復(fù)雜環(huán)境石方開挖精準(zhǔn)控制安全爆破施工工法

張海英 王京華 李 朝

(1.廈門安能建設(shè)有限公司,福建 廈門 361004;2.中能(廈門)建設(shè)有限公司,福建 廈門 361004;3.福建巨鑄集團(tuán)有限公司,福建 廈門 361009)

在工程建設(shè)過程中,在建工程毗鄰建筑物是常見現(xiàn)象,建筑施工區(qū)周邊100m范圍內(nèi)出現(xiàn)受保護(hù)構(gòu)筑物的情況也時有發(fā)生,這種復(fù)雜環(huán)境[1]的石方爆破開挖存在著以下主要施工難題:?在爆破安全與施工進(jìn)度之間找到平衡點(diǎn)難度大,復(fù)雜環(huán)境爆破安全要求低振動速度,小裝藥量往往導(dǎo)致施工進(jìn)度無法滿足業(yè)主要求,安全與進(jìn)度之間存在著矛盾;?既降低爆渣大塊率又降低單位藥耗,難度大;?開放性的爆破環(huán)境安全警戒難度大。本工法研發(fā)了高精度控制爆破技術(shù)、氣體間隔分段裝藥技術(shù)和無人機(jī)輔助警戒技術(shù),成功地實(shí)現(xiàn)了低振動速度、小塊徑爆渣、安全警戒的爆破作業(yè),并形成了“復(fù)雜環(huán)境石方開挖間隔裝藥精準(zhǔn)控制爆破施工工法”,該工法成功應(yīng)用于寧德鋰電車?yán)餅称瑓^(qū)防洪防潮工程(排洪渠)等工程,取得了對毗鄰建筑物影響小、施工速度快、操作安全的良好效果,其關(guān)鍵技術(shù)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

1 工法特點(diǎn)

a.采用高精度控制數(shù)碼雷管逐孔起爆技術(shù),精準(zhǔn)控制炮孔內(nèi)炸藥起爆時間,有效降低質(zhì)點(diǎn)振動幅度,爆破振動監(jiān)測證明,減振率最高可達(dá)50%,可更有效地保護(hù)周邊建筑物和構(gòu)筑物安全。

b.采用精準(zhǔn)控制安全爆破網(wǎng)絡(luò),確保了爆破操作人員的生命安全,實(shí)現(xiàn)了爆破施工的本質(zhì)安全。

c.采用氣體間隔器分段裝藥,降低或避免了炮孔近區(qū)圍巖的過度粉碎,提高炸藥爆破能量的有效利用率,從而降低爆破成本,控制爆破危害。

d.采用無人機(jī)進(jìn)行爆破清場和巡檢,輔助人工進(jìn)行爆破安全警戒,減少警戒人員投入,縮短警戒清場時間,降低爆破安全風(fēng)險。

2 適用范圍

本工法適用于施工環(huán)境較復(fù)雜的水利水電工程、市政公用工程及公路工程中復(fù)雜環(huán)境露天石方爆破開挖施工,其他行業(yè)工程復(fù)雜環(huán)境的露天石方開挖可參考執(zhí)行。

3 工藝原理

3.1 精準(zhǔn)控制安全爆破網(wǎng)絡(luò)工藝原理

精準(zhǔn)控制安全爆破網(wǎng)絡(luò)分爆破控制中心、區(qū)域控制器、精準(zhǔn)控制數(shù)碼雷管三級進(jìn)行爆破設(shè)計,三級控制網(wǎng)絡(luò)見圖1。

圖1 精準(zhǔn)控制安全爆破工藝原理示意圖

爆破控制中心是整個爆破作業(yè)的樞紐,最多可以控制128個區(qū)域控制器,每個區(qū)域控制器最多可以控制8個精準(zhǔn)控制數(shù)碼雷管;爆破控制中心、區(qū)域控制器、精準(zhǔn)控制數(shù)碼雷管之間的信息和指令傳遞都是雙向的,爆破控制中心確定的爆破設(shè)計方案分解給各個區(qū)域控制器,指令各區(qū)域控制器完成方案中規(guī)定的爆破作業(yè);區(qū)域控制器根據(jù)爆破中心的指令,接收各精控雷管的信息,發(fā)出具體的作業(yè)指令;精準(zhǔn)控制數(shù)碼雷管實(shí)時向區(qū)域控制器發(fā)送信息,執(zhí)行區(qū)域控制器的動作指令。

