高速公路沿线天然气管道和军缆控制爆破施工技术.doc

高速公路沿线天然气管道和军缆控制爆破施工技术

樊光强
（中铁十四局集团三企业 兖州 27）
摘 要: 本例中因为天然气管道与军缆距离高速公路施工现场较近, 极大地限制了现场爆破作业, 在对施工现场岩性及地形勘察基础上, 经过对爆破块度与爆破冲击波、 地震波、 飞石安全距离验算, 选择了合理爆破参数, 制订了严格控制爆破方案, 很好处理了爆破施工对天然气管道和军缆影响。
一、 工程概况
云阳至万州高速公路P标段, 位于重庆市万州境内, 路线全长6.001km, 路线范围内第四系堆积岩、 沉积岩都有出现。地质结构关键以褶皱变形为主。全线爆破石方量约为87万立方米。沿线处于红线范围以内天然气管道和军缆长约0.8 km, 因为本线路位于高低起伏较大山区, 天然气管道和军缆改移方案受到制约, 部分改移后天然气管道和军缆距离红线水平距离不足50米, 且受地形影响, 部分天然气管道暴露在地表, 仅用薄层混凝土覆盖, 这使我们爆破作业受到很大限制。
二、 控制爆破施工方案
降低振动量级和控制飞石块度与距离是确保天然气管道与军缆安全关键,为此考虑以下施工方案:
1、 严格控制爆破作用方向, 使爆破后岩石块度均匀, 降低大块率, 提升爆破生产率, 降低飞石对天然气管道与军缆破坏, 宜采取微差控制爆破。
2、 采取微差起爆网络, 严格控制单响最大装药量, 选择合理微差间隔时间, 注意起爆方法, 以形成良好自由面及自由空间, 避免形成“闷炮”。努力降低爆破地震波对天然气管道影响。
3、 采取不偶合装药结构, 选择低威力、 低爆速炸药。避免药量过分集中, 尽可能使炸药均匀分布于被爆破介质中。
4、 落实“浅眼、 密眼、 少药、 微差控制爆破”技术标准, 沿道路中心纵向向两边进行爆破作业。
三、 爆破块度及爆破安全距离控制
1、 爆破块度控制
因石方爆破后必需作为填方材料, 爆破块度要求控制在20cm以内, 爆破必需达成良好块度要求, 除依据实地岩石性质情况, 不停优化炮孔参数外, 为了预防大块飞石击坏天然气管道与军缆, 可采取压碴挤压爆破方法: 即在施鲍岩体前面依次留下2～4m厚前次爆破岩碴, 这么有利于阻止施爆岩体前移和岩体充足破碎。

同时采取孔内微差爆破技术, 减震效果好, 而且可加强孔底爆破作用, 改善爆破效果。
工作面开阔地带, 可采取梅花形布孔, 中间先起爆, 两侧后起爆（见图）; 这种起爆方
式, 岩石抛掷距离, 双排间微差, 减小震动30%左右, 大块率可下降到0.9%以下, 并可大幅度地降低地震效应。
2、 爆破安全距离控制
(1)爆破震动安全距离控制
从爆源到被保护物距离应确保被保护物不受到爆破振动作用破坏, 这段距离称为爆破地震安全距离。本工程中, 爆源与天然气管道与军缆之间爆破地震安全距离约为50米, 要求在爆破地震振动速度不超出建筑物地震安全速度前提下, 求算瞬发爆破许可最大装药量或微差爆破药量最大一段许可装药量
Qmax=R1/m(v/k)1/am
Q: 炸药量, kg, 瞬发爆破取总炸药量, 微差爆破取药量最大一段炸药量;
R: 爆破地震安全距离, m;
V: 安全振动速度, 3cm/s;
m: 药量指数, 取1/3;
K、 a: 与爆破点地形、 地质等条件相关系数和衰减指数。K取120, a取1.5。
在安全距离范围内许可一响最大装药量见下表。
R安（m）
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Q安max(kg)
0.05
0.4
1.35
3.2
6.25
10.8
17.15
25.6
36.45
50

