數(shù)碼電子雷管應(yīng)用對(duì)隧道施工成本的影響

朱輝ZHU Hui

（中鐵十二局集團(tuán)第三工程有限公司，太原 030024）

1 工程概況

某隧道位于四川盆地西南緣向云貴高原過(guò)渡帶上，峰巒起伏、溝壑縱橫、植被茂密，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，受巖性及構(gòu)造控制，形成陡峭相間連續(xù)變化地形，隧址區(qū)內(nèi)相對(duì)高差約為1360m，具有山高谷深坡陡的特點(diǎn)。該隧道為分離式隧道，全長(zhǎng)9.7km，公路等級(jí)為雙向四車道高速公路，設(shè)計(jì)速度80km/h，采用新奧法進(jìn)行施工，隧道開(kāi)挖方量約198萬(wàn)方，前期使用普通毫秒雷管進(jìn)行施工，為響應(yīng)國(guó)家政策于2021 年更換為使用數(shù)碼電子雷管進(jìn)行爆破開(kāi)挖。

2 數(shù)碼電子雷管介紹

2.1 爆破原理介紹

2018 年12 月，公安部治安管理局、工業(yè)和信息化部安全生產(chǎn)司發(fā)布《貫徹執(zhí)行＜工業(yè)電子雷管信息管理通則＞的通知》，要求各地公安機(jī)關(guān)、民爆行業(yè)主管部門聯(lián)合相關(guān)部門和行業(yè)協(xié)會(huì)大力推廣應(yīng)用數(shù)碼電子雷管，確保實(shí)現(xiàn)2022 年數(shù)碼電子雷管全面使用的目標(biāo)。

數(shù)碼電子雷管起爆系統(tǒng)由起爆器、編碼器和雷管三部分組成，起爆器通過(guò)自動(dòng)識(shí)別所連接的編碼器控制整個(gè)爆破網(wǎng)路編程與觸發(fā)起爆，編碼器是在爆破現(xiàn)場(chǎng)對(duì)每發(fā)雷管設(shè)定所需的延期時(shí)間，每發(fā)電子雷管都有相對(duì)應(yīng)的獨(dú)立編碼，具有電子保險(xiǎn)功能。在起爆前，先將雷管連接到編碼器上，編碼器會(huì)自動(dòng)識(shí)別雷管的編碼，然后由爆破員設(shè)定每發(fā)雷管延期時(shí)間。當(dāng)編碼器與起爆器組成的系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別后，由爆破員按下按鈕對(duì)其確認(rèn)，起爆器才能觸發(fā)整個(gè)起爆網(wǎng)路完成爆破。

2.2 安全性能分析

傳統(tǒng)工業(yè)雷管主要靠?jī)?nèi)部的化學(xué)延期藥來(lái)控制延期時(shí)間，即使對(duì)延期時(shí)間進(jìn)行了段別劃分，仍具有較大的延時(shí)誤差，數(shù)碼電子雷管是用電子控制模塊替換傳統(tǒng)工業(yè)雷管中的化學(xué)延期藥和點(diǎn)火元件，延期時(shí)間設(shè)置單位為1ms，具有更高的延時(shí)精度。隧道施工中圍巖爆破是主要的安全因素，通過(guò)對(duì)數(shù)碼電子雷管延時(shí)精度的控制可以實(shí)現(xiàn)震波的干擾和疊加，提升數(shù)碼電子雷管爆破性能，降低爆破震動(dòng)，具有更高的施工安全性。傳統(tǒng)工業(yè)雷管在靜電、雷電、射頻輻射等特殊條件下容易失控而發(fā)生早爆炸，數(shù)碼電子雷管起爆系統(tǒng)采用電子開(kāi)關(guān)對(duì)起爆電容進(jìn)行控制，使其只有在準(zhǔn)備工作完成后才能引爆，適用于各種復(fù)雜的爆破環(huán)境，提升了其對(duì)外部環(huán)境的抗干擾能力。而且數(shù)碼電子雷管系統(tǒng)內(nèi)置定位系統(tǒng)，使用過(guò)程實(shí)時(shí)于全國(guó)工業(yè)電子雷管密碼中心進(jìn)行互通，數(shù)碼電子雷管具有抗非法起爆的功能，具有相關(guān)資質(zhì)的企業(yè)購(gòu)置電子雷管后，需要到公安機(jī)關(guān)備案，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生產(chǎn)一套三份密碼，其中兩份密碼自動(dòng)輸入雷管及起爆器中，第三份由起爆管理員保管，只有當(dāng)雷管、起爆器、起爆管理員三份密碼完全一致時(shí)，才能引爆網(wǎng)絡(luò)。電子雷管這種易追蹤和抗非法起爆的特點(diǎn)，使其即使被盜，也“用不了、炸不響”，可以減少爆破品被不法分子利用來(lái)危害社會(huì)的可能性。

