基于路堑及边坡优化爆破方案的经济分析

刘佳杰 权世昆 刘晓飞 唐 杨

(1.北京市政路桥股份有限公司 北京 100045; 2.五峰土家族自治县农村公路管理所 宜昌 443413)

0 引言

爆破经济分析中,技术人员在不同方面和层次已经完成大量研究。郑雨茜等[1]在绿色施工的理念下,对爆破综合效益率进行实例测算,结果表明绿色施工会促进爆破的综合效益率。徐俊伟[2]采用导爆管雷管接力串联传爆的方式有效改善孔底拒爆现象,相比于全孔导爆索入孔传爆的方式,可以有效减少施工成本。张维春等[3]采用超深孔预裂爆破施工技术,提高了石料厂现场爆破效率,预裂成型的轮廓、边坡平整度均满足要求。陈燕青等[4]对某城市景区隧道采用的水压爆破进行经济分析,相比于传统爆破,1600m的隧道可以减少爆破成本共计约35万元,缩短施工工期28d。宋日[5]通过调整炮孔孔网、炸药组成成分、炮孔装药结构等对抛掷爆破进行优化,减少了爆破成本,优化后有效抛掷率达到39%。王旭[6]通过对某露天矿高陡岩质边坡爆破震动信号的研究发现,边坡爆破振动以低频为主,且大部分能量集中于50 Hz以下的低频段区。刘轶伦[7]结合实际项目总结了大孔径浅孔爆破的实际效果,该爆破方法可有效地提高爆破效率,减少飞石现象。

现有研究中,技术人员主要讨论优化爆破方案的内容及特点,但对优化爆破方案经济分析的过程的详细讨论较少;同时,未将经济分析得出的节约成本与实际成本对比,讨论经济分析的准确性。通过原爆破方案及优化爆破方案前期的爆破数据确定经济分析参数,根据分析参数计算优化爆破方案在石方二次破碎及边坡石方清除方面节约的施工成本;同时将计算的节约成本与实际节约成本进行对比,确定经济分析结果的准确性,可以为类似工程提供参考。

1 工程概况

河南省渑池至淅川高速是豫西地区南北方向的重要连接线,可以有效加强豫西各地区之间的物流及交通交流,完善豫西地区高等级公路运输体系,其中渑池至洛宁段1标全线位于三门峡市渑池县境内,该项目路线全长15.75km。K5+300～K7+340为石方段,需要对该段爆破,外运石方。该石方段最大边坡高度约42m,设6级边坡,石方量约为1.36×106m3,主要为中风化砾石,局部含砂质及泥岩。对应该石方段的爆破方案主要包括路堑爆破及边坡爆破(图1)。

图1 路堑爆破区及边坡爆破区示意图

2 优化爆破方案

石方段的爆破流程详见图2,实施的爆破方案符合相关规定[8],通过了专家评审并在当地公安局完成了备案手续[9]。根据批复的爆破方案进行K5+300～K7+340石方段的爆破工作。完成约5.65×105m3石方爆破后,通过分析发现,爆破效果整体较差,路堑及边坡爆破后存在较多大块石方,增加了铲装、运输难度,需要利用破碎设备对爆破后的大块石方进行二次破碎,方便石方铲装。边坡爆破边线不易控制,边坡爆破完成后,部分边坡爆破边线与边坡设计边线距离为1～2m(图3),需修整爆破后的边坡,将边坡设计边线与边坡爆破边线间的石方清除,边坡石方清除工作量大。工作量较大的石方二次破碎及边坡石方清除不利于施工成本控制[10]。

图2 石方段的爆破主要流程图

图3 边坡设计边线及边坡爆破边线示意图

为了节约石方段爆破后的外运成本,同时加快石方段的施工进度,施工单位组织专家对爆破方案进行了优化,提高爆破效率。为了确保优化后的爆破方案便于落实执行,优化爆破方案对爆破参数进行了调整,调整内容详见表1。

