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支撑粱爆破中毫秒延期网路与半秒延期网路应用的比较

2017-01-11 10:40:29.0 责任编辑:崔玮娜

齐普衍

(北京中科力爆炸技术工程有限公司,北京,100035)

摘  要:近几年,在沿海城市淤泥质软地基上建设高层建筑,基础和地下室位置大都采用临时支护的施工方案。用爆破法拆除临时支护,在全国范围内已有很多成功的案例。支撑梁爆破方法具有工期短、进度快、效率高等特点。支撑梁一次爆破的规模比较大,炸药使用量多至数吨的爆破施工很常见。在环境复杂的城市区域内实施如此大规模的爆破,对爆破技术的要求很高,其主要体现在如何通过爆破网路实现炸药能量的分段释放,通过细化的网路延期设计来降低爆破作业对周围环境的影响。

关键词:支撑梁爆破;延期网络;爆破危害控制

 

1引言

钢筋混凝土结构的支撑梁爆破的炸药单耗比较大,一般为0.8~1.5kg/m3,一次爆破炸药量也多至数吨,使用的雷管数量多至数千甚至上万。各地对支撑梁爆破施工的要求比较高,天津市公安主管部门要求在环境复杂的城市区域爆破时,爆破的单响药量不能超过2kg。

支撑梁爆破的起爆网路主要有半秒延期起爆网路和毫秒延期起爆网路。半秒延期起爆网路有利于网络的准爆性,同时也存在延期误差大、重段、跳段等现象,无法从技术上解决单响药量大、振动大、飞石多的关键问题。毫秒延期起爆网路相对于半秒延期起爆网路可以有效减少重段、跳段的问题,但因毫秒雷管总的延期时间短,对于大规模的爆破施工,容易出现网路不完全准爆的现象。两种网路各有优缺点,对采用何种网路争议较多。

2两种网路对比分析

支撑梁厚度较薄,常见的梁型厚度在0.5~1.5m之间,孔深不会太深,单孔装药量小,抵抗线也较小(一般在250~400mm之间)。采用梅花形布置炮孔,单根梁炮孔的排数从2排至6排不等,梁与梁交叉位置,会出现梁宽大,布置炮孔排数多至10排的情况。

2.1孔内雷管段位对比

2.1.1  半秒延期网路

半秒延期网路主要有以下两种:孔内全部使用同一段位的半秒雷管,以梁厚800mm,宽度1800mm,布置5排炮孔,单孔药量300g,孔内使用半秒4段(Hs3)雷管,孔外使用毫秒4段(Ms4)雷管为例,网路连接情况如图1所示。

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为使单响药量不超过2kg,每束包含的炮孔数目不能超过6个,孔外连接雷管数目较多,传爆的时间较长,增加了传爆网路被破坏的风险,也大大增加了施工的工作量。且此种网路中部炮孔没有形成有效自由向,抵抗线较大,爆破能量向两侧挤不开,就会向上冲,形成飞石,不利于爆破安全,也会影响爆破效果。

孔内使用不同段位的半秒雷管,以同一梁型为例,孔内使用半秒4段(Hs4)、半秒5段(Hs5)、半秒6段(Hs6)雷管,孔外使用毫秒4段(Ms4)雷管为例,网路连接情况如图2所示。

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按照从外侧到中部依次增大雷管段位的原则,前排炮孔先起爆,为后爆炮孔提供自由面。每束可以至少连接15个炮孔,有利于减少孔外连接雷管的数量,但半秒雷管的延期时间较长,相邻两个段位的延期时间为0.5s,前排爆破完后有可能破坏后排炮孔的抵抗线,特别是中间一排,两侧的抵抗线大小均不能控制,不利于飞石的控制。梁宽较大、炮孔排数较多的梁型,孔内必然要使用多个段位的半秒雷管,延期时间的误差也更难以控制,增加失控的风险。

2.1.2  毫秒延期网路

孔内采用不同段位的高段毫秒导爆管雷管,孔外采用不同段位的低段毫秒导爆管雷管传爆。以上述同一梁型为例,孔内采用毫秒9段(Ms9)、毫秒10段(Msl0)、毫秒11段(Ms11)导爆管雷管。孔外采用毫秒3段(Ms3)导爆管雷管,网路连接情况如图3所示。

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毫秒雷管相邻段位之间的延期时间间隔小,雷管自身延期时间的误差也小,孔外连接网路可以使用不同段位的毫秒延期雷管搭配进行设计,能够为每个炮孔提供自由面,对重段、跳段情况也能有效控制。对于梁宽较大、炮孔排数较多的梁型,孔内可以使用多个段位的毫秒雷管,确保每排炮孔都有合理的抵抗线,有利于飞石的控制。

毫秒延期网路在网路的精确性和爆破安全方面的可靠性要优于半秒延期网路。能够解决重段、跳段而造成的单响药量大的问题,也能解决后爆炮孔没有合理抵抗线而造成的飞石问题,有利于减小爆破震动和减少爆破飞石。但毫秒延期雷管的延期时间短,易出现先爆炮孔破坏传爆网路的情况。