3.2 精準(zhǔn)控制數(shù)碼雷管原理

精準(zhǔn)控制數(shù)碼雷管芯片采用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)產(chǎn)生兩路邏輯門電路(Transistor-Transistor Logic,TTL)信號,分別作為距離選通成像中脈沖激光器的觸發(fā)信號和選通門的觸發(fā)信號,其中選通門的觸發(fā)信號相對于脈沖激光器的觸發(fā)信號有一定的延時,利用數(shù)字移相后的時鐘信號可使其延時精度小于FPGA全局時鐘周期。這兩路具有一定相對延時的TTL信號在一個FPGA芯片內(nèi)完成。延時在FPGA輸出的時候已經(jīng)具有,并不需要再經(jīng)過其他的器件進(jìn)行精確延時,即可實(shí)時配置精確延時。利用FPGA內(nèi)部DCM模塊對全局時鐘信號進(jìn)行相等時間的延時,產(chǎn)生相對相位后移相等的n路時鐘信號,且n可以自由設(shè)置,因此等效延時精度A可以自由設(shè)置。數(shù)碼雷管精準(zhǔn)控制原理見圖2。

圖2 數(shù)碼雷管精準(zhǔn)控制原理

通過編碼器對數(shù)碼雷管進(jìn)行延時設(shè)置,延時的精度能夠達(dá)到0.1ms以下,從而能夠保證爆破過程中較高的精確度。

3.3 安全爆破工作原理

精準(zhǔn)控制數(shù)碼雷管中電容不帶電,其電能由區(qū)域控制器的儲能裝置提供,精準(zhǔn)控制數(shù)碼雷管本身不會因?yàn)樾盘柌▌拥雀鞣N意外因素導(dǎo)致雷管引爆炸藥[2],能確保雷管的安全。

區(qū)域控制器會自動監(jiān)控所轄各數(shù)碼雷管信息,位置裝置負(fù)責(zé)讀取各雷管的IP位置信息,檢測裝置負(fù)責(zé)檢測雷管的完整性、線路接頭可靠性等信息,位置裝置和檢測裝置獲取的信息反饋給微處理器,若有位置和雷管的異常信息,將通過指令裝置發(fā)布暫停作業(yè)指令,確保作業(yè)安全。

爆破控制中心設(shè)有人臉識別系統(tǒng),只有通過公安系統(tǒng)備案的爆破人員方可進(jìn)入系統(tǒng)指揮控制爆破作業(yè),杜絕非授權(quán)人員的違章指揮;爆破控制中心根據(jù)爆破方案設(shè)定整體爆破網(wǎng)絡(luò),對區(qū)域劃分、精準(zhǔn)控制數(shù)碼雷管布置位置、起爆順序、延時時長等各方面進(jìn)行整體規(guī)劃,指揮各區(qū)域控制器,再由區(qū)域控制器控制精準(zhǔn)控制數(shù)碼雷管,分級管理提升整體爆破安全性;精準(zhǔn)控制數(shù)碼雷管有異常時,將向區(qū)域控制器反饋,區(qū)域控制器再向爆破控制中心傳遞異常信息,爆破作業(yè)人員發(fā)現(xiàn)異常信息后,指揮操作人員通過更換雷管等方式進(jìn)行處理,直至排除所有的安全隱患,最后由爆破作業(yè)負(fù)責(zé)人通過爆破控制中心指令使整個爆破網(wǎng)絡(luò)按照預(yù)定的爆破設(shè)計要求進(jìn)行安全爆破作業(yè)。

