摘 要：為滿足核電站安全運行要求，結合大亞灣中微子地下實驗站工程建設項目，通過對核電站有關建筑物的爆破監測控制標準進行研究，提出了爆破振動控制、測量監測控制、超前注漿小導管、鋼拱架支撐及噴錨支護等多種控制技術措施。通過爆破 試驗驗證，設計提出的技術措施有效解決了工程建設對核電站的安全運行影響，目前工程已建成并投運，建設期沒有出現過影響 核電站安全運行的突發事件。

　　關鍵詞：核電站;安全運行;爆破控制;保護措施;供水管線

　　1 概述

　　大亞灣反應堆中微子實驗站土建配套工程位于 深圳大鵬半島南側、大亞灣核電站以及嶺澳核電站的 北部中低山-丘陵區，地面高程一般為60~450 m，實驗 站由5個地下實驗大廳和連接這些廳室的隧道組成。 1# 和 2# 實驗廳分別離 大亞灣核電站和嶺澳核電站最近，稱作近點;3號實驗 廳距 2個核電站最遠，又稱遠點。連接隧道按功能分 為進入隧道、施工隧道和主隧道，總長度約 3 152 m。 4# 廳(水凈化廳)設在主隧道交會處。在 1# 、2# 實驗廳 各放置2個中微子探測器，3號實驗廳放置4個中微子 探測器。5 號實驗廳用于實驗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工藝探討

　　本工程不同于一般的地下工程，它是作為測量世 界上最小粒子中微子的振蕩參數 q 13的實驗室[2] ，對 安全、環境等要求很高，并且中微子實驗站工程距離 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 行[3] ，保證實驗站工程順利進行，使中微子實驗能盡 早、順利地進行具有十分重要的意義。本文對核島等建筑物的爆破振動控制和輸水管 線的安全防護措施2個主要問題進行研究。

　　2 核電站振動安全要求

　　核電站核島以質點峰值加速度為控制標準，核電 站其它地面建筑物以質點峰值振動速度為控制標準。 根據大亞灣核電站相關資料，核電站核島允許質點峰 值加速度 0.01g;根據該工程附近地面建筑物結構情況，依據《爆破安全規程》規定，結合已建水電站地下 廠房、核電站、地鐵等工程爆破振動監測成果[4-7] ，按 照核電運營單位提供的資料，極易遭受爆破振動影響 的核電設施為：核島、TB廠房、SEP水箱、觀景平臺、洞 頂水管以及高壓輸電線塔等。

　　根據嶺澳核電站一期、 二期工程爆破施工振動控制要求以及爆破試驗結果， 結合核電運營單位提出的安全指標，爆破監測的控制 標準[2] 為： ⑴ 核島：振動加速度不超過0.01g; ⑵ TB廠房：振動速度不超過0.2 cm/s; ⑶ 通訊發射站：振動速度不超過1.5 cm/s; ⑷ 觀景平臺：振動速度不超過2.5 cm/s; ⑸ 醫療中心和行政中心辦公樓：振動速度不超 過2.5 cm/s; ⑹ 北區變電站：振動速度不超過0.5 cm/s; ⑺ SEP水箱：振動速度不超過1.5 cm/s; ⑻ 微波站：振動速度不超過1.5 cm/s; ⑼ 水管支墩：振動速度不超過12 cm/s。

　　3 開挖爆破控制措施研究

　　在核電站這個特殊地理環境中進行地下工程爆 破，核島對爆破振動有更高和更特殊的要求。為絕對 保證爆破振動不引起核島的停堆事故和對其他核電 建筑物的損害，對施工爆破控制措施進行了研究，通 過爆破試驗得到適合該工程條件的地震波最大峰值 加速度、速度轉播衰減規律和合理的起爆段間時差， 據此確定本工程的施工爆破實施方案，按照核電的要 求，嚴格控制振動影響在安全閾值的70%以下[8] 。

　　3.1 爆破安全試驗

　　爆破安全試驗的主要目的為通過對本次爆破試 驗觀測結果進行回歸分析，得到適合該工程條件的 3 條測試方向地震波最大峰值加速度和速度轉播衰減 規律和合理的起爆段間時差，為爆破方案的制定提供 初步依據。爆破試驗提供的工程區衰減規律如下： 加速度衰減規律： 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為質點峰值速度(cm/s);a 為質點峰值加速度 (g);Q 為最大段藥量(kg);R 為測點到藥包中心距離 (m);r為相關系數。

