍巖的預(yù)錨固。在提前形 成的圍巖錨固圈的保護(hù)下進(jìn)行爆破開(kāi)挖，各項(xiàng)爆破參 數(shù)嚴(yán)格按照制定的爆破方案進(jìn)行確定。掛鋼筋網(wǎng)并 初噴混凝土，架立縱向間距 0.5 m 的鋼拱架，最后在隧 道開(kāi)挖一定里程后進(jìn)行鋼筋混凝土襯砌施工。

　　4.1.2 加強(qiáng)鎮(zhèn)墩位移監(jiān)測(cè)和洞內(nèi)圍巖沉降收斂觀測(cè)

　　為了隨時(shí)掌握供水管線鎮(zhèn)墩沉降數(shù)據(jù)，在鎮(zhèn)墩附 近布設(shè)9個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)。每天對(duì)爆破前后的觀測(cè)數(shù)據(jù) 進(jìn)行及時(shí)分析，為下一次的爆破開(kāi)挖提供設(shè)計(jì)依據(jù)， 動(dòng)態(tài)掌控鎮(zhèn)墩沉降情況。 在隧道內(nèi)開(kāi)挖初支護(hù)表面每3 m斷面沿洞壁設(shè)置 3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，測(cè)量圍巖沉降和水平收斂并及時(shí)分析，如 圍巖變形速度過(guò)快，則應(yīng)及時(shí)修改支護(hù)方案。

　　4.1.3 供水管線鎮(zhèn)墩加固

　　首先在進(jìn)入隧道洞內(nèi)拱頂向上打 f 45 注漿小導(dǎo) 管，間排距0.8 m×0.8 m，沿洞軸方向水平傾角70°~80°。 水泥漿液的水灰比取 1∶2，注漿壓力控制在 1 MPa，在 超前小導(dǎo)管尾部焊接直徑 6 mm 的鋼筋加勁，確保注 漿效果。通過(guò)洞內(nèi)注漿小導(dǎo)管加固拱頂較深范圍的 巖層，提高鎮(zhèn)墩底部地基的整體強(qiáng)度。 其次在洞外供水管線鎮(zhèn)墩下部坡面上打 f 45 注漿小導(dǎo)管，間排距為 0.8 m×0.8 m，水平傾角 30°，垂直 坡面，基本能夠達(dá)到阻止鎮(zhèn)墩產(chǎn)生位移的目的。

　　4.2 隧道圍巖穩(wěn)定計(jì)算分析

　　采用彈塑性有限元法對(duì)進(jìn)入隧道過(guò)供水管線段 進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，同時(shí)模擬隧道開(kāi)挖支護(hù)過(guò)程[9] 。計(jì)算 模型邊界采用 5 倍的洞徑長(zhǎng)度。隧道覆蓋層厚僅為 4.7 m，左右兩側(cè)巖層厚取 38 m，下部巖層厚取 40 m。 模型考慮隧道頂部鎮(zhèn)墩及其兩側(cè)各 2個(gè)支墩，核電站 供水管線的作用折算為荷載直接加在鎮(zhèn)墩及支墩上。 計(jì)算工況考慮未支護(hù)和支護(hù)后，由計(jì)算結(jié)果可 知，如果開(kāi)挖時(shí)不進(jìn)行支護(hù)，拱頂兩側(cè)將形成較大范 圍的塑性區(qū)，并一直延伸至地面，因此拱頂可能發(fā)生 坍塌危險(xiǎn)，鎮(zhèn)墩也將發(fā)生沉陷，直接影響到拱頂核電 站供水管線的安全。隧道開(kāi)挖過(guò)程中同時(shí)按設(shè)計(jì)進(jìn) 行超前小導(dǎo)管注漿和支護(hù)，圍巖塑性區(qū)范圍明顯減 小，僅在拱腳部位出現(xiàn)較小范圍塑性區(qū)。

　　4.3 保護(hù)措施實(shí)施效果評(píng)價(jià)

　　進(jìn)入隧道施工后對(duì)鎮(zhèn)墩及洞內(nèi)圍巖的觀測(cè)分析 表明大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)站工程在淺埋土質(zhì)軟巖隧道 穿越供水管線鎮(zhèn)墩施工中，很好地應(yīng)用了爆破振動(dòng)控 制、測(cè)量監(jiān)測(cè)控制、鋼拱架支撐及噴錨支護(hù)、注漿小導(dǎo) 管加固等多種控制技術(shù)措施。充分發(fā)揮并有機(jī)結(jié)合 各種施工工藝的不同優(yōu)點(diǎn)，抑制供水管線鎮(zhèn)墩產(chǎn)生毫 米級(jí)位移，確保核電供水管線鎮(zhèn)墩的安全，順利通過(guò) 了進(jìn)入隧道供水管線段施工。

