浅谈长输管道管沟炮孔法爆破开挖技术

・250・工程技术
浅谈长输管道管沟炮孔法爆破开挖技术
田彩刚武秀江刘宏远周扬李强中国石油天然气第一建设有限公司河南洛阳471023
摘要长输管道石方段管沟开挖是长输管道施工中的一个难点，普工的机械破碎效率低、成本高，给工程的进度、
费控管理带来阻碍，本文结合云南长输管道多岩石段施工的特点，对石方段管沟爆破开挖工序进行详细介
绍，并对工序进行中的重点、难点进行详细讲解，并提出可行的解决措施，旨在为后续石方地段管沟石方爆
破开挖积累经验并共参考。

关键词长输管道石方段炮孔法管沟爆破
中图分类号:TE832文献标识码:B文章编号：1672-9323(2019)02-0250-05
一般情况下，长输管道石方段管沟开挖方式主要有两种,一种是机械破碎法施工，另外一种是爆破法施工,爆破施工又分静态爆破和炸药爆破两种方式,而炸药爆破根据敷设炸药方式不同，炸药爆破方法主要分为三大类,炮孔法、药室法、裸露药包法。

机械破碎开挖法具有机械化程度高，人力资源消耗少，施工安全性好的优点。

但对于完整性较好的岩体的破碎,效率低、成本高,且破碎过程中产生的粉尘及噪音造成较严重的环境污染、噪音问题。

静态爆破效率低、爆破周期长，且针对连续石方段无凌空面供石方涨裂,不便于进行长距离连续石方爆破,不适用于长输管道管沟开挖施工,相对于前两种管沟开挖方式,炸药爆破开挖法具有施工效率高、成本低、适用条件广泛、便于大规模、大方量开挖等优点，其缺点是，专业程度高、技术要求高、安全需求高等特点。

在三种炸药爆破方法中，药室法适用于山体爆破、裸露药包法安全风险较高，因此现场采用炮孔法爆破开挖管沟成为长输管道施工工期、效益保证的一项有效手段。

1爆破方式确定
新建管道石方段管沟分两种情况:一种为土石结合段,即土方与石方成间断分布，可上下间断分布,可前后间断分布,现场操作空间允许的情况下，可先进行土方部分开挖,后进行石方部分爆破施工,针对个别孤石，可采取静态爆破施工;另一种为全岩石段，机械开挖效率严重降低，由于无凌空面,静态爆破无法进行。

因此，对全岩石段可直接钻孔爆破;对土石结合段首先用机械开挖管沟至不可开挖为止,余下石方段在岩石出露后再进行钻孔、爆破。

爆破施工采取松动控制爆破方案。

沟槽爆破特点是岩石自由面少，夹制作用大，炸药单耗高。

管沟爆破的施工可分为分层台阶爆破法和一次成型爆破法。

由于云南地区长输管道管沟埋深一般在1•2m左右，结合云南地区的地质地貌特点，为保证工程进度、节约成本,在满足安全的条件下采取管沟一次成型爆破法。

2爆破参数设计
(1)钻孔直径$:采用小孔径凿岩机钻孔,$=40mm o
(2)孔深L：L=H+h
式中H—管沟设计深度/m
h—超深,全岩石段取h=(8~10),土石结合段取h =0.3~0.5H o
(3)孔间距a：a=0.7m
(4)排距b：
凿岩机钻孔:◎=40mm时,b=1~1.5m。

凿岩机钻孔根据孔径和岩石硬度延管沟横向布置3~5排炮孔。

炮孔为梅花型布置(见图1):
图1沟槽爆破炮孔布置图
(5)炸药单耗q:管沟松动控制爆破单位炸药消耗量按表1确定,此参数应随着爆破施工不断调整以达到最佳爆破效果。

表1管沟松动爆破炸药单位消耗量
岩石类型
软岩(土石
等级＜VI级)
中硬岩(土石等
级vi、vii级)
硬岩(土石
等级〉vn级)
单耗q/(kg/m3) 1.0 1.2 1.4
(6)单孔装药量Q
Q=qxLxaxb,式中:Q-----单孔装药量/kg。

