數(shù)碼電子雷管對隧洞石方鉆爆技術(shù)和費(fèi)用影響的探討

趙 朋 斌

(中國安能集團(tuán)第三工程局有限公司，四川 成都 611135)

0 引 言

新材料的使用往往會給傳統(tǒng)的建筑行業(yè)帶來技術(shù)和造價(jià)的變革，經(jīng)過多年的推廣，數(shù)碼電子雷管的技術(shù)已日趨成熟，而現(xiàn)行造價(jià)所依據(jù)的定額卻未能及時(shí)更新，形成造價(jià)和技術(shù)相互的不匹配、易失真的現(xiàn)象?；谶@種情況，對比傳統(tǒng)非電毫秒雷管和數(shù)碼電子雷管技術(shù)以及造價(jià)方面的差異，通過工程實(shí)際采用實(shí)物量消耗法，提出對舊定額調(diào)整爆材消耗量的修改建議。

1 數(shù)碼電子雷管的發(fā)展、優(yōu)點(diǎn)及推廣前景

1.1 數(shù)碼電子雷管的發(fā)展

自2006年三峽工程三期混凝土圍堰拆除采用數(shù)碼電子雷管以來，國內(nèi)數(shù)碼電子雷管研發(fā)速度加快，目前產(chǎn)品已經(jīng)成熟，廣泛應(yīng)用于建筑工程、礦山開采等領(lǐng)域。

數(shù)碼電子雷管(圖1)采用微電子取代傳統(tǒng)的藥劑延時(shí)，在改善延期精度、擴(kuò)展延時(shí)寬度上取得了重大突破，具有使用安全可靠、延時(shí)精準(zhǔn)度高、設(shè)定靈活的特點(diǎn)。

圖1 普通雷管與數(shù)碼電子雷管內(nèi)部結(jié)構(gòu)區(qū)別示意圖

1.2 數(shù)碼電子雷管的優(yōu)點(diǎn)

1.2.1 可實(shí)現(xiàn)逐點(diǎn)微差起爆

數(shù)碼電子雷管的標(biāo)稱延時(shí)范圍可達(dá)0～16 s，延期的間隔最小可達(dá)1 ms，精度±1 ms。在實(shí)際的施工中，可根據(jù)爆破設(shè)計(jì)的需要逐點(diǎn)設(shè)置延時(shí)，極大地?cái)U(kuò)展了爆破延時(shí)的寬度。

1.2.2 能有效降低爆破質(zhì)點(diǎn)振動速度

式中v為爆破質(zhì)點(diǎn)振動速度，cm/s；R為離藥包中心的距離，m；Q為齊發(fā)爆破的總藥量或者分段最大藥量，kg；K，α為與爆破點(diǎn)至監(jiān)測點(diǎn)之間的地形、地質(zhì)、爆破條件相關(guān)的系數(shù)。

一方面由于數(shù)碼電子雷管實(shí)現(xiàn)了逐點(diǎn)微差爆破，分段藥量即為單孔藥量，采用數(shù)碼電子雷管降低了單響藥量，可使爆破質(zhì)點(diǎn)振動呈冪指數(shù)下降。根據(jù)已有數(shù)據(jù)表明，降低幅度可達(dá)40～60%以上，達(dá)到了有效控制爆破有害效應(yīng)的目的。另一方面在爆破設(shè)計(jì)中，可通過對爆破振動波形進(jìn)行分析，找出主振頻率的半周期時(shí)長，合理確定爆破延時(shí)的具體時(shí)間[1]，使相鄰炮孔沖擊波主振頻率相差半個(gè)周期，實(shí)現(xiàn)振幅相互錯(cuò)峰減弱，在精細(xì)爆破、受限空間以及復(fù)雜環(huán)境條件下，這一優(yōu)勢將得到更大程度的體現(xiàn)。

