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

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50～500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、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、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，经济效益显着。

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：1/31/(/)R Q

K V α=（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 、α-与爆破点至计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 、α值

岩性

K 坚硬岩石

50～150 1.3～1.5 中硬岩石

150～250 1.5～1.8 软岩石 250～350 1.8～2.0

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

图4.3.3监测方案信息流程图

测量数据科学处理和实践应用：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 、а,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．施工工艺流程及操作要点

5.1微差控制爆破施工方案

传感器测点1、2

传感器测点3、4 传感器测点5、6 测试现场准备 现场测试 数据回放处理机 传感器测点7、8 传感器测点9、10