延期爆破在爆破工程中的应用

郑露静 吴霄 邹千

摘要：延期爆破是指以预定的时间间隔一次起爆各炮眼或各排、各圈炮眼的爆破方法。在地下掘进、隧道开挖以及大型建筑物拆除工程中延期爆破都发挥了非常重要的作用，其在爆破振动的减小方面有着非常显著的效果，延期爆破技术成熟之后必然领导爆破新方向。

Abstract： Delayed blasting refers to the blasting method of firing each hole or each row and each circle at a predetermined time interval. Delayed blasting has played a very important role in underground excavation， tunnel excavation and demolition of large buildings， and it has a significant effect in reducing blasting vibration.

关键词：延期爆破;隧道爆破;拆除爆破

Key words： delayed blasting;tunnel blasting;demolition blasting

中图分类号：TU746.5                                  文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）02-0166-03

0  引言

爆破工程是指利用炸药进行地质工程施工，建筑物、构筑物的拆除或破坏的一种施工方法。在地下掘进、隧道开挖以及大型建筑物拆除这些工程中，爆破作为一种高效快捷地作业方式被广泛应用，如冷却塔的爆破拆除、矿山井筒爆破掘进等，均是利用爆破进行工程作业。但是，爆破作业的同时会造成巨大的振动，从而威胁到周边建筑物或者人员设备的安全，所以，减小爆破作业产生的振动是必要的也是必须的。

延期爆破是指以预定的时间间隔依次起爆各炮眼或各排、各圈炮眼的爆破方法。杨庆、王海亮、张平锁等[1-2]对爆破参数进行优化，采用孔外延期技术，减少了爆破次数，缩短爆破时间。蔡路军等[3]提出降低爆破产生的振动可以减小炸药单耗且将邻段起爆时间间隔设定大于50ms。薛宪彬等[4]采用合理间隔时间、孔外延期以及孔内分级爆破技术可以控制爆破产生的振动，从而减小城市地下工程爆破产生的振动危害。

由此可见，延期爆破在进行爆破振动的控制与减小时是非常有效的手段。

1  地下隧道延期爆破实例

尹文纲、王海亮采用20段普通导爆雷管结合内部利用3段普通导爆雷管进行孔外延期的起爆网路的施工方法对青岛地铁2号线芝泉路站1号风道进行钻爆施工[5]。

风道南侧存在着一栋危楼——延安路172号居民楼，居民楼与1号风道纵向位置关系如图1所示。1号风道开挖顺序为①—②—③—④—⑤—⑥。

风道①部因为其特殊位置的原因作为最先实施爆破开挖的部分，因此进行多次试验确定适合的爆破参数。最开始采用两孔一段起爆，虽然其爆破效果良好，但是爆破振速远超过了172号危楼所能承受的最大振速，因此还需进行改进。改进之后，采用大直径中空孔直眼掏槽。具体炮眼布置如图2所示。

降低单端最大起爆药量可以降低爆破振动，因此，采取逐孔起爆的方法将爆破振速减小，用萨道夫斯基公式计算单段最大起爆药量。

式中： R—爆源与需要保护的建筑物之间的距离;

Qmax—单段最大起爆药量;

V—保护对象所在地质点振动安全允许速度;

K、α—爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数。

根据试炮数据线性回归，取K=200、α=1.6。

经计算Qmax=0.106kg，取Qmax=0.1kg。

通过孔外延期网路实现分段起爆在城市隧道爆破中已得到广泛应用。由图2可知，本工程要实现单孔单段起爆，需将同一大断面分为9个部分进行起爆，采用孔外延期技术进行起爆网路的设计可以提高爆破效率，减少起爆次数。但是在进行工程施工时，其侧重点为工程进度，上述爆破方案在爆破施工中对爆破振动进行了有效地控制与减小，但是施工效率不高，耗时过长，所以尹文纲、王海亮对该方案进行了改进优化。风道①部采用每组内部之间孔外3段延期后，将断面个数从9个减少至6个，每个分断面可多布置9～10个炮孔，只分了A、B两分区，每个分区一次起爆3组，只需要2次即可完成1个循环的爆破开挖，避免了原网路易堵塞底板眼的弊端。改进起爆网路后，提高了施工效率且爆破效果较好炮眼布置如图3所示。

