數(shù)碼電子雷管在城市地鐵基坑爆破施工中應用

張勇 劉剛

(深圳市和利爆破技術工程有限公司,廣東深圳 518034)

數(shù)碼電子雷管在城市地鐵基坑爆破施工中應用

張勇 劉剛

(深圳市和利爆破技術工程有限公司,廣東深圳 518034)

近幾年隨著數(shù)碼電子雷管技術的不斷成熟，在地鐵石方爆破施工中逐步引入該項技術，對周邊環(huán)境的安全影響得到了改善，避免采用機械或靜態(tài)破碎方法施工，施工進度加快，同時施工成本降低。本文介紹了數(shù)碼電子雷管在城市地鐵基坑爆破施工中成功應用。

爆破振動 數(shù)碼雷管

1 工程概況

深圳市城市軌道交通11號線工程福永站～地下-高架區(qū)間分界段位于寶安大道下，基坑深17m，設計采取明挖法。周邊環(huán)境非常復雜，施工場地兩側(cè)有許多廠房、辦公樓和以及給水、電信、電力、燃氣等管線，其中DN500次高壓(1.6Mpa)燃氣管道距基坑邊最近距離只有12m，埋深約1.86～2.39m，要求振速控制在2cm/s以內(nèi)，是影響施工設計控制的重點。該工程開挖方量約7萬m3，工期緊，環(huán)境復雜，對爆破振動控制要求非常嚴格，采用常規(guī)爆破開挖方式無法滿足振動控制的需要。(見圖1)

2 數(shù)碼電子雷管控制爆破技術特點

數(shù)碼電子雷管是一種可以任意調(diào)節(jié)并實現(xiàn)精確延期發(fā)火時間的新型電雷管，延期精度可以達到1ms，同時具有很高的安全性。

(1)數(shù)碼電子雷管除非通過專業(yè)設備，否則即使采用暴力手段也不能起爆，因此大大提高運輸、使用的安全性；特別是城市地區(qū)人員環(huán)境較為復雜，安全性高。

(2)延時精度高，0～100ms，偏差小于1ms，延時時間可調(diào)，可在0～16s范圍任意設置時差，便于根據(jù)現(xiàn)場情況優(yōu)化起爆網(wǎng)絡。

(3)網(wǎng)絡可查，通過銥缽表可以查出具體每發(fā)雷管的狀態(tài)，確保每個炮孔按設計時差起爆，減少盲炮出現(xiàn)，利于現(xiàn)場安全管理。

(4)采用電子雷管起爆，不但能起到降低單響藥量的作用，還能起到波峰疊加干擾降振的效果，有利于控制爆破振動。

(5)相比普通雷管，可以增加一次爆破規(guī)模。

圖1 環(huán)境平面示意圖

表1. 爆破振動速度理論計算表

3 采用數(shù)碼電子雷管起爆技術的可行性

根據(jù)類似工程經(jīng)驗，采用數(shù)碼電子雷管起爆技術，通過設置合理起爆間隔時差，可以達到減振30%～60%的效果。

根據(jù)爆破振動經(jīng)驗計算公式：

式中K、α按經(jīng)驗可取值分別為150和1.6，得出不同距離條件下爆破振動速度理論計算值。見表1。

從表1數(shù)據(jù)中可以看出，采用數(shù)碼電子雷管后，在滿足振動控制標準的情況下，允許的最大單響藥量有明顯的增大，可以實現(xiàn)數(shù)碼電子雷管深孔爆破微振動控制。

4 爆破試驗

圖3 一組測點XYZ三個方向振速波形圖

圖4 第二組測點XYZ三個方向振速波形圖

表2 爆破參數(shù)表

圖5 數(shù)碼電子雷管起爆網(wǎng)路結(jié)構(gòu)示意圖

數(shù)碼電子雷管注冊

圖7

起爆網(wǎng)路連接及檢測

爆破試驗的目的主要是確定合理的延時時差及爆破參數(shù)等。延時時差和地質(zhì)條件、地形條件、爆破方式、裝藥結(jié)構(gòu)等因素有關，為了確定適合本工程的最佳延時時間。設計了單孔和群孔試驗組，群孔爆破試驗采用由8～20ms不同秒量的延時間隔。通過對爆破振動波形進行分析，最終確定適合本工程的延期時差。