根据沟槽开挖爆破工程的成功经验，在所有爆破参数中,首先确定钻孔深度,按钻孔深度确定飞石在安全范围内的最大单孔药量，然后按单孔破坏范围确定孔距和排距。

爆破施工技术方案在某特定地质条件下满足爆破安全要求及爆破生产效率要求，但不一定满足变化的地质条件。

这就要求爆破设计人员必须全程跟随钻孔作业，观察钻孔返渣情况、进尺速度、软弱夹层、孤石漂石等，对出现的异常孔位置进行标注以便装药时调整装药结构,只有这样才能随时掌握地质变化情况，及时调整爆破方案的设计参数。

所以，
工程技术•251•
长距离土石方开槽爆破方案应是动态方案。

3起爆网络设计
在管沟爆破中采用接力式捆联方式，以延时导爆管雷管作为传爆元件，将网络顺序连接下去，每经过一个连接点,其后连接的药包起爆时间就滞后一定时间，整个网络的药包按照一定时差一组一组顺序起爆见图2。

本工程内排孔采用MS1段雷管，外排孔用MS3段雷管，外排孔比内排孔延时50ms o
图2起爆网络及炮孔断面结构
4施工工艺流程及操作要点
4.1施工工艺流程
图3爆破法开挖管沟施工工艺流程图达到顺滑。

钻孔前必须仔细检查钻孔机械是否正常,要防止碎磴等物落入孔内而堵住炮孔。

4.2操作要点
4.2.1放线
按照设计交桩的控制桩，利用RTK对转角桩、变坡桩、
加密桩进行定位，依据桩点用白石灰放出管线中心线。

4.2.2表层土剥离
钻孔作业前，先对表土进行清理，达到岩石界面并有足够工作面时，再进行钻孔作业。

清出的表层土堆放到作业带边沿，便于管沟回填后的复耕。

4.2.3布孔
管线通过地段岩石（砂岩、灰岩、花岗岩）硬度等级为凰~IX级，为保证管沟爆破后，成型效果好，根据管沟宽度，布孔采用梅花形布孔方式,3~5排炮孔，均匀布置在管沟中心线两侧，详见2爆破参数设计。

4.2.4钻孔
钻孔准确与否是影响爆破效果的重要因素。

钻孔准确不仅仅只是地表按标定的孔位穿设，钻孔角度也必须统一,即保持所有填药孔在空间上是平行的,否则就会引起底部装药不均匀，很容易在管沟底部形成鼓包底根，一旦形成底根就需要二次修沟。

另外，钻孔时须注意孔的同轴度，否则装药时会产生卡药现象。

对于同轴度差及不顺滑的孔应多提钻刷孔，使孔壁
图5接桩后做标识（插红旗）图7
表层土剥离后露出岩石界面
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图8凿岩机现场钻孔
图9已钻完的孔
4.2.5验孔
由技术人员用炮杆或卷尺逐孔检查孔排距、孔向及孔深，若不合要求应及时修正;检查后应填写验孔记录,作为爆破装药的计算依据。

图10管理人员现场验孔
图12装填炸药
图13用炮棍校核填塞长度
4.2.8联网
连线前应擦净手上的油污、泥土和药粉，根据爆破方案所确定的网络联接方式进行连接，连接的方向要由工作面向起爆点逐段进行。

敷设的起爆网路线路不能拉得太紧，应有适当的余量，保证网路线路处于松弛状态。

起爆网路敷设时应由有经验的爆破员或爆破技术人员实施双人作业制，一人操作，另一人检查监督。

在敷设前还应先对整个区域进行规划，逐排或分区将导爆管收拢成束以备连接,在连入传爆雷管前,应核对导爆管束数量、炮孔数和导爆管根数，以免漏连;网路敷设形式应尽量简单有序、走线清晰，有利于检查，防止网路出现交叉、螺旋形连接。

图11爆破人员统计炸药用量
4.2.6装药
按爆破方案计算的单孔装药量进行每次爆破作业的炮孔装药，装药过程中，应随时用炮棍测量孔深,防止装药卡孔而造成填塞长度不足。