與傳統(tǒng)工業(yè)雷管相比，數(shù)碼電子雷管精確的延時(shí)精度、降低爆破震動(dòng)能力，優(yōu)秀的抗干擾能力和實(shí)時(shí)定位聯(lián)網(wǎng)功能大大提升了數(shù)碼電子雷管起爆系統(tǒng)的精確性、可靠性和安全性能。

3 隧道爆破成本分析

2021 年5 月至2022 年7 月期間，該隧道使用數(shù)碼電子雷管進(jìn)行爆破施工，爆破方量為226792m3（其中：四級(jí)圍巖202540m3，五級(jí)圍巖24252m3），如表1 所示。

表1 某隧道2021 年5 月-2022 年7 月爆破方量統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)數(shù)碼電子雷管起爆原理和安全性能分析，在使用普通毫秒雷管和數(shù)碼電子雷管進(jìn)行爆破過(guò)程中，主要在炸藥、雷管、輔材、工日等方面數(shù)量存在差異，基本不影響其他材料和設(shè)備臺(tái)班用量?，F(xiàn)根據(jù)爆破單位方量土、石方消耗的炸藥、雷管、輔材、人工成本對(duì)其總成本進(jìn)行對(duì)比分析。

3.1 炸藥用量分析（單位：100m3 自然密實(shí)土、石）

該隧道在2021 年5 月至2022 年7 月使用數(shù)碼電子雷管進(jìn)行爆破期間，使用炸藥167601kg，則每完成100m3土石方爆破需要炸藥73.9kg，根據(jù)《公路工程預(yù)算定額》（JTG/T 3832-2018）中隧道工程正洞機(jī)械開(kāi)挖定額炸藥消耗量標(biāo)準(zhǔn)，每單位五級(jí)圍巖開(kāi)挖需炸藥30.5kg，每單位四級(jí)圍巖開(kāi)挖需炸藥76.7kg，由該隧道實(shí)際施工四級(jí)、五級(jí)圍巖爆破方量比例加權(quán)平均得炸藥每單位定額消耗量為71.8kg，如表2 所示。

由此得知使用數(shù)碼電子雷管機(jī)械開(kāi)挖每單位土、石方消耗炸藥用量要比定額單位消耗量增加2.1kg。

3.2 雷管用量分析（單位：100m3 自然密實(shí)土、石）

該隧道在2021 年5 月至2022 年7 月使用數(shù)碼電子雷管進(jìn)行爆破期間，使用數(shù)碼電子雷管175629 發(fā)，則每完成100m3土石方爆破需數(shù)碼電子雷管77.4 發(fā)，根據(jù)《公路工程預(yù)算定額》（JTG/T 3832-2018）隧道工程正洞機(jī)械開(kāi)挖定額中雷管消耗量標(biāo)準(zhǔn)，每單位四級(jí)圍巖開(kāi)挖需非電毫秒雷管84 發(fā)，每單位五級(jí)圍巖開(kāi)挖需非電毫秒雷管53發(fā)，由該隧道實(shí)際施工四級(jí)、五級(jí)圍巖爆破方量比例加權(quán)平均得非電毫秒雷管每單位定額消耗量為80.7 發(fā)，如表3所示。

表3 某隧道2021 年5 月-2022 年7 月數(shù)碼電子雷管用量統(tǒng)計(jì)表

由此得知使用數(shù)碼電子雷管機(jī)械開(kāi)挖每單位土、石方消耗數(shù)碼電子雷管用量要比定額單位消耗量（非電毫秒雷管）減少3.3 發(fā)。

3.3 輔材用量分析（單位：100m3 自然密實(shí)土、石）

該隧道在2021 年5 月至2022 年7 月使用數(shù)碼電子雷管進(jìn)行爆破期間，使用銅芯起爆線213300m，則每完成100m3土石方爆破需要銅芯起爆線94m，根據(jù)《公路工程預(yù)算定額》（JTG/T 3832-2018）隧道工程正洞機(jī)械開(kāi)挖定額中輔材消耗量標(biāo)準(zhǔn)，每單位四、五級(jí)圍巖開(kāi)挖需導(dǎo)爆索53m（四、五級(jí)定額消耗量相同），如表4 所示。

表4 某隧道2021 年5 月-2022 年7 月起爆線用量統(tǒng)計(jì)表

由此得知使用數(shù)碼電子雷管機(jī)械開(kāi)挖每單位土、石方消耗銅芯起爆線用量要比定額單位消耗量（導(dǎo)爆索）增加41m。

原因分析：相比普通毫秒雷管，數(shù)碼電子雷管自帶輔線較短，須采用銅芯起爆線進(jìn)行連接，且起爆線為一次性消耗品，不能重復(fù)利用，導(dǎo)致每循環(huán)爆破銅芯起爆線消耗量增加。

