歐玉峰，陳培義，李友軍，張遠(yuǎn)韜

(1.廣東中人巖土工程有限公司，廣州 510515；2.韶關(guān)宏大爆破工程有限公司，廣東 韶關(guān) 512000；3.廣東中人集團(tuán)建設(shè)有限公司，廣州 510000)

淺孔爆破是工程爆破中最先發(fā)展起來的一種爆破方法[1]。用淺孔法進(jìn)行孤石爆破是最行之有效的施工方法之一。隨著城鎮(zhèn)建設(shè)的迅速發(fā)展，機(jī)械作業(yè)日益高效化，大面積土石方開挖、大片區(qū)爆破已成施工常態(tài)。

大片區(qū)的孤石淺孔爆破，具有爆破面積大，炮孔淺、數(shù)量多且分散，抵抗線各異、方向不一，單孔裝藥量少，爆破規(guī)模較大等特點(diǎn)。要確保數(shù)目龐大的炮孔實(shí)現(xiàn)一次性安全、可靠地起爆，選擇合適的起爆方法直接關(guān)系到爆破的成敗。本文介紹的基于韶關(guān)市保利中宇花園項(xiàng)目基坑開挖大片區(qū)孤石爆破過程，是以導(dǎo)爆管孔外延時(shí)起爆網(wǎng)路為基礎(chǔ)，合理選擇起爆延時(shí)時(shí)間，采用包裹式捆聯(lián)法，對(duì)接點(diǎn)進(jìn)行“雙層柔性緊密防護(hù)法”處理的網(wǎng)路聯(lián)接技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)一次性安全、可靠的起爆，取得了良好的爆破效果。

1 孔外接力控制起爆技術(shù)

導(dǎo)爆管雷管孔外接力控制起爆技術(shù)，主要包括起爆網(wǎng)路合理選擇延時(shí)時(shí)間和起爆網(wǎng)路連接技術(shù)。

1.1 起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)

大片區(qū)孤石爆破的起爆網(wǎng)路，采用導(dǎo)爆管雷管進(jìn)行孔外延時(shí)控制的多階接力起爆網(wǎng)路。即炮孔內(nèi)每孔裝1發(fā)同型、同段的大延時(shí)(1/2 秒、秒、高段毫秒)導(dǎo)爆管雷管，炮孔內(nèi)引出的導(dǎo)爆管，就近簇聯(lián)成束(每束導(dǎo)爆管不超過20根)，每束導(dǎo)爆管捆聯(lián)在2發(fā)同段的低段別毫秒導(dǎo)爆管傳爆雷管上，再按實(shí)際需要的起爆順序，逐階將這些傳爆導(dǎo)爆管雷管簇聯(lián)，并串聯(lián)成復(fù)式起爆網(wǎng)路(見圖1)。

圖1 導(dǎo)爆管雷管孔外控制接力起爆網(wǎng)路Fig.1 Initiation network of controlled outside hole relay nonel detonator

這種孔內(nèi)采用單發(fā)雷管、各階接力傳爆為雙發(fā)雷管，起爆網(wǎng)路傳爆為雙發(fā)雷管、雙向傳爆的非電接力簇聯(lián)復(fù)式起爆網(wǎng)路突出的特點(diǎn)：一是每個(gè)導(dǎo)爆管雷管均有2個(gè)方向的爆轟波能使其引爆。忽略炸藥質(zhì)量、網(wǎng)路聯(lián)接質(zhì)量及外界因素的影響，根據(jù)概率論原理[5]，按文獻(xiàn)[6]的計(jì)算與分析，這種復(fù)式交叉起爆網(wǎng)路本身的可靠性和炮孔的準(zhǔn)爆性是極高的，其可靠度達(dá)到了0.953 7；二是爆破最大單響藥量可通過限制每束導(dǎo)爆管的數(shù)量，來限制同階、同段起爆炮孔數(shù)而得到相應(yīng)控制，從而可滿足爆破振動(dòng)的安全要求。而且，整個(gè)網(wǎng)路呈開放型，縱向通過串聯(lián)接力，橫向通過并聯(lián)增路，可以將網(wǎng)路無限擴(kuò)展，使起爆的炮孔數(shù)量不受限制，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大爆破規(guī)模的目的。