4.2.7填塞
填塞材料一般采用钻屑、粘土、粗沙（一般用1份粘土和2份砂混合料堵塞），填塞材料中不得含有碎石块和易燃材料。

炮孔填塞段有水时,应用粗沙或岩屑填塞，防止在填塞过程中形成泥浆或悬空，使炮孔无法填塞密实。

利用炮棍上刻度校核填塞长度是否满足方案要求。

填塞过程要防止导爆管被砸断、砸破。

图14爆破专业人员联网
图15爆破技术人员核査走线
4.2.9设置防护
为减少爆破飞石,孔口防护采用编织带装填经筛分后的细河沙防护，再采用柔性橡胶垫进行表层防护（
特殊地段可
工程技术•253•使用炮被）。

图20起爆器
图16对已施工完的管线做防护
图17用橡胶垫做表层防护
4.2.10警戒
装填作业开始前,应在爆区四周50m设置警戒线和岗哨，非作业人员不得越过警戒线。

清场时，由爆区内开始，由里向外进行清场，凡危险区的室内、室外人员必须全部撤至安全地点。

爆破前，在爆区各方向100m外共设至少6个警戒点，每名岗哨持对讲机与指挥员保持联络,警戒点竖大红旗作为警戒信号标志。

图21起爆瞬间
4.2.12爆后检查
由于可能存在迟爆、炮烟等危害人身的因素，爆后检查要求有一定的爆后等待时间。

由起爆的爆破员或安全员进入爆区，检查是否有安全隐患，并及时制定处理措施。

本工程规定爆后应超过15min,方准许检查人员进入爆破地点。

爆后检查包括:通过堆积情况初步判定是否有盲炮、现场是否有残存的爆破器材、岩土爆破的岩石堆积状况是否稳定、边坡上是否存在危石、近建筑物及不能撤离的设备（包括天然气管道）有无损坏等。

图18爆破区域拉设警戒线
图22爆破技术人员做爆后检査
翻
图23爆破安全员做爆后检查
图19爆破区道賂两侧拉设警戒线
4.2.11起爆
起爆人员应由有经验的爆破员或爆破技术人员担任，起爆器操作要由两人负责实施，一人操作，一人监督,必要时进行替换。

绝对听从指挥员口令，准确地按信号实施操作。

信号发出后，起爆员应立即进行起爆。

4.2.13解除警戒
进入爆区检查的人员检查完毕后，向爆破负责人报告爆堆状况、有无盲炮及判定的理由、边坡危石情况、附近建筑物及不能撤离的设备有无损坏、是否发现残余的爆破器材等（如有盲炮，由爆破负责人派出专业人员立即处理），爆破负责人综合各方面情况后确认无盲炮（或有盲炮已经处理完
•254•工程技术毕）和其他险情后，下达警戒解除命令。

由信号员发出解除
信号。

收到解除信号后警戒人员方可结束警戒任务、撤离警戒哨位。

4.2.14管沟开挖清理
爆破到沟底设计标高后,进行清渣，清渣采用人工和机械配合，进行沟底和沟边局部修理，然后再进行管沟复测,直到符合设计要求。

管沟开挖要顺直,无急弯，无尖石,沟内无积水，无塌方。

冷弯管或弯头的地方，管沟要适当加宽、加深。

5工程实例
某单位在云南曲靖地区施工的长输管道,石方段管沟连续长度近lOKm,通过爆破开挖，管沟成型时间较机械破碎提前近3Od完成,节约施工成本100余万元。

6结论
长输管道连续石方段管沟炮孔法爆破开挖技术,能在最大程度上节约施工成本,保证施工进度受控,本文通过对炮孔法爆破技术各工序的细致讲解,有效指导现场施工，为以后类似工程积累了经验、数据，具有借鉴及推广意义。

参考文献
1刘殿中.工程爆破使用手册M,北京.冶金工业出版社,1999。

2《爆破工程》（第二版），冶金工业出版社，北京,1999-06出版。

3《全国土岩爆破会议文集》，冶金工业出版社，北京,1980。

（收稿日期=2019-03-18）
图24爆后管沟机械开挖并清理图25清理复测合格的管沟。