　　3.2 施工爆破振動控制設計

　　為了確保核電站及其建構筑物的絕對安全，在施 工前依據試驗提供的工程區衰減規律對爆破設計進 行爆破振動計算和校核，確定安全的單響藥量，并根 據每天、每次的監測結果調整裝藥量。 運用衰減規律公式對爆破參數進行反算，檢驗其對核電各關鍵點產生的振動加速度或振動速度，對進 入主隧道Ⅱ、Ⅲ級圍巖全斷面爆破安全進行了分析。 根據分析結果，所有關鍵點的振動加速度或速度均在 安全允許范圍內，能夠滿足核電安全要求。

　　4 核電站供水管線保護措施研究

　　在進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# 水泥鎮墩基礎正坐 于隧道拱頂3.2 m處。進入隧道洞口段施工可能對輸 水管道安全構成威脅。 影響輸水管道變形的主要因素為，由于洞內爆破 振動和水管正下方因隧道開挖形成臨空面后可能引 起的地表下沉，如果振動和下沉超過水管接頭的允許范圍，接頭處將會開裂漏水。管線破壞的可能形式主 要是因變形過大造成水管開裂漏水。在方案研究中 主要從爆破振動藥量控制和防止水管下沉控制方面 采取了謹慎的措施。 根據核電運行提出的安全指標，水管的振動安全 控制標準為振速小于12 cm/s;水管鎮墩基礎的沉降標 準為不超過3 mm。

　　4.1 施工方案及措施

　　遵循“預支護、短進尺、弱爆破、快封閉，嚴控制， 勤觀測”的原則，分臺階打小導洞開挖進入隧道過供 水管線段[1] 。

　　4.1.1 加強洞內支護

　　采用復合式襯砌，爆破開挖前用直徑 f 42，長度 3.5 m，間排距0.4 m的超前小導管注漿，沿開挖輪廓線 以 14°的外插角，向開挖面前方較差圍巖中打入小鋼 管并進行注漿，形成對前方圍巖的預錨固。在提前形 成的圍巖錨固圈的保護下進行爆破開挖，各項爆破參 數嚴格按照制定的爆破方案進行確定。掛鋼筋網并 初噴混凝土，架立縱向間距 0.5 m 的鋼拱架，最后在隧 道開挖一定里程后進行鋼筋混凝土襯砌施工。

　　4.1.2 加強鎮墩位移監測和洞內圍巖沉降收斂觀測

　　為了隨時掌握供水管線鎮墩沉降數據，在鎮墩附 近布設9個沉降觀測點。每天對爆破前后的觀測數據 進行及時分析，為下一次的爆破開挖提供設計依據， 動態掌控鎮墩沉降情況。 在隧道內開挖初支護表面每3 m斷面沿洞壁設置 3個觀測點，測量圍巖沉降和水平收斂并及時分析，如 圍巖變形速度過快，則應及時修改支護方案。

　　4.1.3 供水管線鎮墩加固

　　首先在進入隧道洞內拱頂向上打 f 45 注漿小導 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 超前小導管尾部焊接直徑 6 mm 的鋼筋加勁，確保注 漿效果。通過洞內注漿小導管加固拱頂較深范圍的 巖層，提高鎮墩底部地基的整體強度。 其次在洞外供水管線鎮墩下部坡面上打 f 45 注漿小導管，間排距為 0.8 m×0.8 m，水平傾角 30°，垂直 坡面，基本能夠達到阻止鎮墩產生位移的目的。