1.2 合理選擇起爆延時(shí)時(shí)間

此處起爆延時(shí)時(shí)間指網(wǎng)路傳爆雷管的延時(shí)時(shí)間和炮孔內(nèi)雷管的延時(shí)時(shí)間。合理選擇延時(shí)時(shí)間，既要考慮爆破振動(dòng)安全對(duì)炮孔延時(shí)起爆的時(shí)間間隔要求，又要兼顧在爆破過程中的網(wǎng)路安全要求。

因此，網(wǎng)路傳爆雷管的延時(shí)時(shí)間(tj)，應(yīng)由網(wǎng)路控制的爆破延時(shí)起爆間隔時(shí)間(Δt)來確定，即可由式[1]tj=Δt=K′·W確定(W為最小抵抗線，m；K′為系數(shù)，ms/m，一般K′=3～6)。按照文獻(xiàn)[2]并結(jié)合工程實(shí)踐，一般取Δt= 25～75 ms。相應(yīng)地，選用其對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)現(xiàn)有的合適導(dǎo)爆管雷管段別為MS2、MS3、MS4段。

對(duì)起爆網(wǎng)路的安全而言，炮孔內(nèi)雷管的延時(shí)時(shí)間(Δty),至少應(yīng)保證在某一炮孔爆破時(shí)，經(jīng)網(wǎng)路導(dǎo)爆管傳爆的爆轟波已點(diǎn)燃了相當(dāng)距離炮孔中的導(dǎo)爆管雷管延期藥包[3]，即確保地表未起爆雷管與已起爆藥包之間的水平距離大于20 m[4]。顯然，炮孔第一響炸響前，整個(gè)地表接力網(wǎng)路已完全傳爆完畢，不再受后面炮孔爆破的影響，是最安全的。計(jì)算炮孔內(nèi)雷管的延時(shí)時(shí)間Δty的公式如下：

(1)

式中：Δty為炮孔內(nèi)雷管的延時(shí)時(shí)間，ms；t0為網(wǎng)路傳爆完畢至炮孔第一響炸響的安全間歇時(shí)間，ms；實(shí)踐通常取t0=1 000～2 000 ms；tc為爆轟波在地表傳爆網(wǎng)路導(dǎo)爆管中的傳爆時(shí)間，ms；tc可由tc=s/v計(jì)算得出，其中s為爆轟波在網(wǎng)路導(dǎo)爆管中的傳播距離，m；v為導(dǎo)爆管爆轟波的傳播速度，m/ms，約為2 m/ms；tj為網(wǎng)路傳爆雷管的延時(shí)時(shí)間,ms；i為網(wǎng)路中接力傳爆結(jié)點(diǎn)的階數(shù)；n為網(wǎng)路中接力傳爆結(jié)點(diǎn)最后一階的階數(shù)。

實(shí)踐表明，炮孔內(nèi)雷管的延時(shí)時(shí)間(Δty)按式(1)選取是合適的。

1.3 起爆網(wǎng)路連接技術(shù)

非電起爆網(wǎng)路由于存在不可檢測(cè)性的缺陷，其網(wǎng)路的連接就更顯重要。為了保證網(wǎng)路連接的可靠性，保證網(wǎng)路中導(dǎo)爆管免遭傳爆雷管爆炸所產(chǎn)生的雷管破片的破壞，網(wǎng)路連接采用包裹式捆聯(lián)法，并對(duì)接點(diǎn)運(yùn)用“雙層柔性緊密防護(hù)法”進(jìn)行技術(shù)處理。

首先，將要簇聯(lián)的導(dǎo)爆管均勻緊貼在傳爆雷管的外殼周壁，并用絕緣防水電工膠布嚴(yán)密纏緊捆扎2～3層，形成扎頭，作為接點(diǎn)的第1道柔性防護(hù)層(見圖2)。

