受限区石质路基控制爆破施工工法

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1、受限区石质路基控制爆破施工工法 受限区石质路基控制爆破施工工法 1前 言 管道运输是我国石油天然气运输的主要方式，天然气具有易燃、易爆及管道压力大、运输线路长的特点，因此天然气管道及设施安全保护相当重要。2001年8月2日国务院第313号文件石油天然气管道保护条例第十六条规定： “在管道中心两侧各50米至500米范围内进行爆破的，应当事先征得管道管理部门同意，在采取安全控制方案或安全保障措施后方可进行”。张石高速公路涞源至涞水段XXXX标距离陕京天然气管道50500米受限范围内路基石方26万立方米，为保证陕京天然气管道的安全，集团公司技术中心成立科研小组并征得管道管理部门同意，采取微差爆破控制

2、施工方案，降低爆破振动，制定落实安全保护控制措施，保证了天然气管道的安全和路基施工质量，提高了施工进度，具有安全可靠、技术先进、实用经济等优点，为特殊环境条件下的岩土工程爆破方案设计和爆破实施提供了一条新思路。2工法特点2.1采用微差控制爆破施工技术、爆破振动验算和爆破振动跟踪测试技术相结合的综合控制爆破施工方案，确定爆破地震波的传播规律与衰减规律，建立爆破振速、最大单响炸药量、安全距离之间的相互关系。 2.2优化微差控制爆破施工技术，采用非电起爆网络系统，优化爆破施工工艺，合理确定孔径、孔深、孔间距、起爆网络，调整装药量、调整装药结构和起爆顺序，严格控制单响起爆装药量。2.3配备爆破专业技术

3、人员和检测设备，检测方法、检测手段符合爆破安全规程（GB6722-2003）之规定，跟踪检测方案实用、准确、高效。2.4国家颁布的现行爆破安全规程（GB6722-2003）中并无天然气管道安全允许振动速度标准。按照管道企业“中国石油北京天然气管道有限公司”要求，建设单位委托专业安全评估机构昆明阳光安全科技有限公司对管道限制区域爆破施工安全性进行了论证，同时结合南水北调的经验数据和考虑足够的安全系数，会同监理单位、管道管理部门和总承包单位共同确定：天然气管道安全允许振动速度为不大于1.5CM/S。3适用范围本工法适用于附近有天然气管道、石油管道、自来水管道等经过的公路、铁路、市政工程、水利工程、

4、建筑工程的石质路基、基坑岩土爆破开挖。4工艺原理4.1微差控制爆破技术爆破方案采用毫秒延期微差控制爆破技术，其爆破网络采用非电导爆管微差起爆系统，此系统的优点在于防水、防雷电、不受静电、杂散电流的影响，不受雷管数量的限制，而且延期段次满足施工需要、连接方式灵活、传爆稳定。在特殊的爆破环境进行爆破施工作业，在微差控制爆破基础理论的基础上进一步优化爆破施工技术和爆破施工工艺，使爆破方案更为安全、高效。微差控制爆破机理：微差控制爆破是应用炸药爆炸瞬间释放的能量等于破碎周围介质所需要能量的等能原理、药包微量化原理,合理分布药包的空间位置,把一次大药量起爆的药包,以非电导爆管及其组成的网络将其分割为数段

5、、数十段依次精确起爆的小药包,从而有效地控制爆破岩石的破碎程度、爆破范围、坍塌方向和爆破地震波、空气冲击波、飞石等危害效应,把同等安全条件下的爆破规模扩大数倍至数十倍，它是一种延期爆破，延期间隔时间是毫秒量级（1秒1000毫秒）。由于相邻炮孔起爆间隔时间合理设计，致使各炮孔在爆破过程中的能量场相互发生影响达到较好的爆破效果。主要优点有：4.1.1明显降低爆破振动效应、空气冲击波和飞石作用，尤其是降低爆破振动效应，与瞬发齐发爆破相比，地震效应降低了30%50%。4.1.2可增大一次爆破量，减少爆破次数，提高设备的利用率，经济效益显著。4.1.3爆堆形状整齐、集中，爆下的岩块块度均匀，大块率低，减

6、少大块二次破碎工程量50%，提高挖运工效。4.1.5提高炸药能量的利用率，降低成本30%，减少炸药能量浪费。4.2爆破振动验算爆破振动验算适用于爆破施工前和爆破振动检测前的事前预防验算，初步确定所采用的炸药用量等爆破参数对天然气管道的振动影响，使爆破施工一开始处于安全控制状态。根据爆破安全规程（GB6722-2003）的规定，爆破振动安全允许距离，可按经验公式计算： （4.1-1）式中：R-爆破工点至振动检测点的距离，单位为米（m）；Q-炸药量，齐发爆破为总药量，微差延时爆破为最大一段药量，单位为千克（kg）；V-天然气管道所处位置质点振动安全允许速度，V=1.5cm/s； K、-与爆破点至计