注: 本表按安全振速控制单响药量, 爆破时采取对角微差控制爆破, 以控制振速（3cm/s）。
(2)空气冲击波安全距离控制
因为我们爆破作用指数较小, 0.75<n<1, 药包又是埋入介质中爆破, 所以不对空气冲击波进行核实。
(3)爆破飞石安全距离控制
因为沿线岩石裸露, 部分天然气管道埋置较浅, 避免飞石砸到管道和军缆成为施工关键。产生飞石原因关键有以下多个方面:
①爆破产生多出爆生气体能量作用于部分碎石上, 使其取得较大动能而飞散;
②被爆介质不均匀, 如有软弱面、 地质结构面时会在这些软弱部位产生飞石;
③爆破作用指数或爆炸单位耗药量取得过大, 最小抵御线因为设计或施工误差造成其实际值变小或方向改变等, 也会产生飞石;
④炮孔堵塞长度小于最小抵御线, 或堵塞质量不好, 堵塞物沿炮孔飞出, 形成飞石。
因为爆破施工场地位于山坡上, 极易产生爆破飞石, 对于飞石距离计算公式, 常见经验公式: RF=40Kd/2.54
式中: K——安全系数,与地形相关, 取K=0.5;
d——孔径, d=4.2cm;
则: RF=0.5×4.2×40/2.54=33m
总而言之可知, 假如正确识别岩石结构, 掌握好爆破参数, 操作中控制好填塞质量, 飞石半径应能够控制在40米以内, 或在炮孔上覆盖编制土袋, 无飞石 。
四、 爆破参数选择
1、 电雷管选择
采取微差爆破, 其间隔时间选择关键与岩石性质、 抵御线、 岩石移动速度以及对破碎效果和减震要求等原因相关, 合理微差间隔时间应能得到良好爆破破碎效果和最大程度地降低爆破地震效应。
其间隔时间为: Δt=kw(24-f)
式中: Δt——确保岩石破碎最优延缓时间（ms）;
k——岩石裂隙系数, k=1.5;
w——最小抵御线, 按平均2.0m计算;
f——岩石坚硬系数, 取f=5;
则: Δt=kw(24-f)=1.5×2×（24-5）=57ms, 所以微差爆破, 宜采取1#、 3#、 5#、 7#、 9#、 11#、 13#、 15#毫秒延期电雷管, 对于单排炮孔齐爆情况宜采取瞬发电雷管。
2、 单孔装药量选择
为降低地震波对天然气管道和军缆影响, 依据多打孔、 少装药标准进行设计, 所以采取每层开挖深度＜4m浅孔爆破。开挖高度大于4m时采取分层爆破。落底(底部整平)、 改炮(大块改小)、 坡面欠挖处理、 截水沟开挖等爆破, 将由手风钻钻孔, 小爆破完成。即钻孔孔径为Ф42mm, 孔深较浅, 每次实施规模较小爆破。
浅孔光面控制爆破, 采取梯段（台阶）爆破。
浅孔光面控制爆破, 采取梯段（台阶）爆破。
最小抵御线W=1～2m; 炮孔深度L= 0.8～4.0; 炮孔间距a= (0.8-2)W; 按梅花形部署时b=0.86a;
单孔装药量: Q=qabL。
Q: 单孔装药量, kg;
W: 由炮孔底至临空面最小距离, m;
a: 炮孔间距, m;
b: 炮孔排距, m;
L:炮孔深度, m;
q: 单位岩石硝铵炸药消耗量kg/m3, 软石为0.2; 次坚石为0.28; 坚石为0.35 。
序号
孔深(m)
孔径(mm)
孔排距(m)
最小抵御线m)
单孔药量(kg)
单方耗药量kg/m3)
备注
1
1.5
Ф42
1.0
1.0
0.45
0.3
少用
2
2.5
Ф42
1.5
1.5
1.5
0.27
多用
3
3.5
Ф42
2.0
2.0
3.3
0.24
多用
4
4
Ф42
2.0
2.0
3.45
0.22
多用

五、 爆破安全防护
为确保天然气管道及军缆安全, 爆破前对天然气管道采取覆盖炮被、 竹排或挂铁丝网形式进行防护。对爆源距离上述保护对象较近施工, 采取对爆源覆盖炮被等方法, 确保飞石处于可控制状态。
对于天然气管道与军缆线杆处于山坡下部爆破施工, 应提前做好挡墙, 阻挡滚石对天然气管道与军缆线杆造成破坏。
六、 结束语
在沿线路基石方爆破施工中, 因为采取了正确爆破方法, 选择了合理爆破参数, 以及有效防护手段, 使沿线路基土石方开挖施工在不危及天然气管道和军缆前提下, 顺利进展下去。
参考文件: 铁路工程爆破 王海亮 中国铁道出版社 3月