圖2 第1道柔性層防護(hù)Fig.2 Protection with the first flexible layer

然后，用炸藥包裝箱硬紙殼，按需要的幾何尺寸，預(yù)制成柔度合適的厚紙片，對(duì)扎頭進(jìn)行貼覆式包裹2～3層，并用絕緣防水電工膠布捆扎牢靠，形成接點(diǎn)的第2道柔性防護(hù)層(見圖3)。

圖3 第2道柔性層防護(hù)Fig.3 Protection with the second flexible layer

對(duì)接點(diǎn)采用這種雙層柔性緊密防護(hù)，可有效約束傳爆雷管爆轟產(chǎn)生的雷管破片的飛濺，從而保護(hù)網(wǎng)路中的導(dǎo)爆管免遭其破壞。

2 工程應(yīng)用及效果

2.1 工程概況

位于韶關(guān)市武江區(qū)芙蓉新城的韶關(guān)市保利中宇花園項(xiàng)目，用地面積5.83×104m2。本項(xiàng)目在基礎(chǔ)挖填施工過程中，面積1.5×104m2范圍內(nèi)遭遇孤石，需進(jìn)行爆破開挖。

由于本工程地處城鎮(zhèn)鬧市區(qū)域，擬爆區(qū)的東面110 m處是韶關(guān)保利中興花園，南面70 m有居民住宅，西面是規(guī)劃道路及規(guī)劃用地，北面40 m是市區(qū)百旺路、150 m處有中國(guó)聯(lián)通公司，爆破環(huán)境十分復(fù)雜(見圖4)。因此要求爆破作業(yè)不能頻繁影響周邊正常的交通、工作及生活秩序，爆破頻次只允許1～2次，并且每次爆破應(yīng)對(duì)爆破有害效應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格控制，不得給周邊環(huán)境造成任何危害。

圖4 爆區(qū)及爆前現(xiàn)場(chǎng)Fig.4 Environment before blasting

爆區(qū)內(nèi)巖石為中風(fēng)化呈孤立狀的石灰石，厚度1.0～4.0 m不等，硬度普氏系數(shù)f=6～8。總爆破石方量約1.0×104m3。

爆破施工采用鉆孔直徑42 mm、孔深1.0～4.0 m，以“連續(xù)鉆孔、集中爆破”的作業(yè)方式，分2次進(jìn)行爆破。第1次爆破的孔數(shù)為1 200個(gè)，使用炸藥720 kg，雷管1 400 發(fā)；第2次爆破的孔數(shù)為2 150個(gè)，使用炸藥1 500 kg，雷管2 400 發(fā)。爆破飛石在保證炮孔填塞長(zhǎng)度與良好質(zhì)量[7]的基礎(chǔ)上，采用“砂袋加壓炮孔口+密目篩網(wǎng)分區(qū)覆蓋爆區(qū)”的方法進(jìn)行分區(qū)重點(diǎn)防護(hù)[8]。爆破振動(dòng)采用炮孔毫秒延時(shí)起爆，并嚴(yán)格控制單響藥量的措施[8]進(jìn)行有效控制。

2.2 施工要點(diǎn)

針對(duì)開挖面積大、炮孔數(shù)目多、采用孔外接力控制起爆技術(shù)的爆破，施工除遵循捆聯(lián)網(wǎng)路的一般施工技術(shù)外，還應(yīng)采取如下操作：

1)網(wǎng)路連接遵循“收管成束—配置傳爆雷管—聯(lián)線—核對(duì)檢查”的操作程序。

收管成束：按就近原則和每束導(dǎo)爆管數(shù)不超過20根的原則，收攏炮孔引出的導(dǎo)爆管。

配置傳爆雷管：按收攏的導(dǎo)爆管數(shù)每束配置2發(fā)同型、同段的傳爆雷管。

聯(lián)線：按接力起爆順序，縱向由近及遠(yuǎn)，由高階向低階逐階連接；橫向同階傳爆雷管，復(fù)式交叉連接。

核對(duì)檢查：按起爆順序及接力傳爆邏輯，對(duì)整個(gè)網(wǎng)路進(jìn)行核對(duì)并檢查連接質(zhì)量，保證網(wǎng)路連接正確，質(zhì)量可靠。