3.4 分段裝藥破碎巖石更均勻工藝原理

傳統(tǒng)的連續(xù)柱狀裝藥存在單耗大、爆轟初壓過高、巖石過度粉碎及孔口巖石大塊率高的缺點(diǎn),使得炸藥的能量有效利用率低且易產(chǎn)生大塊和根底,帶來爆破振動危害等諸多問題。氣體間隔器分段裝藥,是將深孔中的藥柱分為若干段,將氣體間隔器置于藥柱中間,各段藥柱內(nèi)分別安裝雷管進(jìn)行引爆的孔內(nèi)引爆方式,見圖3。炸藥在空氣間隔器兩端爆炸后所產(chǎn)生的應(yīng)力峰值相互作用產(chǎn)生一個加強(qiáng)的應(yīng)力場,使巖石破碎塊度更加均勻。

圖3 氣體間隔器安裝示意圖

4 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

4.1 工藝流程

復(fù)雜環(huán)境石方開挖精準(zhǔn)控制安全爆破施工流程見圖4。

4.2 操作要點(diǎn)

4.2.1 爆破方案設(shè)計

a.在設(shè)計爆破方案前,設(shè)計人員深入現(xiàn)場,調(diào)查被爆巖體的地質(zhì)情況和爆破區(qū)周邊環(huán)境;以寧德鋰電車?yán)餅称瑓^(qū)防洪防潮工程為例,調(diào)查結(jié)果見表1。

b.根據(jù)調(diào)查的爆破巖體和周邊環(huán)境情況,確定采用臺階式自上而下開采、深孔多排數(shù)碼電子雷管爆破方案。

c.根據(jù)爆破區(qū)周邊環(huán)境、距離周邊構(gòu)/建筑物的遠(yuǎn)近及被保護(hù)構(gòu)建筑物性質(zhì)、結(jié)構(gòu)類型、振動控制要求,確定開挖爆破采用以下三種爆破技術(shù)方案:?距民房300m以內(nèi)區(qū)域,采用復(fù)雜環(huán)境深孔臺階爆破技術(shù)方案(本工法施工范疇);?距民房300m以外區(qū)域,采用一般環(huán)境深孔臺階爆破技術(shù)方案[3](本工法不予闡述);?最后一層臺階采用光面爆破(本工法不予闡述)。

d.復(fù)雜環(huán)境深孔臺階精準(zhǔn)控制爆破,梯段設(shè)計見圖5。本工程采用傾斜或垂直炮孔,傾角α1一般為75°～90°。

H—臺階高度;h—超深;α1—斜孔傾角;W—最小抵抗線;W1—底盤抵抗線;L1—下段裝藥長度;L2—間隔堵塞長度;L3—上段裝藥長度;L4—上部堵塞長度圖5 復(fù)雜環(huán)境深孔臺階精準(zhǔn)控制爆破設(shè)計示意圖

e.根據(jù)類似工程經(jīng)驗(yàn),孔網(wǎng)參數(shù)(孔距a,排距b)設(shè)計為4.0m×3.0m,采用梅花形(或等邊三角形)布置,見圖6?？拙W(wǎng)參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整,并在爆破說明書中確定。

圖6 標(biāo)準(zhǔn)臺階深孔爆破布孔示意圖

f.根據(jù)爆破規(guī)程及減弱爆破振動、控制飛石等控制爆破原則,復(fù)雜環(huán)境深孔臺階控制爆破參數(shù)見表2。

表2 復(fù)雜環(huán)境深孔臺階精準(zhǔn)控制爆破參數(shù)匯總

g.采用數(shù)碼電子雷管,逐孔起爆,可采用Ⅴ形、“一”字形、斜形等起爆順序,斜形爆破網(wǎng)絡(luò)見圖7。

圖7 逐孔起爆網(wǎng)絡(luò)示意圖(圖中數(shù)字代表起爆順序)

h.采用專用起爆器擊發(fā),引爆高精度數(shù)碼電子雷管逐孔爆破,通過逐孔起爆時間優(yōu)化設(shè)計,每個起爆時間間隔50ms,高精度數(shù)碼雷管延時精度控制在0.2ms以內(nèi)。

i.結(jié)合本工程周邊環(huán)境及其實(shí)際情況(見表3),綜合考慮爆破安全、爆破質(zhì)量和爆破經(jīng)濟(jì)效益,根據(jù)《爆破安全規(guī)程》(GB 6722—2014)[1]規(guī)定的爆破振動安全允許標(biāo)準(zhǔn),爆破最大單段藥量Qmax根據(jù)爆破點(diǎn)與被保護(hù)建筑物的安全距離Rd確定,按式(1)計算,爆破規(guī)模按小于2.5t控制。