7、算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数，可根据爆破安全规程要求按表4.1选取，或通过现场试验确定。表4.1 爆区不同岩性的K、值岩性K坚硬岩石501501.31.5中硬岩石1502501.51.8软岩石2503501.82.0在微差控制爆破中，根据爆破点与天然气管道的距离和地形、地质条件，计算最大一段装药量Q作为岩土爆破施工现场装药量控制的主要判据。 4.3爆破振动检测4.3.1测点布置：从天然气管道至爆源方向上共布置了5个振动观测点，最近距离35m,最远距离226m，测点的间距大致按对等间距分布，其中第5点布置在管道上部地面，每个测点均布置水平向和垂直向两台传感器，爆破振动测点共布

8、置了10台传感器，采用振动检测设备进行爆破振动动态检测。4.3.2测试系统：采用电测法测量爆破瞬间测点质点振动速度。测试仪器采用TOPBOX-508专业自动记录仪配速度传感器。根据工程爆破规模、爆破技术特点、测点部位和距离合理设置仪器参数。为提高抗干扰能力，各测点之间用屏蔽线连接。4.3.3监测方案采用动态监测方案，跟踪测试，监测记录每一次爆破在振动观测点的质点振动速度尤其管道位置质点的振动速度。 请见图4.3.3监测方案信息流程图传感器测点1、2传感器测点3、4数据回放处理机现场测试测试现场准备传感器测点5、6 传感器测点7、8传感器测点9、10 图4.3.3监测方案信息流程图测量数据科学处

9、理和实践应用：应用爆破质点振动速度计算公式及一元回归法对所测得的数据进行回归分析，得到与介质、地形有关的系数K、,从而得到质点振动速度V的衰减规律，然后根据质点振动计算公式、允许的最大振动速度、爆破中心至天然气管道之间的距离R，推算确定下次爆破的允许起爆药量Q,以指导科学装药。请见表4.3.3爆破振动安全距离与允许装药量表此表格提供的实践统计数据来源于张石高速公路涞源至涞水段XXXX特定地形、地质条件，对于其它特定条件下的爆破振动安全距离和允许装药量控制数据，应当按照本综合爆破控制方案提供的思路，通过爆破试验和爆破振动检测的方法进行总结，以适应其它特定地形和地质岩性条件，从而指导现场施工。5施

10、工工艺流程及操作要点5.1微差控制爆破施工方案5.1.1设计原则1.保证陕京天然气管道、附近民房及居民、现场施工人员、设备安全。对爆破振动、爆破冲击波、爆破飞石的影响进行有效控制，严格控制最大单响药量，落实安全控制措施。2.控制飞石方向，使爆破飞石方向朝向管道的反方向，采用微差爆破技术，严格控制爆破振动及冲击波的能量，确保爆破安全效果的顺利实现。3.严格执行少药量、多爆破次数规则，实现多个工作面施工平行作业模式，达到岩石爆破、装、运的平行作业，减少大抵抗线条件下的爆破，增加临空面、自由面，控制梯段抵抗线。4、合理安排和爆破施工组织，加强爆破施工方案的检查和爆破效果的检查，确保安全控制目标的实现

11、。5.1.2施工工艺流程施工准备炮孔布置爆破参数设计钻孔与炮孔检查装药、堵塞爆破网络敷设与起爆检查爆破效果处理盲炮解除警戒。1.施工准备1）开工前，调查清楚地下燃气管线的具体位置、走向以及与桥梁、路基的距离、相对位置等情况。2）进行受限区内爆破施工区域和每次爆破范围进行测量放线，界定爆破施工范围，同时对爆破开挖深度进行高程测量，确定钻孔深度。3）编制爆破施工组织设计、专项安全控制施工方案和爆破实施安全规程报当地公安部门和当地天然气管道管理部门审批，经批准后方可从事爆破作业。4）根据现场情况、周围环境和地质条件，按安全要求、爆破效果、工程特点、人才机配备，遵循公路路基施工技术规范（JTG F10