2)聯(lián)網(wǎng)捆扎時(shí)，應(yīng)先確定傳爆雷管的接力傳爆邏輯準(zhǔn)確無誤后才施工，以期避免返工。

3)簇聯(lián)捆扎時(shí)，應(yīng)同時(shí)按“先第1道、后第2道”的工序，施之以“雙層柔性緊密防護(hù)”的措施，對(duì)接頭進(jìn)行安全防護(hù)。

為了保證數(shù)目如此龐大的炮孔實(shí)現(xiàn)一次性安全、可靠起爆，并達(dá)到對(duì)爆破振動(dòng)的有效控制，爆破采用導(dǎo)爆管雷管接力控制起爆技術(shù)。炮孔引出的導(dǎo)爆管收攏成束，按薩道夫斯基公式進(jìn)行爆破振動(dòng)安全校核驗(yàn)算，每束不超過10個(gè)孔，能滿足爆破振動(dòng)對(duì)單響藥量的控制要求。2次爆破均采用如圖1所示的起爆網(wǎng)路，每次起爆信息在網(wǎng)路導(dǎo)爆管中的傳播距離均約350 m，接力最后階數(shù)均為18，孔外延時(shí)接力控制采用MS3段導(dǎo)爆管雷管，按式(1)計(jì)算得出Δty=3 075 ms。根據(jù)工程環(huán)境要求，爆破聲響需層次分明，入孔導(dǎo)爆管雷管選用了S6段。整個(gè)起爆網(wǎng)路分兩支路接力聯(lián)網(wǎng)，支路同階接力之間聯(lián)成交叉復(fù)式，兩支路聯(lián)成總并聯(lián)的孔外接力控制起爆網(wǎng)路。每個(gè)連接點(diǎn)均采用“雙層柔性緊密防護(hù)”的保護(hù)措施進(jìn)行技術(shù)處理，最后連接導(dǎo)爆管激發(fā)針和母線，整個(gè)網(wǎng)路由專用起爆器充電起爆。

2.3 爆破效果

采用導(dǎo)爆管雷管孔外接力控制起爆技術(shù)，僅進(jìn)行了2次爆破作業(yè)，就避免了頻繁爆破導(dǎo)致的反復(fù)警戒，干擾交通及爆破擾民的后果。實(shí)施的2次爆破，經(jīng)在爆區(qū)南面距離70 m的居民住宅樓基處測(cè)振可知，第1次爆破測(cè)得振動(dòng)速度值0.63 cm/s，第2次爆破測(cè)得振動(dòng)速度值0.57 cm/s，均未超出安全要求的環(huán)境控制值1.0 cm/s。成功取得一次性成功安全、可靠起爆，爆破無盲炮，爆破振動(dòng)不明顯的滿意效果(見圖5)。

圖5 爆破效果Fig.5 Blasting effect

3 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)導(dǎo)爆管雷管孔外接力控制起爆技術(shù)的方法，采用MS3段導(dǎo)爆管雷管孔外控制延時(shí)接力(接力最后階數(shù)18)，入孔導(dǎo)爆管雷管為S6段，起爆總延時(shí)6 s的孔外接力控制起爆網(wǎng)路，以及網(wǎng)路連接技術(shù)，在韶關(guān)市保利中宇花園項(xiàng)目大片區(qū)孤石爆破工程中，僅實(shí)施了2次爆破便完成了爆破任務(wù)，成功避免了因頻繁爆破給周邊環(huán)境帶來不利影響的局面，實(shí)現(xiàn)了工程預(yù)期目的。工程實(shí)踐表明，這一導(dǎo)爆管雷管孔外接力控制起爆技術(shù)，既可按爆破振動(dòng)安全要求控制單響藥量，又能按照實(shí)際需要擴(kuò)大爆破規(guī)模，運(yùn)用靈活，操作簡(jiǎn)單，安全可靠，為類似工程的實(shí)踐提供了有益借鑒。