　　4.2 隧道圍巖穩定計算分析

　　采用彈塑性有限元法對進入隧道過供水管線段 進行穩定計算，同時模擬隧道開挖支護過程[9] 。計算 模型邊界采用 5 倍的洞徑長度。隧道覆蓋層厚僅為 4.7 m，左右兩側巖層厚取 38 m，下部巖層厚取 40 m。 模型考慮隧道頂部鎮墩及其兩側各 2個支墩，核電站 供水管線的作用折算為荷載直接加在鎮墩及支墩上。 計算工況考慮未支護和支護后，由計算結果可 知，如果開挖時不進行支護，拱頂兩側將形成較大范 圍的塑性區，并一直延伸至地面，因此拱頂可能發生 坍塌危險，鎮墩也將發生沉陷，直接影響到拱頂核電 站供水管線的安全。隧道開挖過程中同時按設計進 行超前小導管注漿和支護，圍巖塑性區范圍明顯減 小，僅在拱腳部位出現較小范圍塑性區。

　　4.3 保護措施實施效果評價

　　進入隧道施工后對鎮墩及洞內圍巖的觀測分析 表明大亞灣中微子實驗站工程在淺埋土質軟巖隧道 穿越供水管線鎮墩施工中，很好地應用了爆破振動控 制、測量監測控制、鋼拱架支撐及噴錨支護、注漿小導 管加固等多種控制技術措施。充分發揮并有機結合 各種施工工藝的不同優點，抑制供水管線鎮墩產生毫 米級位移，確保核電供水管線鎮墩的安全，順利通過 了進入隧道供水管線段施工。

　　5 結論

　　⑴ 爆破試驗監測初步確定中微子試驗站隧道爆 破開挖振動衰減規律，為隧道爆破設計提供了初步依 據。根據嶺澳核電站一期、二期工程經驗，大亞灣中微 子實驗站隧道爆破開挖時，核島主體結構的振動控制 標準定為 0.01g，TB 廠房的振動速度不超過 0.2 cm/s， 同時提出了其他部位適合本工程的開挖爆破監測控 制標準，能夠滿足核設施的安全要求，并獲得了國家 核安全局的批準。

　　⑵ 通過對大亞灣核電站、嶺澳一期、二期核電站 核島附近的大亞灣中微子實驗站工程地下隧道及實 驗廳施工爆破中對核電站安全運行的影響進行研究， 確定了合適的爆破參數和技術措施，運用衰減規律公 式對爆破參數進行反算，檢驗其對核電各關鍵點產生 的振動加速度或振動速度，根據分析結果，所有關鍵 點的振動加速度或速度均在安全允許范圍內，能夠滿 足核電安全要求。

　　⑶ 對淺埋土質進入隧道穿越核電站技術供水管 線鎮墩技術措施進行了研究，提出了爆破振動控制、 測量監測控制、鋼拱架支撐及噴錨支護、注漿小導管加 固等多種控制技術措施，實際施工中根據觀測結果，鎮 墩最大累計下沉量3 mm，隧洞內拱頂下沉量2 mm，最 大水平收斂值 0.14 mm，掌子面爆破對鎮墩的振動影 響不超過規定閾值的10%，確保了核電供水管線鎮墩 的安全，表明技術措施是有效和可靠的。

　　⑷ 在隧道爆破施工過程中，對隧道內圍巖及隧 道外鎮墩、邊坡和核島等主要建筑物進行變形監測和 爆破振動監測，確保施工引起的變形和振動影響在安 全范圍以內，嚴格控制了振動影響在安全閾值的70% 以下。

　　⑸ 目前國內外很少有在已運行核電站附近進行 地下工程建設的經驗可循，本工程的順利實施為此類 工程積累了寶貴的經驗，為中國開展中微子實驗研究 提供了一個平臺，實驗運行以來取得了重大成功，大 亞灣中微子團隊獲得了“基礎物理學突破獎”[10] 。

　　參 考 文 獻

　　[1] 史仁杰，柴志陽，翟利軍，等. 大亞灣反應堆中微子實驗站 建設配套工程初步設計報告[R]. 鄭州：黃河勘測規劃設 計有限公司，2012.

　　[2] 王貽芳 . 大亞灣中微子實驗——小中見大[J]. 現代物理 知識，2012，24(3)：3-4.

　　[3] 胡偉華 . 中國核電站運行安全性分析[J]. 產業與科技論 壇，2017，16(21)：81-82.

　　[4] 馬華原，龍源，郭濤 . 田灣核電站基礎開挖爆破振動檢測 與數據分析[J]. 爆破，2015，32(3)：85-90.

　　作者：翟利軍，吉曉紅