12、-2006）和爆破安全规程（GB6722-2003）要求，做好施工技术交底和安全技术交底工作。2.炮孔布置1）孔径d选定钻孔孔径，主要取决于钻机类型、台阶高度和岩石性质，一般采用孔径d=80100cm。2）钻孔形式在路基爆破中，常用中深孔爆破台阶法，其钻孔形式一般采用垂直钻孔、倾斜钻孔两种，在施工中要根据实际情况正确选择，常常垂直钻孔和倾斜钻孔结合使用。3）布孔方式为使爆破能量均匀分布实现微差控制爆破的安全效果，同时根据现场台阶临空面情况、抵抗线分布，一般采用等边三角形布孔和大孔距小排距梅花布孔两种方式。3.爆破参数设计爆破参数设计原则是从降低爆破振动和减少爆破危害入手，根据岩性条件和爆破环境

13、条件，严格参数设计和及时调整改进，与爆破振动检测密切配合，实行动态控制，确保安全目标的实现。1）台阶梯段高度H：台阶梯段高度的确定主要考虑路堑设计台阶高度和钻孔、爆破、铲装的安全及高效率，一般根据各设备选型和开挖技术条件确定，工程实践证明，梯段高度以8-10米为佳。2）超钻深度h：钻孔超钻深度主要取决于岩石特征及岩石的层理、节理、裂隙等，根据经验一般取值0.5-1m。3）钻孔深度L：钻孔深度应根据梯段高度、超钻深度和钻孔倾角按下公式确定。 （垂直孔） （5.1.2-1） (倾斜孔) (5.1.2-2)4）底盘抵抗线W1：底盘抵抗线参数与爆破振动控制密切相关，即炮孔中心至梯段坡底线的水平距离作为

14、计算参数，通常按如下经验公式确定： (5.1.2-3)5）孔距a、排距b：孔距指同一排深孔中相邻两钻孔中心线间的距离，一般按下式确定： (5.1.2-4)在微差挤压爆破中，布孔采用三角形布置时，排距按下式确定： (5.1.2-5)如果采用大孔距小排距布孔时可根据实际情况灵活控制排距。6）填塞长度L2：为充分利用炸药能量，合理确定填塞长度，使炸药能量尽量朝向抵抗线方向，填塞长度可按下式确定： (5.1.2-6)7）炸药单耗q：单耗与岩石硬度和破碎程度有关。岩石越坚硬、越完整，要求破碎块度小，则单耗大；反之，单耗小。一般按下式确定： (5.1.2-7)式中：-岩石密度（km/m3） -岩石普氏硬度

15、系数第一排孔的q1按下式计算： (5.1.2-8)式中：n-排数8）单孔药量Q：单孔内装药量由炮孔参量构成的破岩体积乘以单耗确定。 Q=qaWH (5.1.2-9)对于多排孔爆破，第二排以后的每孔装药量为：Q=qabH (5.1.2-10)对于多排孔爆破，考虑到前排孔岩体的阻力，每隔若干排后药量可增加10%20%。9）分层装药填塞长度和微差时间：为避免集中装药造成爆破振动过大或产生其它爆破危害，应当采取改善炮孔中部和上部的岩石破碎效果，采取间隔装药，根据经验间隔长度一般为2.54.5m；岩石松软取大值，反之取小值。为改善爆破效果，降低爆破振动，应当合理确定微差间隔时间，根据经验一般微差间隔时间

16、取50ms。此外，爆破网络和起爆顺序根据降低爆破振动的目的合理设计，同时根据动态控制的原则及时调整改进。孔内微差的起爆网络采用非电起爆网络，可采用三角形、V型起爆网络，为保证传爆的稳定性，连接方式采用复式并串联网络较好。起爆顺序对于同一炮孔而言，采用自下至上孔内微差起爆较好，对于相邻炮孔而言，存在多种排列方式，但是控制的主要原则是在水平面内和垂直面内均设计起爆间隔时间，增加岩石多次反复作用、多次撞击，可提高爆破效果同时减低爆破振动。4.钻孔与炮孔检查严格按照爆破设计布孔、钻孔，装药前必须检查孔位、深度、倾角是否符合设计要求，孔内有无堵塞、孔壁是否有掉块以及孔内有无积水。孔位和深度不符合设计要求时，及时处理，进行补孔或透孔，严禁少打眼，多装药。孔口周围的碎石、杂物清除干净，对于孔口岩石破碎不稳固段，应进行维护，避免孔口形成喇叭状。钻孔结束后应封盖孔口或设立标志。5.装药、堵塞严格按设计计算装药、堵塞炮孔。在未装入雷管或起爆药柱等敏感爆破器材以前，若炮孔堵塞可用木制长杆处理，严禁用钻具处理装药堵塞的炮孔，堵塞应达到设计要求的长度，严禁不堵塞而进行爆破，禁止使用石块和易燃材料堵塞炮孔，堵塞完后用砂袋覆盖炮孔。 详细阅读