表3 爆破區(qū)周邊需保護(hù)對象安全距離

Rd=Q1/3(K/V)1/a

(1)

式中Qmax——最大一段起爆藥量,kg;

K——與地質(zhì)、地形條件有關(guān)的系數(shù),取K=200;

α——衰減系數(shù),取α=1.50;

V——爆破地震波速度,cm/s;

Rd——爆破地震波安全距離,m。

?距爆破區(qū)域西北側(cè)60m、156m及240m有民房,根據(jù)爆破安全規(guī)程規(guī)定,一般民用建筑物震動波速控制在2.0～2.5cm/s以內(nèi)是安全的,本工法爆破震動波速采用2.0cm/s進(jìn)行單段最大起爆藥的控制,單段藥量按式(1)計算;?距爆破區(qū)域東南側(cè)297m的某公司水電站,根據(jù)爆破安全規(guī)程規(guī)定,水電站及發(fā)電廠中心控制室設(shè)備震動波速控制在0.6～0.7cm/s以內(nèi)是安全的[4],本工程爆破采用0.6cm/s進(jìn)行單段最大起爆藥的控制,單段最大藥量按式(1)計算;?臨近不同的建(構(gòu))筑物進(jìn)行爆破時,按式(1)核定單段最大藥量,實(shí)際實(shí)施中,根據(jù)被保護(hù)對象的不同,及與被保護(hù)對象之間的安全距離,有效控制單段最大起爆藥量[5]。

4.2.2 施工準(zhǔn)備

a.按規(guī)定進(jìn)行三級安全技術(shù)交底,交底內(nèi)容包括:施工進(jìn)度計劃;各項(xiàng)安全、技術(shù)、質(zhì)量保證措施;質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和驗(yàn)收規(guī)范要求;設(shè)計變更和技術(shù)核定等。

b.根據(jù)爆破施工方案和工期要求配置相應(yīng)施工機(jī)械設(shè)備,以滿足施工要求。

c.所有參與施工的爆破人員和測量人員必須持證上崗,儀器均經(jīng)計量檢定機(jī)構(gòu)檢定合格,并定期送檢。

4.2.3 鉆孔

a.鉆孔施工工藝見圖8。

圖8 鉆孔工藝

b.鉆孔施工要點(diǎn)如下:

?按爆破設(shè)計方案選用符合孔徑要求的CM351型高風(fēng)壓潛孔鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔;?由測量人員用經(jīng)緯儀按照設(shè)計要求,給出孔位,標(biāo)注傾角、孔深;?鉆機(jī)操作手首先對鉆具進(jìn)行檢查,合格后方可開機(jī),開機(jī)后要空載預(yù)熱一段時間,將鉆機(jī)開至設(shè)計的爆區(qū),按測量給定的點(diǎn)位進(jìn)行鉆機(jī)定位、鉆孔作業(yè);?在鉆孔及吹孔作業(yè)時要注意將巖粉回收,以避免或減少巖粉對環(huán)境的污染;?作業(yè)完畢后要由專職人員進(jìn)行驗(yàn)收,檢查其孔深、傾角、孔位是否符合設(shè)計要求;?對不合格的孔位要進(jìn)行糾正,直至達(dá)到合格要求,最后用編織袋裝巖粉封堵孔口。

