鋼筋混凝土支撐圍護(hù)系統(tǒng)爆破起爆網(wǎng)路研究

葉斌元

浙江寧波京安爆破工程有限公司，浙江省 寧波市 315200

鋼筋混凝土支撐圍護(hù)系統(tǒng)爆破起爆網(wǎng)路研究

葉斌元

浙江寧波京安爆破工程有限公司，浙江省 寧波市 315200

本文從鋼筋混凝土支撐圍護(hù)系統(tǒng)爆破起爆網(wǎng)路的構(gòu)成、初步設(shè)計(jì)、延時(shí)控制以及導(dǎo)爆管雷管的準(zhǔn)爆性分析了網(wǎng)路的可靠性，并進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，有助于這類(lèi)控制爆破拆除工程的設(shè)計(jì)和施工。

起爆網(wǎng)路；鋼筋混凝土支撐圍護(hù)系統(tǒng)；拆除爆破

initating circuit; reinforced concrete braces system; demolition blasting

1 引言

鋼筋混凝土支撐控制爆破拆除起爆網(wǎng)路一般分電起爆系統(tǒng)和非電起爆系統(tǒng)兩類(lèi)。由于鋼筋混凝土支撐的控爆拆除多在人群密集的城市里進(jìn)行，故受各種雜散電流、射頻電流、靜電、感應(yīng)電以及雷電等的影響較多，相對(duì)而言，采用非電起爆系統(tǒng)比較安全。

由于鋼筋混凝土支撐圍護(hù)系統(tǒng)面積大、周?chē)ㄖ至ⅰ⑿璞Ｗo(hù)設(shè)施比較多，為避免在起爆時(shí)因起爆網(wǎng)路出現(xiàn)問(wèn)題而造成網(wǎng)路被炸斷導(dǎo)致盲炮情況發(fā)生，降低因反復(fù)連接網(wǎng)路和起爆而影響周?chē)璞Ｗo(hù)設(shè)施等安全，敷設(shè)網(wǎng)路前必須對(duì)起爆網(wǎng)路進(jìn)行可靠性計(jì)算與分析，以便選擇可靠度相對(duì)較高的起爆網(wǎng)路進(jìn)行實(shí)施。同時(shí)，為盡量減少爆破危害效應(yīng)對(duì)周?chē)O(shè)施的不良影響，必須采取合適、可靠的起爆網(wǎng)路以保證拆除爆破的安全、順利實(shí)施。為此，必須對(duì)網(wǎng)路的可靠度進(jìn)行研究。

2 網(wǎng)路可靠度研究[1][2][3]

由于導(dǎo)爆管雷管無(wú)法用儀表檢測(cè)，當(dāng)其準(zhǔn)爆率達(dá)不到100%時(shí)，無(wú)法判定哪一個(gè)雷管拒爆。當(dāng)不合格產(chǎn)品進(jìn)入網(wǎng)路后，它們對(duì)網(wǎng)路順利起爆的完成將產(chǎn)生不同程度的影響。所以，在網(wǎng)路設(shè)計(jì)中必須采取適當(dāng)?shù)陌踩珒?chǔ)備方式，提高網(wǎng)路的設(shè)計(jì)可靠度，保證網(wǎng)路能可靠地起爆。

設(shè)計(jì)可靠度（Rs）是指接力起爆網(wǎng)路在網(wǎng)路正常設(shè)計(jì)、正常敷設(shè)和正常使用的條件下，完成預(yù)定功能的概率。在網(wǎng)路設(shè)計(jì)、敷設(shè)和使用中人為的過(guò)失（采用過(guò)期起爆元件、網(wǎng)路漏接、錯(cuò)接等），不在設(shè)計(jì)可靠度考慮范圍內(nèi)。

2.1 塑料導(dǎo)爆管[4]

