数码电子雷管在城市地铁基坑爆破施工中应用

2014-12-12张勇刘刚

中国科技纵横 2014年13期

关键词：雷管燃气管数码

张勇刘刚

(深圳市和利爆破技术工程有限公司,广东深圳 518034)

数码电子雷管在城市地铁基坑爆破施工中应用

张勇刘刚

(深圳市和利爆破技术工程有限公司,广东深圳 518034)

近几年随着数码电子雷管技术的不断成熟，在地铁石方爆破施工中逐步引入该项技术，对周边环境的安全影响得到了改善，避免采用机械或静态破碎方法施工，施工进度加快，同时施工成本降低。本文介绍了数码电子雷管在城市地铁基坑爆破施工中成功应用。

爆破振动数码雷管

1 工程概况

深圳市城市轨道交通11号线工程福永站～地下-高架区间分界段位于宝安大道下，基坑深17m，设计采取明挖法。周边环境非常复杂，施工场地两侧有许多厂房、办公楼和以及给水、电信、电力、燃气等管线，其中DN500次高压(1.6Mpa)燃气管道距基坑边最近距离只有12m，埋深约1.86～2.39m，要求振速控制在2cm/s以内，是影响施工设计控制的重点。该工程开挖方量约7万m3，工期紧，环境复杂，对爆破振动控制要求非常严格，采用常规爆破开挖方式无法满足振动控制的需要。(见图1)

2 数码电子雷管控制爆破技术特点

数码电子雷管是一种可以任意调节并实现精确延期发火时间的新型电雷管，延期精度可以达到1ms，同时具有很高的安全性。

(1)数码电子雷管除非通过专业设备，否则即使采用暴力手段也不能起爆，因此大大提高运输、使用的安全性；特别是城市地区人员环境较为复杂，安全性高。

(2)延时精度高，0～100ms，偏差小于1ms，延时时间可调，可在0～16s范围任意设置时差，便于根据现场情况优化起爆网络。

(3)网络可查，通过铱钵表可以查出具体每发雷管的状态，确保每个炮孔按设计时差起爆，减少盲炮出现，利于现场安全管理。

(4)采用电子雷管起爆，不但能起到降低单响药量的作用，还能起到波峰叠加干扰降振的效果，有利于控制爆破振动。

(5)相比普通雷管，可以增加一次爆破规模。

图1 环境平面示意图

表1. 爆破振动速度理论计算表

3 采用数码电子雷管起爆技术的可行性

根据类似工程经验，采用数码电子雷管起爆技术，通过设置合理起爆间隔时差，可以达到减振30%～60%的效果。

根据爆破振动经验计算公式：

式中K、α按经验可取值分别为150和1.6，得出不同距离条件下爆破振动速度理论计算值。见表1。

从表1数据中可以看出，采用数码电子雷管后，在满足振动控制标准的情况下，允许的最大单响药量有明显的增大，可以实现数码电子雷管深孔爆破微振动控制。

4 爆破试验

图3 一组测点XYZ三个方向振速波形图

图4 第二组测点XYZ三个方向振速波形图

表2 爆破参数表

图5 数码电子雷管起爆网路结构示意图

数码电子雷管注册

图7

起爆网路连接及检测

爆破试验的目的主要是确定合理的延时时差及爆破参数等。延时时差和地质条件、地形条件、爆破方式、装药结构等因素有关，为了确定适合本工程的最佳延时时间。设计了单孔和群孔试验组，群孔爆破试验采用由8～20ms不同秒量的延时间隔。通过对爆破振动波形进行分析，最终确定适合本工程的延期时差。

第一组试验，为16个孔，孔深3.2m，孔间距为1.6m×1.7m，每孔的药量为3kg。第一个孔单独响，响完280ms后，其余的孔以17ms间隔逐孔起爆，起爆顺序及延时秒量见图2所示。

图3为第一组试验测点XYZ三个方向振速波形图Z轴的振动波形看，群孔爆破的振速值明显小于单孔的振速值，说明群孔爆破发生了波形叠加，振速降低

另8组为不同延时间隔的爆破试验，前5组为4排孔，分两个延时时差，第6组为3排孔，分别设置了3种不同的延时时差，最后2组分别试验了不同孔间和排间的延时时差。

图4为第2组试验孔间延时分别为9ms和17ms时3#测点的振动波形。图中波形表明延时间隔为17ms时，振速值明显小于9ms时。

图6 现场照片

5 爆破参数设计

为了满足粒径要求，降低大块率，同时满足爆破、挖装、运输效率的最优化，同时满足振动控制要求，主爆破区域钻孔直径不宜选择过大。根据工程经验，本工程钻孔直径选择d=76mm。爆破参数如表2。

最小抵抗线 W=(25～45)d m

钻孔超深 h=(0.25～0.35)W m

炮孔深度 L=H+h m

填塞长度 l=(0.8～1.5)W m

装药长度 l=L～l m

孔间距 a=(1.0～1.5)W m

排间距 b=(0.8～1.0)W m

单孔药量 Q=q·a·b·H kg

根据以上参数设计原则确定基坑主爆区每次爆破布孔不超过6排，其基本参数由台阶高度不同计算确定。采用梅花形或长方形布孔，堵塞长度2.5m。各雷管脚线并联接入起爆主线上，逐孔起爆，延时时差为17ms。起爆网路连接见图5。

6 施工工艺

清理工作面—布孔—钻孔—验孔—电子雷管检测—装药—电子雷管注册、标号(再次检测)—堵孔—连网—网络快速检测—压沙包—盖钢板—压沙包—设置起爆时差—完全检测—起爆—爆后检查—撤除防护(如图6)。

7 信息化爆破施工

根据施工过程对燃气管道进行爆破振动实时监测，并根据监测数据优化爆破方案，实现信息化爆破施工，确保燃气管道安全。燃气管道振动速度安全控制指标不大于2cm/s，施工前须再次确定次高压燃气管道的位置，探明周边土体情况，确定最佳检测点，布设自动无线监测装置，对每次爆破进行实时监测。监测数据设置预警值为1.8cm/s，当实际振速接近预警值时启动预警，工程师进行爆破参数优化或调整爆破施工方案。具体实施过程见图7。