4.2.4 裝藥、堵塞

a.爆破裝藥前必須按爆破設(shè)計的要求在每個孔口處標(biāo)注該孔孔深,是否有水,裝藥量及裝藥結(jié)構(gòu),堵塞長度及允許偏差值、段別,以便于裝藥人員作業(yè)。

b.根據(jù)爆破設(shè)計精心組織裝藥作業(yè),爆破工程技術(shù)人員根據(jù)前端自由面情況和前排抵抗線情況進(jìn)行前排孔裝藥作業(yè),嚴(yán)格控制藥量并且注意避免將藥包布置在軟弱夾層上,防止因局部抵抗線薄弱產(chǎn)生飛石。

c.裝藥前認(rèn)真核對孔口標(biāo)識卡,對有疑問或不解的地方應(yīng)及時向爆破指揮及現(xiàn)場技術(shù)人員反映,嚴(yán)格按照標(biāo)識卡要求進(jìn)行裝藥。普通深孔臺階爆破采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu);復(fù)雜環(huán)境深孔臺階爆破采用連續(xù)或間隔裝藥結(jié)構(gòu)[6]。裝藥時應(yīng)慎防裝過量,對于超出允許值部分的炸藥要用高壓風(fēng)將其吹出。對于中深孔每個炮孔裝兩發(fā)數(shù)碼電子雷管,分別位于炮孔的中下部和中上部,裝藥時應(yīng)將每孔雷管段別標(biāo)識卡放在孔外,以便檢驗(yàn)。

d.根據(jù)巖石的工程地質(zhì)條件及周邊環(huán)境情況,采用分段裝藥結(jié)構(gòu)[7]:將深孔中的藥柱分為若干段,用氣體間隔器隔開,孔口用炮泥或巖粉堵塞(見圖9)。這樣能提高裝藥高度和爆破效果,減少振動和孔口部位大塊率的產(chǎn)生。

圖9 間隔裝藥結(jié)構(gòu)

4.2.5 連接、檢測爆破網(wǎng)絡(luò)

復(fù)雜環(huán)境深孔精準(zhǔn)控制爆破采用精準(zhǔn)控制數(shù)碼電子雷管起爆。起爆網(wǎng)絡(luò)采用逐孔毫秒延時形式?？刹捎芒跣?、“一”字形、斜形等起爆順序。

起爆方式:采用專用起爆器擊發(fā),引爆數(shù)碼電子雷管。

爆破連線必須由有經(jīng)驗(yàn)的爆破員進(jìn)行,雷管連接必須牢固,爆破網(wǎng)絡(luò)見圖10。

網(wǎng)絡(luò)連接必須嚴(yán)格按自檢、監(jiān)督和復(fù)檢三道程序進(jìn)行。在連線過程中,由爆破員邊連接邊檢查,同時設(shè)專人監(jiān)督連線工作是否符合爆破設(shè)計和技術(shù)規(guī)范要求。連線完成后,由本次爆破設(shè)計指揮或技術(shù)員進(jìn)行復(fù)檢,合格后方可進(jìn)行下道工序作業(yè)。對不合格的連線必須嚴(yán)格按要求進(jìn)行糾正,直至合格后方可進(jìn)行下道工序工作。

4.2.6 安全警戒

a.以書面形式向有關(guān)部門、單位、相關(guān)作業(yè)場所發(fā)送“爆破通知書”。

b.警戒范圍。在爆區(qū)四周設(shè)置爆破警戒點(diǎn),對警戒區(qū)內(nèi)人員進(jìn)行暫時清場、撤離,每個警戒點(diǎn)2人,警戒半徑:?復(fù)雜環(huán)境深孔爆破、露天深孔爆破為200m;?淺孔爆破未形成臺階時為300m。

c.警戒標(biāo)志。以紅旗為標(biāo)志,施工時爆區(qū)50m范圍內(nèi)設(shè)標(biāo)志,不準(zhǔn)任何無關(guān)人員進(jìn)入爆區(qū)。

d.爆破警戒信號。爆破警戒信號分聽覺信號和視覺信號兩種,且同時使用。聽覺信號由手持?jǐn)U音喇叭和哨聲承載,視覺信號由紅旗承載。

e.清場與巡視。爆破警戒區(qū)內(nèi)人員設(shè)備需暫時清場撤離,采用無人機(jī)配合安全員進(jìn)行巡視檢查確認(rèn),經(jīng)確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行后續(xù)爆破信號發(fā)送。

f.爆破信號由爆破總指揮統(tǒng)一發(fā)布。

g.爆破信號分三次發(fā)布。第一次信號為預(yù)告信號;此時作業(yè)人員、設(shè)備均需撤至警戒范圍以外的安全地點(diǎn);第二次信號為起爆信號,由無人機(jī)配合安全員進(jìn)行巡視檢查,確認(rèn)作業(yè)人員、設(shè)備均撤至警戒范圍以外的安全地點(diǎn)后,方可發(fā)布起爆信號;第三次信號為解除警戒信號,爆破后經(jīng)安全員和爆破指揮人員檢查,確認(rèn)無隱患方可發(fā)布解除警戒信號。如發(fā)現(xiàn)問題立即加以處理和排除。在處理過程中警戒人員仍要堅(jiān)守崗位,不得撤離。