1.2.3 改善巖石塊度的均一性

無論是建筑工程的巖石開挖還是礦山開采，巖石塊度的分布都是判斷爆破質(zhì)量和效果的主要指標(biāo)之一。塊度均勻可以減少二次爆破工作量，提高出渣的效率，對開挖的進(jìn)度控制和降低成本有著重要的意義。巖石爆破裂隙的形成與發(fā)展是爆破機(jī)理的核心問題，也是爆破塊度分析的關(guān)鍵[2]。采用數(shù)碼電子雷管爆破，通過技術(shù)手段設(shè)置延時(shí)時(shí)間，降低了炸藥作用的集中度，使爆破產(chǎn)生的徑向裂隙分布更均勻，在爆破氣體的氣楔作用下，巖體的塊度趨于一致性。

1.2.4 安全控制進(jìn)一步提高

數(shù)碼電子雷管可實(shí)現(xiàn)手持機(jī)和控制器聯(lián)合進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)檢測、系統(tǒng)預(yù)警、授時(shí)起爆、數(shù)據(jù)回傳等功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密、通信可靠、安全可控。

1.3 數(shù)碼電子雷管的發(fā)展前景

為提升民爆物品應(yīng)用科技化、信息化水平，確保民爆物品安全，維護(hù)社會治安大局平穩(wěn)，公安部、工信部統(tǒng)一部署，按照2021年底總體實(shí)現(xiàn)全部替換普通雷管的要求進(jìn)行推進(jìn)。

目前，數(shù)碼電子雷管的價(jià)格較普通雷管的價(jià)格偏高，但隨著推廣工作的持續(xù)推進(jìn)和芯片生產(chǎn)商成本的降低，其優(yōu)越的安全效益和良好的經(jīng)濟(jì)效益將會使數(shù)碼電子雷管的應(yīng)用越來越普遍。

2 現(xiàn)行定額石方洞挖爆材消耗對比

水利、水電、公路三個(gè)專業(yè)都有石方洞挖項(xiàng)目，以最常見的40～60 m2的城門洞形斷面類型，Ⅱ類圍巖，巖石級別為Ⅹ級，風(fēng)鉆鉆孔，含光面爆破，現(xiàn)行的水利建筑工程預(yù)算定額(2002版，簡稱02版水利定額)、水電建筑工程預(yù)算定額(2004版，簡稱04版水電定額)、公路工程預(yù)算定額(2018版，簡稱18版公路定額)[3-5]，現(xiàn)行定額石方洞挖爆破材料的消耗量見表1。

表1 現(xiàn)行定額石方洞挖爆破材料消耗量表 (定額單位：100 m3)

從上表可以看出三本現(xiàn)行定額在相同斷面(40～60 m2)、相同圍巖條件(Ⅱ類圍巖，巖石級別為Ⅹ級)、相同施工方法(風(fēng)鉆造孔、全斷面開挖、光面爆破)的情況下，石方洞挖爆材的消耗量組成不盡相同，主要表現(xiàn)在：

(1)雷管消耗的數(shù)量差異較大，數(shù)據(jù)的離散性也很大；

(2)輔助性材料費(fèi)用的差異較大，且04版水電定額和18版公路定額為固定值，未能體現(xiàn)材料價(jià)格波動的影響；

(3)在總費(fèi)用上表現(xiàn)為02版水利定額最高115%，04版水電定額次之104%，18版公路定額最低100%。

3 兩種爆材爆破的技術(shù)路徑對比

從平洞開挖的技術(shù)角度上講，石方洞挖爆破的技術(shù)路徑為起爆器→導(dǎo)線→磁電雷管→非電毫秒雷管→導(dǎo)爆索(光面爆破周邊孔使用)→炸藥。因此，傳統(tǒng)的爆破涉及的爆材主要有導(dǎo)線、磁電雷管(擊發(fā)用，每個(gè)循環(huán)1～2發(fā))、非電毫秒雷管(數(shù)量根據(jù)實(shí)際鉆孔的數(shù)量確定，每孔1～2發(fā))、導(dǎo)爆管(不單獨(dú)使用，根據(jù)孔深可靈活調(diào)整定制)、導(dǎo)爆索(光面爆破)、炸藥(主要是φ25和φ32的巖石乳化炸藥)。

采用數(shù)碼電子雷管進(jìn)行爆破的爆破技術(shù)路徑為控制器→導(dǎo)線→數(shù)碼電子雷管→導(dǎo)爆索(光面爆破周邊孔使用)→炸藥。采用數(shù)碼電子雷管爆破的爆材主要有導(dǎo)線、數(shù)碼電子雷管、腳線、導(dǎo)爆索、炸藥。