通过对爆破参数的改进，风道①部的施工效率提高，起爆次数减少到了2次，每循环开挖节省了2h。在图1测点位置布置测振仪测得数据经分析后发现，采用改进的起爆网路，振速峰值为0.364cm·s-1，小于要求的0.5cm·s-1。

该实例切实证明了，隧道近距离侧穿居民楼时，采用孔外延期起爆网络可以有效地降低振动波速，提高施工效率且爆破效果较好好，达到预期的施工要求。

2  爆破拆除延期爆破实例

在大型建筑物拆除施工中，爆破拆除应用也极为广泛，其较高的施工效率可以极大地缩短施工工期，但是产生的振动无疑会对周围居民以及建筑物产生威胁，采用延期爆破可以有效地控制、减小爆破产生的振动，以张龙飞、张超逸所做焦作冷卻塔爆破拆除工程为例[6]。

焦作市华润电厂内需拆除一座冷却塔，冷却塔塔身125m，面积5500m2，共有40对人字柱，采用直径为0.65m的圆形设计。冷却塔位于华润电厂内，冷却塔周围有住宅楼以及其他建筑物、构筑物，东南侧有3栋住宅楼，住宅楼最近距冷却塔47m;冷却塔南侧28m是电厂医院楼;冷却塔东侧是汽轮机厂房;冷却塔北侧是电厂铁路。计划向北偏西45°倾倒。

冷却塔的周围环境见示意图4。

爆破方式以及采用技术如表1所示。

在该方案中，三区的爆破时间为本次爆破拆除的分界点，分别对三区爆破前以及三区爆破瞬间冷却塔塔身力学状态进行分析计算，发现冷却塔会进行倾倒但不会发生整体下坐的情况，但是，拆除建筑物时塌落产生的振动和主频率往往大于爆破施工时产生的振动和主频率，与建筑物自振频率相接近。因此，张龙飞、张超逸选择用数值模拟对三区的延期时间进行改变来研究延期时间对于落地振动的影响。通过数值模拟研究得知，增加第三区的起爆延期时间可以推迟冷却塔触地时间，从而减小塌落過程中产生的塌落振动效应，减小对周围建筑物、构筑物的危害。

3  结语

延期爆破是指以预定的时间间隔依次起爆各炮眼或各排、各圈炮眼的爆破方法。除了在地下隧道以及爆破拆除中应用延期爆破外，在矿山的井筒开挖以及巷道掘进方面，延期爆破也有着至关重要的作用。王国安、邱贤阳等将其对延期爆破的研究成果应用于东北引松供水工程超大断面爆破掘进成井中，不仅降低了爆破产生的振动效应并且以高效率对大断面天井进行掘进[7]。

①由文中两个例子可以发现采用延期爆破的方法可以达到爆破减振以及提高施工效率的目的。

②延期爆破技术的发展是必然的也是必要的，随着科学技术的发展，延期爆破技术会越发成熟，从而引导爆破新方向。

参考文献：

[1]梁开水，赵翔，张志旭.导爆管起爆网路可靠度分析[J].爆破器材，2006，35（5）：22.

[2]殷宏.孔外延期爆破在中深孔爆破中的应用[J].江西有色金属，2009，23（3）：21.

[3]蔡路军，马建军，朱以文，等.宋家湾连拱隧道控制爆破技术研究[J].现代隧道技术，2014，51（1）：192.

[4]薛宪彬，张计璨，孙雪琴.城市地下工程爆破震动控制技术措施[J].现代隧道技术，2014，51（4）：191.

[5]尹文纲，王海亮，张祖远，等.孔外延期网路在隧道侧穿危楼爆破中的应用研究[J].隧道建设，2018，38（10）：1723-1728.

[6]张龙飞，张超逸，费鸿禄等.延期时间对冷却塔爆破倒塌效果影响的研究[J].爆破，2018，35（3）：108-113.

[7]王国安，邱贤阳，史秀志，等.精确短延时爆破成井延期时间研究[J].采矿技术，2018，18（5）：146-148.