4.2.7 起爆

本設(shè)計采用專用的高精度數(shù)碼電子雷管起爆器引爆整個起爆網(wǎng)絡(luò)。爆破作業(yè)設(shè)立爆破指揮部,由指揮部協(xié)調(diào)各工序、各隊(duì)組之間的作業(yè);指揮部在確認(rèn)條件成熟的情況下,由爆破總指揮發(fā)布起爆命令完成爆破作業(yè)。

4.2.8 爆后檢查

a.爆后檢查等待時間。露天深孔爆破,爆后超過5min后檢查人員方可進(jìn)入爆破作業(yè)地點(diǎn)檢查,如不能確認(rèn)有無盲炮,應(yīng)經(jīng)15min后才能進(jìn)入爆區(qū)檢查。

b.檢查手段。采用無人機(jī)配合人工進(jìn)行爆后檢查,在無法確認(rèn)是否有盲炮或有安全隱患時,先運(yùn)用無人機(jī)進(jìn)行近距離檢查。

c.爆后檢查內(nèi)容。爆后檢查的內(nèi)容有:?確認(rèn)有無盲炮;?露天爆破爆堆是否穩(wěn)定,有無危坡、危石;?最敏感、最重要的保護(hù)對象是否安全等。

d.處理。檢查人員發(fā)現(xiàn)盲炮及其他險情時,及時上報和處理;處理前必須在現(xiàn)場設(shè)立危險標(biāo)志,并采取相應(yīng)的安全措施,無關(guān)人員不得接近。發(fā)現(xiàn)殘余爆破器材應(yīng)收集上繳,集中銷毀。

5 質(zhì)量控制

5.1 工程質(zhì)量控制與驗(yàn)收執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

工程質(zhì)量控制與驗(yàn)收執(zhí)行以下標(biāo)準(zhǔn):

a.《爆破安全規(guī)程》(GB 6722—2014)。

b.《民用爆炸物品安全管理?xiàng)l例》(國務(wù)院令第466號,國務(wù)院令第653號修訂)。

c.《礦山井巷工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB J213—90)。

d.《礦山安全標(biāo)志》(GB 14161—2008)。

e.《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》(GB 16423—2006)。

5.2 技術(shù)要求

a.爆破實(shí)施前,技術(shù)人員深入現(xiàn)場對爆破周邊環(huán)境進(jìn)行調(diào)查[8],對需保護(hù)的建筑物(構(gòu)筑物)在進(jìn)行定位并在圖中做好標(biāo)識,對需爆破開挖的巖石級別性能進(jìn)行復(fù)核,為爆破設(shè)計提供依據(jù)。

b.科學(xué)合理地做好爆破設(shè)計,爆破技術(shù)員要認(rèn)真計算藥量和微差間隔時間,確定好爆破孔網(wǎng)參數(shù)[9],爆破工程師對每一個爆破設(shè)計都要認(rèn)真復(fù)核審查簽字,報當(dāng)?shù)毓膊块T審批后方可實(shí)施。

c.嚴(yán)格按照爆破設(shè)計參數(shù)鉆孔,確保孔網(wǎng)孔深合格率,做好孔口維護(hù),雨季必須對炮孔進(jìn)行覆蓋[10],技術(shù)員布孔后鉆機(jī)操作手必須及時對孔位進(jìn)行標(biāo)記,保證孔位清楚。

