钢筋混凝土支撑围护系统爆破起爆网路研究

叶斌元

浙江宁波京安爆破工程有限公司，浙江省 宁波市 315200

钢筋混凝土支撑围护系统爆破起爆网路研究

叶斌元

浙江宁波京安爆破工程有限公司，浙江省 宁波市 315200

本文从钢筋混凝土支撑围护系统爆破起爆网路的构成、初步设计、延时控制以及导爆管雷管的准爆性分析了网路的可靠性，并进行了实际应用，有助于这类控制爆破拆除工程的设计和施工。

起爆网路；钢筋混凝土支撑围护系统；拆除爆破

initating circuit; reinforced concrete braces system; demolition blasting

1 引言

钢筋混凝土支撑控制爆破拆除起爆网路一般分电起爆系统和非电起爆系统两类。由于钢筋混凝土支撑的控爆拆除多在人群密集的城市里进行，故受各种杂散电流、射频电流、静电、感应电以及雷电等的影响较多，相对而言，采用非电起爆系统比较安全。

由于钢筋混凝土支撑围护系统面积大、周围建筑林立、需保护设施比较多，为避免在起爆时因起爆网路出现问题而造成网路被炸断导致盲炮情况发生，降低因反复连接网路和起爆而影响周围需保护设施等安全，敷设网路前必须对起爆网路进行可靠性计算与分析，以便选择可靠度相对较高的起爆网路进行实施。同时，为尽量减少爆破危害效应对周围设施的不良影响，必须采取合适、可靠的起爆网路以保证拆除爆破的安全、顺利实施。为此，必须对网路的可靠度进行研究。

2 网路可靠度研究[1][2][3]

由于导爆管雷管无法用仪表检测，当其准爆率达不到100%时，无法判定哪一个雷管拒爆。当不合格产品进入网路后，它们对网路顺利起爆的完成将产生不同程度的影响。所以，在网路设计中必须采取适当的安全储备方式，提高网路的设计可靠度，保证网路能可靠地起爆。

设计可靠度（Rs）是指接力起爆网路在网路正常设计、正常敷设和正常使用的条件下，完成预定功能的概率。在网路设计、敷设和使用中人为的过失（采用过期起爆元件、网路漏接、错接等），不在设计可靠度考虑范围内。

2.1 塑料导爆管[4]

塑料导爆管是一种内壁涂有混合炸药粉末的塑料软管。外径为(2.95±0.15)mm，内径为(1.40±0.10)mm。混合炸药：91%奥克托金+9%铝粉，药量：14～16mg/m（图1）。塑料导爆管的传爆速度≥1600m/s。主要用于起爆工业火雷管或作为塑料导爆管非电雷管的脚线或作为传爆网路连接线。

图1 塑料导爆管结构示意图

2.2 网路元件组成及符号表示

导爆管非电起爆网路由四种元件组成，即起爆元件、传爆元件、连接元件和激发元件，其中连接元件可用组合雷管或传爆接头，但因毫秒延期传爆接头目前尚未投入使用，所以孔外接力式网路中的连接元件多用毫秒延期导爆管雷管。网路元件组成及符号见表1[5]。

2.3 爆破网路的初步设计

串联法：导爆管的串联网路如图2所示，即把各起爆元件依次串联在传爆元件的传爆雷管上，每个传爆雷管的爆炸就完全可以击发与其联接的分支导爆管。

并联法：导爆管并联起爆网路的联接如图3所示，即把炮孔或药室中非电毫秒雷管用一根导爆管延伸出来，然后把数根延伸出来的导爆管用连通管或传爆雷管并在一起。

簇联法：传爆元件的一端联接击发元件，另一端的传爆雷管外表周围各支导爆管（即起爆元件），如图4所示。簇联支导爆管与传爆雷管多用工业胶布缠裹。簇联法为并联法的一种形式。

并串联法：并联网路与串联网路的结合组成并串联网路，如图5所示。

图2 串联连接网路

图3 并联连接网路

图4 簇联连接网路

图5 并串联连接网路

表1 起爆网路组成元件及符号

2.4 导爆管起爆网路的延时

典型的导爆管网路，必须通过使用非电延期雷管才能实现微差爆破。导爆管起爆的延期网路，一般分为孔内延期网路、孔外延期网路和孔内外联合延期网路三种。

孔内延期网路：在这种网路中传爆雷管（传爆元件）全用瞬发非电雷管，而装入炮孔内的起爆雷管（起爆元件）是根据实际需要使用不同段别的延期非电雷管。当干线导爆管被击发后，干线上各传爆瞬发非电雷管顺序爆炸，相继引爆各炮孔中的起爆元件，通过孔内各起爆雷管的延期后，实现微差爆破。

由于非电导爆管毫秒延期雷管的段别有限，目前国内导爆管毫秒延期雷管的段别不超过30段，因而本延期网路只适合于每次爆破规模较小的爆破作业。当然随着电子延期雷管的出现，孔内延期网路将会得到很大的发展。

孔外延期网路：在这种网路中炮孔内的起爆非电雷管用瞬发非电雷管，而网路中的传爆雷管按实际需要用延期非电雷管。这种网路可以节约成本，但安全性差，常常会出现先爆网路差生的飞石、冲击波将后爆网路炸断现象。因而必须采取措施，比如采用直接覆盖措施以保护起爆网路不被破坏。由于安全性差，故这种网路也不适合大规模爆破作业。

孔内外联合延期网路：这种网路是在炮孔内和炮孔外皆装延期雷管，靠延期雷管来实现孔内外共同延期。一般在孔内装入高段别延期雷管，在孔外用低段别延期雷管进行微差爆破，以控制爆破震动、空气冲击波的危害。这种网路可适合不同作业环境，能够满足大规模爆破作业需要。

