某段120m双壁路堑起爆路网可靠度分析与改进

某段120m双壁路堑起爆路网可靠度分析与改进

在采用中深孔爆炸技术进行单一挖掘和长段路堑和建筑物拆除爆炸的工程中，爆炸项目通常装载量大，孔数和起爆站数多。使用的起爆器网络比较复杂，容易拒绝爆炸。为确保爆破施工的安全,研究选择可靠度高、联结方便的起爆网路就成为保证该类爆破工程成功的关键。1路堑身路质量郑州至石人山高速公路No19段位于平顶山市鲁山县境内,此次拟爆破开挖路基长约120m,为双坡壁路堑,路基设计宽度34m,爆破开挖深度10—22m,平均约14m,路堑边坡坡比值1∶(1—1.5),爆破石方总量约8.0×104m3。根据有关地质资料,路基段在开挖深度范围内基岩主要为灰岩、页岩和石英砂岩,岩土结构单一,岩体整体性较好,岩石最大f值约为10。2路堑爆破孔排此次路堑爆破开挖路堑长约120m,一次爆破方量较大,炮孔数量、排数较多,选择合理的爆破方案显得十分重要。该路堑开挖工程使用液压钻机钻孔,所钻炮孔均为垂直孔,又有前次路堑爆破遗留下来的理想自由面,因此采用沿路堑轴线方向中深孔排间顺序延期爆破方案。路基边坡部位的光面爆破下次进行。此次路堑爆破钻孔采用孔径ϕ90—100mm的CDH·901C型英格索兰液压钻机,钻孔孔径为90mm,钻孔垂直。炮孔深度为10—22m,平均孔深约14m。炮孔按宽间距、小抵抗线,炮孔排垂直于路堑轴线方向的原则布孔,炮孔间距为5.0m,排距为2.5m,主爆孔孔数为674个,依实际情况加密28个,总计702个,共分47排,炮孔总米数为9828m。爆破设计总装药量约为34t,实际装药量约为31.4t。使用药卷直径为ϕ60的乳化炸药。主要爆破参数见表1。3爆破起爆路网此次路堑爆破一次起爆药量较大,炮孔总孔数、排数较多,对起爆网路有较高要求。为了确保起爆网路传爆可靠,此次路堑爆破起爆网路采用非电导爆管反射四通单复式起爆网路,网路连接方式示意图见图1。每个炮孔内均装有2发MS9段导爆管雷管;同一排炮孔用导爆管和四通联结成接力网路;各排炮孔之间再用延期时间110ms的双发MS5段导爆管雷管联结而成的2条主线联结。此次爆破炮孔共47排,临空面方向的头2排合为一段首先起爆,后面各排顺序延时共分46段起爆。4同排炮孔网格式闭合起爆路网起爆可靠性此次路堑爆破按预定设计起爆,爆堆分布良好,岩石破碎均匀,爆破飞石最远距离不超过150m,爆破效果好。702个炮孔全部起爆,但爆后检查时发现有一条主线在传爆过程中发生拒爆,未传爆完全。为防止路堑爆破起爆网路再出现类似情况,保证路堑爆破安全,可在该路堑爆破起爆网路的基础上进行修改,以进一步提高起爆网路的可靠度。改进的爆破网路联结图见图2。在原起爆网路的中间增加1条主线;再把每排接力网路中的2条支路用四通联结起来,使其形成网格式闭合回路,以增加每排接力网路中的传爆路径,从而得到同排炮孔网格式闭合起爆网路。为进一步提高起爆网路可靠度,该起爆网路中的主线数量和接力网路中的闭合回路数量都可根据工程实际而增加。起爆网路的传爆可靠度R可采用最大路径原则来定量分析,即采用整个网路最远接点处的准爆率来表征整个网路的起爆可靠度。在可靠度计算时,假设每次爆破使用的爆破元件是同一工厂同时期生产的同一批产品,导爆管雷管准爆率p(95.238%)相同;假设网路联结无失误,导爆管雷管引爆后网路传爆过程有序,按网路图中标出的节点顺序稳定传爆。此次路堑爆破使用的起爆网路中的1条主线的传爆可靠度为R1=[1−(1−p)2]n(1)R1=[1-(1-p)2]n(1)式中,R1为1条主线的可靠度;n为路堑爆破炮孔排数,取46;p为导爆管雷管可靠度,取95.238%。计算得R1=90.084%。路堑爆破使用的起爆网路有2条各自独立的主线,每条主线均可起爆各排接力网路,则路堑爆破使用的起爆网路的主线可靠度为R2=1−(1−R1)2=99.017％(2)R2=1-(1-R1)2=99.017％(2)同排炮孔网格式闭合起爆网路的主线(主线数量为3)可靠度为R3=1−(1−R1)3=99.903％(3)R3=1-(1-R1)3=99.903％(3)式中,R3为该起爆网路主线可靠度;R2为路堑爆破起爆网路主线可靠度;R1为1条主线的可靠度。由理论计算可知,由于路堑爆破起爆排数一般较多,起爆网路的由双发导爆管雷管联结而成的主线的可靠度较低。为保证路堑爆破安全,在实际爆破施工中一般采用有2条主线的起爆网路,此次路堑爆破使用的起爆网路的主线可靠度达到了99.084%,拒爆概率降低到0.916%,拒爆概率为单条主线的1/10,可靠度大大提高。但工程实践表明,该起爆网路有时仍不能满足爆破安全的实际需要。同排炮孔网格式闭合起爆网路在路堑爆破起爆网路的基础上仅增加了一条由92发MS5段导爆管雷管联结的主线,但主线可靠度提高到99.903%,拒爆概率降低为0.097%,拒爆概率为路堑爆破起爆网路主线的0.097/0.916×100%=10.590%。表明同排炮孔网格式闭合起爆网路主线有很高的可靠度。另外,同排炮孔网格式闭合起爆网路每排接力网路中的2条支路都用四通联结起来,使2条支路之间形成回路,增加了独立的传爆路径。有资料表明,每增加一个回路,接力网路中的传爆路径就增加1倍。图2中,每排接力网路用4个四通增加了2条回路,因此每排接力网路的传爆路径增加了4倍,大大提高了各排接力网路中炮孔的起爆概率。在图2所示的起爆网路的基础上继续增加主线数量和接力网路中闭合回路的数量,可使该起爆网路的可靠度更高,以满足楼房拆除爆破这类对起爆网路要求极高的工程。该类型起爆网路曾在合肥17层高楼原地坍塌拆除爆破中运用,并取得成功。该楼房拆除爆破工程炮孔总数高达53274个,使用导爆管雷管58602发,炮孔数量巨大,为防止因起爆网路失效而导致爆破任务失败,将起爆网路根据现场实际情况做了如下修改:孔内导爆管雷管先簇并联后,再以每层为一个接力网路,由四通联成双环闭合回路网络,且每个双环闭合回路均用16个四通联结增加8条回路,使每层的双环闭合接力网路的传爆路径高达512条(见图3),层间的接力网路用8条主线自下而上顺序联结起来,形成每层延期0.5s的同层炮孔网格式闭合起爆网路。该楼房拆除爆破工程所使用的起爆网路传爆可靠,58602发导爆管雷管无一拒爆,17层高楼爆破成功。5爆路网不能完全满足爆破安全的要