5.3 允許偏差和檢驗(yàn)方法

石方爆破過程檢查控制項(xiàng)目允許偏差和檢驗(yàn)方法見表4。

表4 石方爆破過程檢查控制項(xiàng)目允許偏差和檢驗(yàn)方法

6 效益分析

6.1 經(jīng)濟(jì)效益

以開挖1500m2高48m的石方邊坡為例,距開挖區(qū)60m有需保護(hù)的建筑物,爆破開挖炸藥單耗設(shè)為0.3kg/m3,爆破規(guī)模為小于2.5t。采用本工法施工與采用一般控制爆破工法施工成本對比見表5、表6。

表5 一般控制爆破與本工法施工工程量

表6 本工法較一般控制爆破節(jié)約成本情況

從表6中可以看出,采用本工法開挖7.2萬m3石方,可節(jié)約施工成本約88.3萬元。

6.2 社會效益

a.本工法采用高精度電子雷管逐孔延時精準(zhǔn)爆破,可以有效控制爆破飛石和質(zhì)點(diǎn)振動幅度,保護(hù)爆破區(qū)周邊建筑物及居民安全。

b.本工法采用氣體間隔器進(jìn)行間隔裝藥,使孔內(nèi)炸藥分布更合理,孔內(nèi)爆炸壓力沿炮孔軸向分布更均勻,提高炸藥爆破能量的有效利用率,從而降低爆破成本,控制爆破危害。

c.本工法采用高精度電子雷管逐孔爆破和氣體間隔器裝藥,可以提高石方開挖臺階高度和加大爆破孔網(wǎng)間距,開挖速度快,施工工期短,可降低施工成本,工程可提前發(fā)揮效益,節(jié)約社會資源。

d.本工法采用精準(zhǔn)控制數(shù)碼雷管、區(qū)域控制器、爆破控制中心三級爆破安全網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)了爆破施工的本質(zhì)安全,確保了爆破操作人員及周邊環(huán)境安全。

e.本工法采用無人機(jī)輔助人工進(jìn)行爆破安全警戒,使爆破清場隨時處于可視可控狀態(tài),極大程度上降低了爆破警戒風(fēng)險,確保了爆破區(qū)周邊人民生命安全,促進(jìn)了社會和諧。

7 應(yīng)用實(shí)例

寧德鋰電車?yán)餅称瑓^(qū)防洪防潮工程(排洪渠)位于寧德市蕉城區(qū)三都澳內(nèi)港,排洪渠沿新建104國道外側(cè)采用路堤結(jié)合方式布置,河道長1.69km,寬35.0～40.0m。爆破開挖區(qū)施工環(huán)境復(fù)雜(見圖11),300m范圍內(nèi)有村莊民房、高壓線路、水電站等重要民生建筑物,其中羅云宮及一處民房距開挖邊線僅60m,開挖區(qū)下方有104國道穿過,開挖期間國道不能斷行。

圖11 寧德鋰電車?yán)餅称瑓^(qū)防洪防潮工程爆破現(xiàn)場環(huán)境示意圖

為確保施工區(qū)周邊民房及水電站等重要建筑物安全和104國道交通通暢,施工單位采用高精度逐孔延時爆破、氣體間隔器分段裝藥以及無人機(jī)進(jìn)行爆破安全巡查等方法進(jìn)行施工,有效地控制了爆破飛石和質(zhì)點(diǎn)振動幅度、降低了爆破大塊率,節(jié)約工期35天,降低施工成本約620萬元。整個工程石方開挖爆破過程中,周邊民居及水電站等重要建筑物未有任何破損,104國道保通路通行未受影響,整個爆破工程施工,既滿足了工程進(jìn)度要求,又確保了周邊民居及重要建筑物安全和104國道保通路不斷路的目標(biāo)。

8 結(jié) 論

本工法采用了精準(zhǔn)控制爆破技術(shù)、分段間隔裝藥技術(shù)和無人機(jī)輔助警戒技術(shù)進(jìn)行復(fù)雜環(huán)境石方開挖施工,實(shí)現(xiàn)了低振動速度、小塊徑爆渣、安全警戒的爆破作業(yè),與一般控制爆破施工相比,節(jié)約施工成本20%～25%,節(jié)約工期30%左右,可為類似工程石方爆破施工提供參考和借鑒。