表1 优化爆破方案参数调整表

按优化爆破方案执行后,路堑及边坡爆破中,大块石方明显减少,减少了二次破碎的石方量;边坡爆破中,边坡爆破控制线与边坡设计边线的距离可以控制在1m以内。

3 优化爆破方案经济计算分析

根据原爆破方案实际效果,对比分析优化爆破方案节约的施工成本。利用原爆破方案实际产生的成本按比例对应计算未施工的石方段在原爆破方案下所产生的施工成本,对比优化爆破方案下未施工的石方段产生的施工成本,得出优化爆破方案节约的施工成本。优化爆破方案主要是减少了二次破碎的石方量及边坡石方清除的石方量,因此本次经济分析中,主要的施工成本包括石方二次破碎及边坡石方清除的机械及人工成本。

3.1 确定计算参数

经济分析中,涉及的单价主要参考项目工程清单单价,项目工程清单单价未列出的,参考原爆破方案实际发生费用,不能参考原爆破方案前实际发生费用的,根据实际情况组价或估价[11]。

工程清单中,石方外运作为整体列有综合单价,爆破后石方二次破碎费用在清单中没有参考单价,石方二次破碎是处理爆破后大块石方,将大块石方破碎为小石块,便于装车外运,因此石方二次破碎费用不受爆破方案优化的影响。根据已爆破完成石方实际产生的石方二次破碎费用计算石方二次破碎的单价。

石方二次破碎涉及的分项费用详见表2,根据现场实际情况确定表2中每台班作业量。根据公式(1)计算石方二次破碎的单价为5.56元/m3。

表2 石方二次破碎及爆破后边坡石方清除单价分项表

(1)

(1)式中:P为石方二次破碎单价(元/m3);S为爆破后边坡石方清除单价(元/m3);q为每台班作业量;M为月台班数;m为每月机械费;h为每月人工费;f为每月燃油费,a为月台班加班系数。此工程中a=1.2,其他参数详见表2。

工程清单中,边坡施工作为整体列有综合单价,爆破后的边坡石方清除工序在清单中没有参考单价。爆破后边坡石方清除费用不受爆破方案优化的影响,因此根据已爆破完成边坡石方清除实际产生的费用计算爆破后边坡石方清除的单价。

爆破后边坡石方清除的分项费用详见表2,根据公式(1)计算爆破后边坡石方清除的单价为2.21元/m3。

以上的石方二次破碎单价及边坡石方清除单价均是根据施工现场实际发生的费用计算得出的,没有考虑税金等其他费用。

石方段按原爆破方案已完成的石方量及预估未爆破的石方量详见表3,其中已爆破量为按原爆破方案完成爆破的实际石方量;未爆破量为预估石方量,未爆破量计划按优化爆破方案爆破。

表3 石方段爆破完成情况统计表

根据现场统计,按原爆破方案完成爆破的石方中,路堑处石方约117000m3进行了二次破碎,边坡处石方约19700m3进行了二次破碎,因此可以计算得出原爆破方案下,需要二次破碎的石方占对应总石方的百分比,详见表4。

表4 计算得出需要二次破碎的石方占对应总石方的百分比

按优化爆破方案进行现场爆破施工中,根据已完成137281m3(路堑处为123553m3,边坡处为13728m3)石方爆破及外运情况,经过现场统计,路堑处石方约18000m3进行了二次破碎,边坡处石方约2300m3进行了二次破碎,因此可以计算得出优化爆破方案下,需要二次破碎的石方占对应总石方的百分比,详见表4。

根据现场测算,原爆破方案下,边坡石方清除量约为8700m3,占边坡处爆破石方量(56509m3)的15.4%;优化爆破方案下,边坡石方清除量约为1200m3,占边坡处已完成爆破石方量13728m3的8.7%。

3.2 经济计算分析

石方二次破碎的费用可以根据公式(2)计算。根据上述经济参数可以计算在原爆破方案下,未完成爆破的路堑及边坡石方二次破碎的石方量及费用;在优化爆破方案下,未完成爆破的路堑及边坡石方二次破碎的石方量及费用,详见表5。

表5 计算得出路堑及边坡石方二次破碎石方量及费用

C=Q·x·P

(2)