塑料導(dǎo)爆管是一種內(nèi)壁涂有混合炸藥粉末的塑料軟管。外徑為(2.95±0.15)mm，內(nèi)徑為(1.40±0.10)mm。混合炸藥：91%奧克托金+9%鋁粉，藥量：14～16mg/m（圖1）。塑料導(dǎo)爆管的傳爆速度≥1600m/s。主要用于起爆工業(yè)火雷管或作為塑料導(dǎo)爆管非電雷管的腳線或作為傳爆網(wǎng)路連接線。

圖1 塑料導(dǎo)爆管結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 網(wǎng)路元件組成及符號(hào)表示

導(dǎo)爆管非電起爆網(wǎng)路由四種元件組成，即起爆元件、傳爆元件、連接元件和激發(fā)元件，其中連接元件可用組合雷管或傳爆接頭，但因毫秒延期傳爆接頭目前尚未投入使用，所以孔外接力式網(wǎng)路中的連接元件多用毫秒延期導(dǎo)爆管雷管。網(wǎng)路元件組成及符號(hào)見(jiàn)表1[5]。

2.3 爆破網(wǎng)路的初步設(shè)計(jì)

串聯(lián)法：導(dǎo)爆管的串聯(lián)網(wǎng)路如圖2所示，即把各起爆元件依次串聯(lián)在傳爆元件的傳爆雷管上，每個(gè)傳爆雷管的爆炸就完全可以擊發(fā)與其聯(lián)接的分支導(dǎo)爆管。

并聯(lián)法：導(dǎo)爆管并聯(lián)起爆網(wǎng)路的聯(lián)接如圖3所示，即把炮孔或藥室中非電毫秒雷管用一根導(dǎo)爆管延伸出來(lái)，然后把數(shù)根延伸出來(lái)的導(dǎo)爆管用連通管或傳爆雷管并在一起。

簇聯(lián)法：傳爆元件的一端聯(lián)接擊發(fā)元件，另一端的傳爆雷管外表周?chē)髦?dǎo)爆管（即起爆元件），如圖4所示。簇聯(lián)支導(dǎo)爆管與傳爆雷管多用工業(yè)膠布纏裹。簇聯(lián)法為并聯(lián)法的一種形式。

并串聯(lián)法：并聯(lián)網(wǎng)路與串聯(lián)網(wǎng)路的結(jié)合組成并串聯(lián)網(wǎng)路，如圖5所示。

圖2 串聯(lián)連接網(wǎng)路

圖3 并聯(lián)連接網(wǎng)路

圖4 簇聯(lián)連接網(wǎng)路

圖5 并串聯(lián)連接網(wǎng)路

表1 起爆網(wǎng)路組成元件及符號(hào)

2.4 導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路的延時(shí)

典型的導(dǎo)爆管網(wǎng)路，必須通過(guò)使用非電延期雷管才能實(shí)現(xiàn)微差爆破。導(dǎo)爆管起爆的延期網(wǎng)路，一般分為孔內(nèi)延期網(wǎng)路、孔外延期網(wǎng)路和孔內(nèi)外聯(lián)合延期網(wǎng)路三種。

孔內(nèi)延期網(wǎng)路：在這種網(wǎng)路中傳爆雷管（傳爆元件）全用瞬發(fā)非電雷管，而裝入炮孔內(nèi)的起爆雷管（起爆元件）是根據(jù)實(shí)際需要使用不同段別的延期非電雷管。當(dāng)干線導(dǎo)爆管被擊發(fā)后，干線上各傳爆瞬發(fā)非電雷管順序爆炸，相繼引爆各炮孔中的起爆元件，通過(guò)孔內(nèi)各起爆雷管的延期后，實(shí)現(xiàn)微差爆破。

由于非電導(dǎo)爆管毫秒延期雷管的段別有限，目前國(guó)內(nèi)導(dǎo)爆管毫秒延期雷管的段別不超過(guò)30段，因而本延期網(wǎng)路只適合于每次爆破規(guī)模較小的爆破作業(yè)。當(dāng)然隨著電子延期雷管的出現(xiàn)，孔內(nèi)延期網(wǎng)路將會(huì)得到很大的發(fā)展。