2.2孔外连接网路比较

2.2.1  半秒延期孔外连接网路

孔内使用半秒延期雷管,孔外使用毫秒延期雷管网路,半秒延期雷管的延期时间比较长,便于孔外连接网路的设计施工,以孔内使用半秒4段(Hs4,延期时间1.5 s)雷管,孔外使用毫秒4段(Ms4,延期时间75ms)雷管为例,孔外连接雷管自接收起爆信号后总的传爆时间不超过1.5s,即可确保网路安全,孔外一条支线可以连接20束传爆雷管,再考虑飞石飞出速度和孔外网路传爆距离的关系,一条支线连接30束传爆雷管也不会破坏孔外网路。

因半秒延期雷管的延期时间误差很大,采用低段位的毫秒延期雷管不能进行精确延期,整个爆破区域内会出现前一束与后一束雷管同时起爆,甚至后排炮孔先起爆的现象,支线与支线之间也无法避免重段、跳段的现象,无法从技术上解决造成的单响药量大、振动大、飞石多的关键问题。

2.2.2  毫秒延期孔外连接网路

孔内外均采用毫秒延期雷管的网路,总体的延期时间短,延期时间间隔小且延期的精度高。可以通过计算对爆破网路进行设计,使相邻炮孔、支线之间的传爆时间不同,以孔内使用最小毫秒9段雷管(Ms9,延期时间310ms),孔外使用毫秒1~5段雷管(Ms1~5,延期时间分别为0ms,25ms 50ms,75sm 110ms)为例,一个区域内孔外连接雷管接收起爆信号后,总的传爆时间不超过第一个炮孔的起爆时间,即可确保网路安全,如图4所示。

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2.3两种网路每束炮孔连接方式的分析比较

在单响药量不能超过2kg的条件限制下,孔内采用半秒延期雷管的网路只能通过减小单束炮孔的个数来减小一束炮孔起爆时的炸药量,且只能进行串联连接。孔外采用不同段位的雷管无法精确延期,特别是在两条支线交汇处,基本无法确保单响药量在2kg以下。

孔内外采用毫秒延期的雷管网路,单响药量限制在2kg以下时,孔外延期雷管可以采用毫秒1-5段雷管5种段位进行组合延期,单条支线采用串联连接,支线间用不同段位雷管进行并联连接,可在任意位置,通过改变连接雷管段位改变一条支线、一束炮孔的起爆时间。通过精心设计、精细化的施工管理可将每束炮孔的爆破时间充分分开,如图5所示。

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同一等级支线的延期时间根据分段雷管段别及数量进行计算,每条支线的第一发传爆雷管间隔使用毫秒1、2、3、5段雷管,确保起爆信号在传至第一发雷管时即有不同的时间向相邻支线分别传爆。对有可能引起重段的支线,可以接一组毫秒2段、3段或5段的雷管改变该束及向后传的整条支线的延期时间。一般到每条支线最后的一束炮孔,已经经过了3~5次不同时间的延期,在同一区域内能够使每束传爆雷管的起爆时间都不相同,严格控制单响药量。

3效果及爆破危害情况比对

在相同条件下,对同一项目同一层支撑梁分两次进行爆破试验。第一次采用半秒延期网路,15m处的测振数据为3.44cm/s,25m处的测振数据为1.7cm/s。第二次采用毫秒延期网路,15m处的测振数据为2.5cm/s,25m处的测振数据为1.22cm/s,毫秒延期网路的振动数据要比半秒延期网路的数据小很多,能够有效减小爆破振动对周围环境的影响。

采用半秒延期网路产生的飞石量明显多于毫秒延期网路产生的飞石量,且采用半秒延期网路进行爆破产生的飞石飞散距离较远,最远超过基坑边缘达55m,而采用毫秒延期网路进行爆破仅有小部分飞石飞出基坑外,飞散最远距离不超过基坑边缘15m。通过实践证明在大规模支撑梁爆破拆除施工中,采用毫秒延期网路要优于半秒延期网路,更有利于对爆破飞石、爆破振动的控制。

4总结与体会

复杂环境下的城镇支撑梁爆破,越来越受到社会关注。爆破的设计施工中如果出现偏差,会造成爆破危害的不可控,给主管部门、建设单位带来很大的压力,很多项目因此拒绝使用爆破方法,限制了爆破工艺在工程中的应用。但精心设计、精心施工、严格管理,支撑爆破拆除将不会对周边建(构)筑物及设施和人员造成损坏或伤害。

毫秒延期网路将精细爆破的理念应用于支撑梁爆破工程中,在设计阶段应对爆破规模、支撑的整体结构、梁型进行分析,对每一条支撑梁上的炮孔数目进行统计,计算传爆雷管数目和每条支线的长度,在图纸上计算出起爆信号传至各个位置的时间,再进行细化和调整。

参考文献

[1]于亚伦.工程爆破理论与技术[M].北京:冶金工业出版社,2004.

[2]刘殿中.工程爆破使用手册[M].北京:冶金工业出版社,1999.

[3]冯叔瑜,等.城市控制爆破[M].北京:中国铁道出版社,2000.

摘自《中国爆破新进展》


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