2.5 导爆管雷管的准爆率

工厂制造出的导爆管非电雷管，总与一定长度的塑料导爆管相连，因此常成为“导爆管雷管”或“组合雷管”。导爆管雷管的准爆率（p）等于多大，不同文献说法不一。有的文献提出p=86.09%，有些单位实测为p=90%以上或p=96.12%（置信度为0.95时）。由国家标准规定的导爆管雷管出厂检验标准，应用可靠性数学中的矩估计法可知，导爆管雷管的准爆率不低于39/40即p=97.5%。

2.6 起爆网路系统可靠性的计算与分析

2.6.1 起爆网路系统可靠性的计算原则[6][9]

根据可靠性理论，计算起爆网路系统的可靠性，首先应根据起爆元件或起爆单元在起爆网路内完成起爆任务的功能关系，绘制出起爆网路系统的可靠性逻辑图；然后，根据逻辑图计算起爆网路的可靠度。对于一定形式的起爆网路系统，整个网路系统的可靠性是由组成网路系统的所有各分系统中可靠性最小的分支系统决定的。因此只需要画出各分支系统中最后一个最小分支（或炮孔）的可靠性逻辑图，其可靠度在所有分支系统中最小，该最小可靠度即代表整个网路系统的可靠度。图6、图7分别为单式导爆管雷管、加强导爆管雷管起爆系统可靠性逻辑图。

2.6.2 起爆网路系统可靠度的数学模型

根据爆破拆除初步设计的起爆网路系统的最小分支系统可靠性逻辑图，得到起爆网路可靠度的计算模型[7][10]。

1）单式导爆管雷管起爆网路可靠度数学模型

2）加强导爆管雷管起爆网路可靠度数学模型

式中，Rs为起爆网路的可靠度；Rj为导爆管雷管与导爆管传爆结点的可靠度，根据文献[8]，Rj=0.9943；r为导爆管雷管的可靠度，y=0.9612；n为导爆管起爆网路内最小分支传爆结点的阶数（个数）。

2.6.3 起爆网路系统可靠度的计算

将已知数据带入（1）、（2）式，对上述起爆网路系统可靠度进行计算。

1） 单式导爆管雷管起爆网路可靠度（n=3）：Rs=0.8343

2） 加强导爆管雷管起爆网路可靠度（n=4）：Rs=0.9285

图6 单式导爆管雷管起爆网路

假设导爆管传爆可靠度为1，每孔内单发雷管、不考虑其它因素对网路可靠度的影响，准爆可靠度用下式表示：

式中，p0为单个雷管的准爆率，p0≥97.5%；n为雷管排数；m为每排雷管数；v为每个结点上传爆雷管数量。

由上式可知，图7所示的爆破网路随着每个结点传爆雷管数v的增加，网路可靠度提高；随着网路排数n和每排雷管数m的增加，网路可靠度逐渐下降，为提高网路的可靠度，结点上常用双发或多发传爆雷管。

3 实际应用

在钢筋混凝土支撑围护结构爆破拆除的实际施工中，为赶工期，抢进度，在各方面安全满足要求的情况下，目前发展为对同一层支撑结构，尽量采取一次性爆破拆除措施。这样减少了爆破作业次数，从而降低了爆破作业对其他工种施工的影响，也降低了多次爆破作业所带来的风险。在实际施工中，采用较普遍的为孔内高段延期孔外低段微差起爆网路。即在孔内装入HS-4半秒延期雷管进行高段延期，在孔外可用MS-5、6、7、8等毫秒延期雷管微差加强雷管起爆（即用2发雷管绑扎网路），便可满足施工要求。

[1]范磊，高振儒，郭涛等. 钢筋混凝土支撑爆破拆除起爆网路可靠性研究.爆破，2005，Vol.22 (4): 88～91

[2]张敢生，官永军等. 南芬露天铁矿非电起爆网路系统可靠性研究.工程爆破，2004，Vol.10 (1): 77～81

[3]赵根. 非电接力起爆网路技术可靠度评价.爆破，2001（增刊）: 88～90

[4]黄宝明. 塑料导爆管非电起爆系统新技术的应用. 广西水利水电，1994 (1): 5～9

[5]钮强，张敢生. 常用几种非电起爆元件及传爆节点可靠度的确定.爆破器材，1991，Vol.20 (3): 5～7

[6]张文煊. 非电接力式起爆网路设计的可靠性原理.北京：冶金工业出版社，1992,9

[7]李学伟. 工程可靠性数学基础.西安：山西科学技术出版社，1989

[8]张立国，于亚伦，费鸿禄. 导爆管复式交叉起爆网路可靠性分析及应用.爆破，2003，Vol.20 (3): 5～8

[9]余永强，杨小林等. 双向及多点激发起爆网络可靠度分析. 辽宁工程技术大学学报，2004，Vol.23 (5): 638～640

[10]房泽法. 导爆管雷管孔内外微差爆破网路的研究. 武汉理工大学学报，2001 (7): 70～72

Research on Initiating Circuit of Demolition Blasting Reinforced Concrete Braces System

Ye Binyuan
(Zhejiang Ningbo Jingan Blasting Engineering Co., Ltd 315200)

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In this paper, Reliability of initating circuit is introduced, based on composition of the initating circuit of demolition blasting reinforced concrete braces system, design essentials, delay blasting and reliability of initiating circuit. And it is used to the construction processes engineering.That can be referred and applied for similar project.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.08.051

叶斌元（1982—），男；宁波：浙江宁波京安爆破工程有限公司工程师、总经理助理。