孔外延期網(wǎng)路：在這種網(wǎng)路中炮孔內(nèi)的起爆非電雷管用瞬發(fā)非電雷管，而網(wǎng)路中的傳爆雷管按實(shí)際需要用延期非電雷管。這種網(wǎng)路可以節(jié)約成本，但安全性差，常常會(huì)出現(xiàn)先爆網(wǎng)路差生的飛石、沖擊波將后爆網(wǎng)路炸斷現(xiàn)象。因而必須采取措施，比如采用直接覆蓋措施以保護(hù)起爆網(wǎng)路不被破壞。由于安全性差，故這種網(wǎng)路也不適合大規(guī)模爆破作業(yè)。

孔內(nèi)外聯(lián)合延期網(wǎng)路：這種網(wǎng)路是在炮孔內(nèi)和炮孔外皆裝延期雷管，靠延期雷管來(lái)實(shí)現(xiàn)孔內(nèi)外共同延期。一般在孔內(nèi)裝入高段別延期雷管，在孔外用低段別延期雷管進(jìn)行微差爆破，以控制爆破震動(dòng)、空氣沖擊波的危害。這種網(wǎng)路可適合不同作業(yè)環(huán)境，能夠滿(mǎn)足大規(guī)模爆破作業(yè)需要。

2.5 導(dǎo)爆管雷管的準(zhǔn)爆率

工廠制造出的導(dǎo)爆管非電雷管，總與一定長(zhǎng)度的塑料導(dǎo)爆管相連，因此常成為“導(dǎo)爆管雷管”或“組合雷管”。導(dǎo)爆管雷管的準(zhǔn)爆率（p）等于多大，不同文獻(xiàn)說(shuō)法不一。有的文獻(xiàn)提出p=86.09%，有些單位實(shí)測(cè)為p=90%以上或p=96.12%（置信度為0.95時(shí)）。由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的導(dǎo)爆管雷管出廠檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用可靠性數(shù)學(xué)中的矩估計(jì)法可知，導(dǎo)爆管雷管的準(zhǔn)爆率不低于39/40即p=97.5%。

2.6 起爆網(wǎng)路系統(tǒng)可靠性的計(jì)算與分析

2.6.1 起爆網(wǎng)路系統(tǒng)可靠性的計(jì)算原則[6][9]

根據(jù)可靠性理論，計(jì)算起爆網(wǎng)路系統(tǒng)的可靠性，首先應(yīng)根據(jù)起爆元件或起爆單元在起爆網(wǎng)路內(nèi)完成起爆任務(wù)的功能關(guān)系，繪制出起爆網(wǎng)路系統(tǒng)的可靠性邏輯圖；然后，根據(jù)邏輯圖計(jì)算起爆網(wǎng)路的可靠度。對(duì)于一定形式的起爆網(wǎng)路系統(tǒng)，整個(gè)網(wǎng)路系統(tǒng)的可靠性是由組成網(wǎng)路系統(tǒng)的所有各分系統(tǒng)中可靠性最小的分支系統(tǒng)決定的。因此只需要畫(huà)出各分支系統(tǒng)中最后一個(gè)最小分支（或炮孔）的可靠性邏輯圖，其可靠度在所有分支系統(tǒng)中最小，該最小可靠度即代表整個(gè)網(wǎng)路系統(tǒng)的可靠度。圖6、圖7分別為單式導(dǎo)爆管雷管、加強(qiáng)導(dǎo)爆管雷管起爆系統(tǒng)可靠性邏輯圖。

2.6.2 起爆網(wǎng)路系統(tǒng)可靠度的數(shù)學(xué)模型

根據(jù)爆破拆除初步設(shè)計(jì)的起爆網(wǎng)路系統(tǒng)的最小分支系統(tǒng)可靠性邏輯圖，得到起爆網(wǎng)路可靠度的計(jì)算模型[7][10]。