從技術(shù)路徑的對比上看，推廣數(shù)碼電子雷管對整體的鉆爆工藝的影響并不大，只是調(diào)整了爆破起爆器材的類型，優(yōu)化了爆破網(wǎng)絡(luò)時(shí)間參數(shù)的設(shè)置和整體的安全度。

4 實(shí)物量法定額消耗的測定及修訂建議

某水工隧洞7.2 m×7.6 m的開挖斷面，Ⅱ類圍巖，共布置111個(gè)孔。采用全斷面開挖，復(fù)式楔形掏槽，循環(huán)進(jìn)尺3 m，爆破效率94%?，F(xiàn)場的實(shí)際消耗量的為174.5 kg乳化炸藥，磁電雷管1發(fā)，非電毫秒雷管78發(fā)，導(dǎo)爆索171 m，導(dǎo)線300 m，開挖方量152.4 m3。換算成 100 m3的定額單位消耗量為114.5 kg炸藥，磁電雷管0.66發(fā)，非電毫秒雷管51.18發(fā)，導(dǎo)爆索112.2 m，導(dǎo)線196.85 m，合計(jì)1 120元/100 m3。從以上數(shù)據(jù)可以看出，水電定額的消耗費(fèi)用與實(shí)際消耗費(fèi)用雖然差異不大，但在雷管和其他材料的消耗上差異就比較大，顯然其他材料費(fèi)為固定值，未考慮價(jià)格的影響，這一點(diǎn)極為不合理。為了較好地體現(xiàn)成本，建議根據(jù)實(shí)物量消耗調(diào)整定額，對其他材料進(jìn)行明確列項(xiàng)，避免固定值未體現(xiàn)材料價(jià)格的變動而造成定額偏差較大的情況。

推廣數(shù)碼電子雷管進(jìn)行爆破，在不調(diào)整爆破設(shè)計(jì)的情況下，爆材的消耗定額為114.5 kg炸藥，數(shù)碼電子雷管51.18發(fā)(不含稅單價(jià)為16.64元/發(fā))，導(dǎo)爆索112.2 m，導(dǎo)線196.85 m，雷管腳線153.54 m，合計(jì)1 933.88元/100 m3。

通過對比可以看出，采用數(shù)碼電子雷管對石方洞挖爆材費(fèi)用的影響較大，上漲幅度達(dá)72.7%，這也是數(shù)碼電子雷管在現(xiàn)階段推廣的最大阻力。隨著國產(chǎn)芯片科技研發(fā)的推進(jìn)和工程人員對落實(shí)提高安全性的要求，數(shù)碼電子雷管的價(jià)格將會逐步降低，數(shù)碼電子雷管的優(yōu)勢將會得到更大程度的體現(xiàn)。

5 結(jié) 語

數(shù)碼電子雷管以優(yōu)越的技術(shù)性能和安全效益，取代傳統(tǒng)非電毫秒雷管是發(fā)展的必然趨勢。在數(shù)碼電子雷管全面取代非電毫秒雷管前，與之相關(guān)的技術(shù)和造價(jià)方面還有很多配套工作需要完成，尤其是在工程造價(jià)定額的修訂還有很長的路要走。目前，傳統(tǒng)投標(biāo)的做法是根據(jù)非電毫秒雷管按一定比例的電子數(shù)碼雷管進(jìn)行加權(quán)報(bào)價(jià)，在后期政策出來后，以材料價(jià)格調(diào)差的形式進(jìn)行補(bǔ)差，實(shí)報(bào)實(shí)銷。這種做法在一定程度上依賴于政策，對于推廣數(shù)碼電子雷管技術(shù)和造價(jià)定額的研究不利。同時(shí)，容易造成對項(xiàng)目的成本失去管控，造成后期工作的被動，因此，更新和完善相關(guān)的定額數(shù)據(jù)勢在必行。

在后期的工作中，將繼續(xù)依托項(xiàng)目收集整理分析數(shù)據(jù)，形成完整的數(shù)據(jù)資料，完善造價(jià)定額，為推廣數(shù)碼電子雷管提供可靠依據(jù)。