(2)式中:C为路堑处或边坡处石方在原爆破方案或优化爆破方案下石方二次破碎费用(元);Q为路堑处或边坡处的石方量(m3);x为路堑处或边坡处石方在原爆破方案或优化爆破方案下需要二次破碎的石方占对应总石方的百分比;P为石方二次破碎单价(元/m3)。Q参考表3;x参考表4;P=5.56元/m3。

由表5可知,石方二次破碎中,优化爆破方案使需要二次破碎的石方量大幅减少,可以有效减少石方二次破碎费用,其中,路堑处石方二次破碎费用节约336269元,边坡处石方二次破碎费用节约80509元,共计节约石方二次破碎费用416778元。

边坡石方清除费用可以根据公式(3)计算。根据上述经济参数可以计算在原爆破方案下,未完成爆破的边坡石方清除的费用为27227元;在优化爆破方案下,未完成爆破的边坡石方清除的费用为15382元。可以得出,优化爆破方案有效减少边坡爆破控制线与边坡设计边线的距离,减少边坡石方清除工作量。相比于原爆破方案,优化爆破方案可以节约边坡石方清除费用为11845元。

F=D·y·S

(3)

(3)式中:F为在原爆破方案或优化爆破方案下边坡石方清除费用(元);D为边坡处的石方量(m3);y为在原爆破方案或优化爆破方案下边坡处需清除的石方占边坡处总石方的百分比;S为爆破后边坡石方清除单价(元/m3)。D参考表3;原爆破方案下,y=15.4%;优化爆破方案下,y=8.7%;S=2.21元/m3。

4 实际节约成本与计算节约成本对比

根据现场实际统计,采用优化爆破方案爆破的实际石方量为795873m3,其中路堑处爆破石方量为716882m3,边坡处爆破石方量为78991m3。路堑处石方中,对112283m3石方进行了二次破碎;边坡处石方中,对16274m3石方进行了二次破碎,因此可以计算出路堑及边坡处实际石方二次破碎的石方占对应总石方的百分比及实际石方二次破碎费用,详见表6。

表6 实际石方二次破碎的石方占对应总石方的百分比及实际石方二次破碎费用

由表4与表6可知,路堑处及边坡处实际二次破碎的石方占对应总石方的百分比均高于对应计算得出的百分比,边坡处实际百分比与计算得出的百分比之间的差额(3.8%)远大于路堑处实际百分比与计算得出的百分比之间的差额(1.1%),主要原因是路堑处石方稳定,每次爆破效果稳定,而边坡处石方受前期路堑爆破影响,稳定性差,每次爆破效果可能不一致,造成需要二次破碎的石方量增多。

由表5与表6可知,路堑处及边坡处实际石方二次破碎费用均比计算得出的石方二次破碎费用高。另外,根据现场实际统计,采用优化爆破方案后,边坡石方清除量共计8035m3,占边坡实际爆破石方78991m3的10.2%,产生的边坡石方清除费用为17757元。边坡石方清除中,实际统计的各项参数均高于计算得出的对应参数。说明优化爆破方案在落实执行过程中没有控制爆破前期准备阶段各个工序的质量,导致爆破效果不佳,增加了石方二次破碎费用及边坡石方清除费用,但与原爆破方案下石方二次破碎费用及边坡石方清除费用相比,实际执行优化爆破方案后,石方二次破碎费用大幅减少,边坡石方清除费用小幅减少。

5 结语

通过原爆破方案及优化爆破方案前期的执行效果参数计算优化爆破方案在石方二次破碎及边坡石方清除方面节约的施工成本,并将计算分析的节约成本与实际节约成本进行对比,得出以下结论:

(1)优化爆破方案有效减少了石方二次破碎费用及边坡石方清除费用,减少了施工成本,加快了施工进度。

(2)通过原爆破方案及优化爆破方案前期的执行效果参数计算,优化爆破方案节约的施工成本的方法高估了优化爆破方案实际节约的施工成本,通过调整计算参数可以使计算节约的施工成本接近实际节约的施工成本。

(3)优化爆破方案在执行过程中,要加强各个工序的质量控制,确保优化爆破方案落实落地,保证爆破效果。