1）單式導(dǎo)爆管雷管起爆網(wǎng)路可靠度數(shù)學(xué)模型

2）加強(qiáng)導(dǎo)爆管雷管起爆網(wǎng)路可靠度數(shù)學(xué)模型

式中，Rs為起爆網(wǎng)路的可靠度；Rj為導(dǎo)爆管雷管與導(dǎo)爆管傳爆結(jié)點(diǎn)的可靠度，根據(jù)文獻(xiàn)[8]，Rj=0.9943；r為導(dǎo)爆管雷管的可靠度，y=0.9612；n為導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路內(nèi)最小分支傳爆結(jié)點(diǎn)的階數(shù)（個(gè)數(shù)）。

2.6.3 起爆網(wǎng)路系統(tǒng)可靠度的計(jì)算

將已知數(shù)據(jù)帶入（1）、（2）式，對(duì)上述起爆網(wǎng)路系統(tǒng)可靠度進(jìn)行計(jì)算。

1） 單式導(dǎo)爆管雷管起爆網(wǎng)路可靠度（n=3）：Rs=0.8343

2） 加強(qiáng)導(dǎo)爆管雷管起爆網(wǎng)路可靠度（n=4）：Rs=0.9285

圖6 單式導(dǎo)爆管雷管起爆網(wǎng)路

假設(shè)導(dǎo)爆管傳爆可靠度為1，每孔內(nèi)單發(fā)雷管、不考慮其它因素對(duì)網(wǎng)路可靠度的影響，準(zhǔn)爆可靠度用下式表示：

式中，p0為單個(gè)雷管的準(zhǔn)爆率，p0≥97.5%；n為雷管排數(shù)；m為每排雷管數(shù)；v為每個(gè)結(jié)點(diǎn)上傳爆雷管數(shù)量。

由上式可知，圖7所示的爆破網(wǎng)路隨著每個(gè)結(jié)點(diǎn)傳爆雷管數(shù)v的增加，網(wǎng)路可靠度提高；隨著網(wǎng)路排數(shù)n和每排雷管數(shù)m的增加，網(wǎng)路可靠度逐漸下降，為提高網(wǎng)路的可靠度，結(jié)點(diǎn)上常用雙發(fā)或多發(fā)傳爆雷管。

3 實(shí)際應(yīng)用

在鋼筋混凝土支撐圍護(hù)結(jié)構(gòu)爆破拆除的實(shí)際施工中，為趕工期，搶進(jìn)度，在各方面安全滿(mǎn)足要求的情況下，目前發(fā)展為對(duì)同一層支撐結(jié)構(gòu)，盡量采取一次性爆破拆除措施。這樣減少了爆破作業(yè)次數(shù)，從而降低了爆破作業(yè)對(duì)其他工種施工的影響，也降低了多次爆破作業(yè)所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。在實(shí)際施工中，采用較普遍的為孔內(nèi)高段延期孔外低段微差起爆網(wǎng)路。即在孔內(nèi)裝入HS-4半秒延期雷管進(jìn)行高段延期，在孔外可用MS-5、6、7、8等毫秒延期雷管微差加強(qiáng)雷管起爆（即用2發(fā)雷管綁扎網(wǎng)路），便可滿(mǎn)足施工要求。

[1]范磊，高振儒，郭濤等. 鋼筋混凝土支撐爆破拆除起爆網(wǎng)路可靠性研究.爆破，2005，Vol.22 (4): 88～91

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Research on Initiating Circuit of Demolition Blasting Reinforced Concrete Braces System

Ye Binyuan
(Zhejiang Ningbo Jingan Blasting Engineering Co., Ltd 315200)

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In this paper, Reliability of initating circuit is introduced, based on composition of the initating circuit of demolition blasting reinforced concrete braces system, design essentials, delay blasting and reliability of initiating circuit. And it is used to the construction processes engineering.That can be referred and applied for similar project.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.08.051

葉斌元（1982—），男；寧波：浙江寧波京安爆破工程有限公司工程師、總經(jīng)理助理。