　　5 結(jié)論

　　⑴ 爆破試驗(yàn)監(jiān)測(cè)初步確定中微子試驗(yàn)站隧道爆 破開(kāi)挖振動(dòng)衰減規(guī)律，為隧道爆破設(shè)計(jì)提供了初步依 據(jù)。根據(jù)嶺澳核電站一期、二期工程經(jīng)驗(yàn)，大亞灣中微 子實(shí)驗(yàn)站隧道爆破開(kāi)挖時(shí)，核島主體結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制 標(biāo)準(zhǔn)定為 0.01g，TB 廠房的振動(dòng)速度不超過(guò) 0.2 cm/s， 同時(shí)提出了其他部位適合本工程的開(kāi)挖爆破監(jiān)測(cè)控 制標(biāo)準(zhǔn)，能夠滿足核設(shè)施的安全要求，并獲得了國(guó)家 核安全局的批準(zhǔn)。

　　⑵ 通過(guò)對(duì)大亞灣核電站、嶺澳一期、二期核電站 核島附近的大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)站工程地下隧道及實(shí) 驗(yàn)廳施工爆破中對(duì)核電站安全運(yùn)行的影響進(jìn)行研究， 確定了合適的爆破參數(shù)和技術(shù)措施，運(yùn)用衰減規(guī)律公 式對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行反算，檢驗(yàn)其對(duì)核電各關(guān)鍵點(diǎn)產(chǎn)生 的振動(dòng)加速度或振動(dòng)速度，根據(jù)分析結(jié)果，所有關(guān)鍵 點(diǎn)的振動(dòng)加速度或速度均在安全允許范圍內(nèi)，能夠滿 足核電安全要求。

　　⑶ 對(duì)淺埋土質(zhì)進(jìn)入隧道穿越核電站技術(shù)供水管 線鎮(zhèn)墩技術(shù)措施進(jìn)行了研究，提出了爆破振動(dòng)控制、 測(cè)量監(jiān)測(cè)控制、鋼拱架支撐及噴錨支護(hù)、注漿小導(dǎo)管加 固等多種控制技術(shù)措施，實(shí)際施工中根據(jù)觀測(cè)結(jié)果，鎮(zhèn) 墩最大累計(jì)下沉量3 mm，隧洞內(nèi)拱頂下沉量2 mm，最 大水平收斂值 0.14 mm，掌子面爆破對(duì)鎮(zhèn)墩的振動(dòng)影 響不超過(guò)規(guī)定閾值的10%，確保了核電供水管線鎮(zhèn)墩 的安全，表明技術(shù)措施是有效和可靠的。

　　⑷ 在隧道爆破施工過(guò)程中，對(duì)隧道內(nèi)圍巖及隧 道外鎮(zhèn)墩、邊坡和核島等主要建筑物進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)和 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)，確保施工引起的變形和振動(dòng)影響在安 全范圍以內(nèi)，嚴(yán)格控制了振動(dòng)影響在安全閾值的70% 以下。

　　⑸ 目前國(guó)內(nèi)外很少有在已運(yùn)行核電站附近進(jìn)行 地下工程建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)可循，本工程的順利實(shí)施為此類 工程積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，為中國(guó)開(kāi)展中微子實(shí)驗(yàn)研究 提供了一個(gè)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)運(yùn)行以來(lái)取得了重大成功，大 亞灣中微子團(tuán)隊(duì)獲得了“基礎(chǔ)物理學(xué)突破獎(jiǎng)”[10] 。

　　參 考 文 獻(xiàn)

　　[1] 史仁杰，柴志陽(yáng)，翟利軍，等. 大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)站 建設(shè)配套工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R]. 鄭州：黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè) 計(jì)有限公司，2012.

　　[2] 王貽芳 . 大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)——小中見(jiàn)大[J]. 現(xiàn)代物理 知識(shí)，2012，24(3)：3-4.

　　[3] 胡偉華 . 中國(guó)核電站運(yùn)行安全性分析[J]. 產(chǎn)業(yè)與科技論 壇，2017，16(21)：81-82.

　　[4] 馬華原，龍?jiān)矗�郭�?. 田灣核電站基礎(chǔ)開(kāi)挖爆破振動(dòng)檢測(cè) 與數(shù)據(jù)分析[J]. 爆破，2015，32(3)：85-90.

　　作者：翟利軍，吉曉紅