3.4 爆破人工分析（單位：100m3 自然密實(shí)土、石）

該隧道在2021 年5 月至2022 年7 月使用數(shù)碼電子雷管進(jìn)行爆破期間，隨機(jī)對(duì)一段時(shí)間內(nèi)人工開(kāi)挖工序進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，該段時(shí)間內(nèi)工序配備施工人員45 人，其中：專職爆破員1 人，炮工22 人，渣車司機(jī)10 人，班組長(zhǎng)2 人，技術(shù)員7 人（測(cè)量3 人，安全員1 人，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員2 人，監(jiān)控員1 人），挖機(jī)司機(jī)1 人，輔助工2 人。如表5 所示。

表5 某隧道開(kāi)挖工序時(shí)間和工日用量統(tǒng)計(jì)表 單位：100m3 自然密實(shí)土、石

由表中可以看出，該隧道爆破施工每循環(huán)工序時(shí)間介于9.63h～10.18h 之間，所用時(shí)間差別不大。根據(jù)表中數(shù)據(jù)得知，平均每開(kāi)挖每100m3土石方需人工27.6 工日。根據(jù)《公路工程預(yù)算定額》（JTG/T 3832-2018）隧道工程正洞機(jī)械開(kāi)挖定額中人工消耗量標(biāo)準(zhǔn)，每單位五級(jí)圍巖開(kāi)挖需人工29.2 工日，每單位四級(jí)圍巖開(kāi)挖需人工26.7 工日，由該隧道實(shí)際施工四級(jí)、五級(jí)圍巖爆破方量比例加權(quán)平均得人工每單位定額消耗量為27.0 工日。

由此得知使用數(shù)碼電子雷管機(jī)械開(kāi)挖每單位土、石方消耗人工用量要比定額單位消耗量增加0.6 工日。

3.5 成本匯總分析（單位：100m3 自然密實(shí)土、石）

由表2-表5 可以看出，該隧道在使用數(shù)碼電子雷管進(jìn)行爆破后在炸藥、雷管、輔材和工日單位消耗量都發(fā)生了變化。根據(jù)《公路工程預(yù)算定額》（JTG/T 3832-2018）基期價(jià)格：炸藥價(jià)格為13.11 元/kg，非電毫秒雷管價(jià)格為3.16 元/個(gè)，導(dǎo)爆索為2.05 元/米，人工工日單價(jià)為106.28元/工日；而本地市場(chǎng)詢價(jià)價(jià)格：數(shù)碼電子雷管價(jià)格為32元/個(gè)，銅芯起爆線價(jià)格為0.77 元/米。則與定額相比，使用數(shù)碼電子雷管爆破每單位土、石方將使成本增加，如表6所示。

表6 某隧道爆破材料、工日單位用量成本對(duì)比表 單位：100m3 自然密實(shí)土、石

其中：炸藥成本增加171.13 元，雷管成本增加2221.79 元，輔材成本減少36.27 元，人工成本增加63.77元，合計(jì)爆破每單位土、石方增加成本2420.42 元。由表6中數(shù)據(jù)得知，成本增加主要原因在于數(shù)碼電子雷管單價(jià)較高。與《公路工程預(yù)算定額》（JTG/T 3832-2018）相比，雖然使用數(shù)碼電子雷管后每爆破100m3土、石方雷管用量平均減少3.3 發(fā)，但由于其與非電毫秒雷管單價(jià)差太大，造成單位土、石方爆破成本大幅增加。

特別說(shuō)明：本數(shù)據(jù)以某隧道實(shí)際施工過(guò)程中的爆破方量和材料、工日實(shí)際消耗量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如果與其它項(xiàng)目（工點(diǎn)）存在數(shù)據(jù)差異，可能與施工管理人員經(jīng)驗(yàn)、業(yè)務(wù)素質(zhì)、施工水平等因素有關(guān)，僅希望可為相關(guān)人員提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，起到一定的參考作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著電子雷管技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，其技術(shù)優(yōu)越性在全球爆破界得到了越來(lái)越廣泛的認(rèn)識(shí)，其生產(chǎn)應(yīng)用已從早期的稀有、貴重礦物開(kāi)采領(lǐng)域擴(kuò)大到普通礦山和采石場(chǎng)以及公路、鐵路隧道開(kāi)挖。根據(jù)中國(guó)爆破器材行業(yè)協(xié)會(huì)公布數(shù)據(jù)顯示，2021 年我國(guó)電子雷管產(chǎn)量1.64 億發(fā)，同比增長(zhǎng)40.3%，但在工業(yè)雷管生產(chǎn)中產(chǎn)量占比僅達(dá)到18.4%，仍有很大的生產(chǎn)空間。隨著數(shù)碼電子雷管在爆破行業(yè)的全面推廣應(yīng)用，加之2022 年8 月底前停止銷售除數(shù)碼電子雷管外的其它工業(yè)雷管，數(shù)碼電子雷管產(chǎn)量將會(huì)大幅增加，相信隨著數(shù)碼電子雷管產(chǎn)量的不斷增加和生產(chǎn)技術(shù)的逐漸成熟，其生產(chǎn)成本將會(huì)逐漸降低，但短期內(nèi)使用數(shù)碼電子雷管代替其他工業(yè)雷管仍將會(huì)造成隧道爆破成本增加。