第一組試驗，為16個孔，孔深3.2m，孔間距為1.6m×1.7m，每孔的藥量為3kg。第一個孔單獨響，響完280ms后，其余的孔以17ms間隔逐孔起爆，起爆順序及延時秒量見圖2所示。

圖3為第一組試驗測點XYZ三個方向振速波形圖Z軸的振動波形看，群孔爆破的振速值明顯小于單孔的振速值，說明群孔爆破發(fā)生了波形疊加，振速降低

另8組為不同延時間隔的爆破試驗，前5組為4排孔，分兩個延時時差，第6組為3排孔，分別設置了3種不同的延時時差，最后2組分別試驗了不同孔間和排間的延時時差。

圖4為第2組試驗孔間延時分別為9ms和17ms時3#測點的振動波形。圖中波形表明延時間隔為17ms時，振速值明顯小于9ms時。

圖6 現(xiàn)場照片

5 爆破參數(shù)設計

為了滿足粒徑要求，降低大塊率，同時滿足爆破、挖裝、運輸效率的最優(yōu)化，同時滿足振動控制要求，主爆破區(qū)域鉆孔直徑不宜選擇過大。根據(jù)工程經(jīng)驗，本工程鉆孔直徑選擇d=76mm。爆破參數(shù)如表2。

最小抵抗線 W=(25～45)d m

鉆孔超深 h=(0.25～0.35)W m

炮孔深度 L=H+h m

填塞長度 l=(0.8～1.5)W m

裝藥長度 l=L～l m

孔間距 a=(1.0～1.5)W m

排間距 b=(0.8～1.0)W m

單孔藥量 Q=q·a·b·H kg

根據(jù)以上參數(shù)設計原則確定基坑主爆區(qū)每次爆破布孔不超過6排，其基本參數(shù)由臺階高度不同計算確定。采用梅花形或長方形布孔，堵塞長度2.5m。各雷管腳線并聯(lián)接入起爆主線上，逐孔起爆，延時時差為17ms。起爆網(wǎng)路連接見圖5。

6 施工工藝

清理工作面—布孔—鉆孔—驗孔—電子雷管檢測—裝藥—電子雷管注冊、標號(再次檢測)—堵孔—連網(wǎng)—網(wǎng)絡快速檢測—壓沙包—蓋鋼板—壓沙包—設置起爆時差—完全檢測—起爆—爆后檢查—撤除防護(如圖6)。

7 信息化爆破施工

根據(jù)施工過程對燃氣管道進行爆破振動實時監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)優(yōu)化爆破方案，實現(xiàn)信息化爆破施工，確保燃氣管道安全。燃氣管道振動速度安全控制指標不大于2cm/s，施工前須再次確定次高壓燃氣管道的位置，探明周邊土體情況，確定最佳檢測點，布設自動無線監(jiān)測裝置，對每次爆破進行實時監(jiān)測。監(jiān)測數(shù)據(jù)設置預警值為1.8cm/s，當實際振速接近預警值時啟動預警，工程師進行爆破參數(shù)優(yōu)化或調(diào)整爆破施工方案。具體實施過程見圖7。

8 結(jié)語

本工程歷時6個月完成爆破石方量7萬余方，整個施工過程中次高壓燃氣管線安全運營，無任何安全事故發(fā)生。

采用數(shù)碼電子雷管的基坑控制爆破技術，取得了良好的爆破效果，保證了周邊建筑、設施的安全，滿足了工程的施工進度。

實際爆破中次高壓燃氣管線位置爆破振動速度最大值為1.4cm/s，大部分為小于1cm/s，數(shù)碼電子雷管起爆技術振動控制效果明顯，確保了高壓燃氣管的安全運營。

[1]馮叔瑜,王中黔.城市地鐵爆破震動控制問題.中國鐵路,2000(6):32-34.

[2]張志毅,王中黔.交通土建工程爆破工程師手冊.北京:人民交通出版社,2002.

[3]楊年華,劉慧.鄰近爆破引起的隧道周邊振動場.工程爆破,2000(2):6-10.