某段120m雙壁路塹起爆路網可靠度分析與改進

某段120m雙壁路塹起爆路網可靠度分析與改進

在采用中深孔爆炸技術進行單一挖掘和長段路塹和建筑物拆除爆炸的工程中，爆炸項目通常裝載量大，孔數(shù)和起爆站數(shù)多。使用的起爆器網絡比較復雜，容易拒絕爆炸。為確保爆破施工的安全,研究選擇可靠度高、聯(lián)結方便的起爆網路就成為保證該類爆破工程成功的關鍵。1路塹身路質量鄭州至石人山高速公路No19段位于平頂山市魯山縣境內,此次擬爆破開挖路基長約120m,為雙坡壁路塹,路基設計寬度34m,爆破開挖深度10—22m,平均約14m,路塹邊坡坡比值1∶(1—1.5),爆破石方總量約8.0×104m3。根據(jù)有關地質資料,路基段在開挖深度范圍內基巖主要為灰?guī)r、頁巖和石英砂巖,巖土結構單一,巖體整體性較好,巖石最大f值約為10。2路塹爆破孔排此次路塹爆破開挖路塹長約120m,一次爆破方量較大,炮孔數(shù)量、排數(shù)較多,選擇合理的爆破方案顯得十分重要。該路塹開挖工程使用液壓鉆機鉆孔,所鉆炮孔均為垂直孔,又有前次路塹爆破遺留下來的理想自由面,因此采用沿路塹軸線方向中深孔排間順序延期爆破方案。路基邊坡部位的光面爆破下次進行。此次路塹爆破鉆孔采用孔徑?90—100mm的CDH·901C型英格索蘭液壓鉆機,鉆孔孔徑為90mm,鉆孔垂直。炮孔深度為10—22m,平均孔深約14m。炮孔按寬間距、小抵抗線,炮孔排垂直于路塹軸線方向的原則布孔,炮孔間距為5.0m,排距為2.5m,主爆孔孔數(shù)為674個,依實際情況加密28個,總計702個,共分47排,炮孔總米數(shù)為9828m。爆破設計總裝藥量約為34t,實際裝藥量約為31.4t。使用藥卷直徑為?60的乳化炸藥。主要爆破參數(shù)見表1。3爆破起爆路網此次路塹爆破一次起爆藥量較大,炮孔總孔數(shù)、排數(shù)較多,對起爆網路有較高要求。為了確保起爆網路傳爆可靠,此次路塹爆破起爆網路采用非電導爆管反射四通單復式起爆網路,網路連接方式示意圖見圖1。每個炮孔內均裝有2發(fā)MS9段導爆管雷管;同一排炮孔用導爆管和四通聯(lián)結成接力網路;各排炮孔之間再用延期時間110ms的雙發(fā)MS5段導爆管雷管聯(lián)結而成的2條主線聯(lián)結。此次爆破炮孔共47排,臨空面方向的頭2排合為一段首先起爆,后面各排順序延時共分46段起爆。4同排炮孔網格式閉合起爆路網起爆可靠性此次路塹爆破按預定設計起爆,爆堆分布良好,巖石破碎均勻,爆破飛石最遠距離不超過150m,爆破效果好。702個炮孔全部起爆,但爆后檢查時發(fā)現(xiàn)有一條主線在傳爆過程中發(fā)生拒爆,未傳爆完全。為防止路塹爆破起爆網路再出現(xiàn)類似情況,保證路塹爆破安全,可在該路塹爆破起爆網路的基礎上進行修改,以進一步提高起爆網路的可靠度。改進的爆破網路聯(lián)結圖見圖2。在原起爆網路的中間增加1條主線;再把每排接力網路中的2條支路用四通聯(lián)結起來,使其形成網格式閉合回路,以增加每排接力網路中的傳爆路徑,從而得到同排炮孔網格式閉合起爆網路。為進一步提高起爆網路可靠度,該起爆網路中的主線數(shù)量和接力網路中的閉合回路數(shù)量都可根據(jù)工程實際而增加。起爆網路的傳爆可靠度R可采用最大路徑原則來定量分析,即采用整個網路最遠接點處的準爆率來表征整個網路的起爆可靠度。在可靠度計算時,假設每次爆破使用的爆破元件是同一工廠同時期生產的同一批產品,導爆管雷管準爆率p(95.238%)相同;假設網路聯(lián)結無失誤,導爆管雷管引爆后網路傳爆過程有序,按網路圖中標出的節(jié)點順序穩(wěn)定傳爆。此次路塹爆破使用的起爆網路中的1條主線的傳爆可靠度為R1=[1?(1?p)2]n(1)R1=[1-(1-p)2]n(1)式中,R1為1條主線的可靠度;n為路塹爆破炮孔排數(shù),取46;p為導爆管雷管可靠度,取95.238%。計算得R1=90.084%。路塹爆破使用的起爆網路有2條各自獨立的主線,每條主線均可起爆各排接力網路,則路塹爆破使用的起爆網路的主線可靠度為R2=1?(1?R1)2=99.017％(2)R2=1-(1-R1)2=99.017％(2)同排炮孔網格式閉合起爆網路的主線(主線數(shù)量為3)可靠度為R3=1?(1?R1)3=99.903％(3)R3=1-(1-R1)3=99.903％(3)式中,R3為該起爆網路主線可靠度;R2為路塹爆破起爆網路主線可靠度;R1為1條主線的可靠度。由理論計算可知,由于路塹爆破起爆排數(shù)一般較多,起爆網路的由雙發(fā)導爆管雷管聯(lián)結而成的主線的可靠度較低。為保證路塹爆破安全,在實際爆破施工中一般采用有2條主線的起爆網路,此次路塹爆破使用的起爆網路的主線可靠度達到了99.084%,拒爆概率降低到0.916%,拒爆概率為單條主線的1/10,可靠度大大提高。但工程實踐表明,該起爆網路有時仍不能滿足爆破安全的實際需要。同排炮孔網格式閉合起爆網路在路塹爆破起爆網路的基礎上僅增加了一條由92發(fā)MS5段導爆管雷管聯(lián)結的主線,但主線可靠度提高到99.903%,拒爆概率降低為0.097%,拒爆概率為路塹爆破起爆網路主線的0.097/0.916×100%=10.590%。表明同排炮孔網格式閉合起爆網路主線有很高的可靠度。另外,同排炮孔網格式閉合起爆網路每排接力網路中的2條支路都用四通聯(lián)結起來,使2條支路之間形成回路,增加了獨立的傳爆路徑。有資料表明,每增加一個回路,接力網路中的傳爆路徑就增加1倍。圖2中,每排接力網路用4個四通增加了2條回路,因此每排接力網路的傳爆路徑增加了4倍,大大提高了各排接力網路中炮孔的起爆概率。在圖2所示的起爆網路的基礎上繼續(xù)增加主線數(shù)量和接力網路中閉合回路的數(shù)量,可使該起爆網路的可靠度更高,以滿足樓房拆除爆破這類對起爆網路要求極高的工程。該類型起爆網路曾在合肥17層高樓原地坍塌拆除爆破中運用,并取得成功。該樓房拆除爆破工程炮孔總數(shù)高達53274個,使用導爆管雷管58602發(fā),炮孔數(shù)量巨大,為防止因起爆網路失效而導致爆破任務失敗,將起爆網路根據(jù)現(xiàn)場實際情況做了如下修改:孔內導爆管雷管先簇并聯(lián)后,再以每層為一個接力網路,由四通聯(lián)成雙環(huán)閉合回路網絡,且每個雙環(huán)閉合回路均用16個四通聯(lián)結增加8條回路,使每層的雙環(huán)閉合接力網路的傳爆路徑高達512條(見圖3),層間的接力網路用8條主線自下而上順序聯(lián)結起來,形成每層延期0.5s的同層炮孔網格式閉合起爆網路。該樓房拆除爆破工程所使用的起爆網路傳爆可靠,58602發(fā)導爆管雷管無一拒爆,17層高樓爆破成功。5爆路網不能完全滿足爆破安全的要