数码电子雷管起爆技术的推广应用

数码电子雷管起爆技术的推广应用

刘刚刘世波邓志勇

深圳市和利爆破技术工程有限公司

摘要：文中利用波动理论分析了数码电子雷管起爆技术干扰减振的原理，并通过现场试验取得，露天基坑爆破最佳起爆延时间隔为17ms，隧道爆破孔间起爆延时间隔为4～6ms时，可以达到波峰错相叠加的减振效果，该结论在本项目爆破施工中取得了显著的降振效果，可为以后的类似工程提供参考。

关键词：数码电子雷管；基坑爆破；隧道爆破；干扰减振

1引言

近年来，随着城市的快速发展，石方爆破周边环境越来越复杂，对爆破有害效应特别是爆破振动的控制越来越严格。数码电子雷管成功研制可以有效解决爆破振动的控制，被称为爆破技术的一场革命，目前已成功应用于多项地铁交通、城镇地区等重点工程，其显著地降低振动效果的优势已逐渐得到体现。

数码电子雷管是一种可以任意调节并实现精确延期发火时间的新型电雷管，延期精度可以达到1ms，可以有效降低爆破振动的特性已得到广泛的认可，国内外众多应用实践表明，使用电子雷管可以降低振动30%~60%，但其减振的机理还处于探讨阶段。多位学者[1-3]通过试验和理论分析论证了微差爆破干扰减震存在的条件，认为错相减震的机理在于通过精确的起爆延时间隔设计，从而使爆炸波到达被保护点时相位错开约1/2周期，以实现地震波的段间叠加特性，达到较明显的降震效果。

本文利用波动理论分析了数码电子雷管爆破技术干扰降振的原理，并在深圳地铁11号线石方爆破中进行了推广应用，取得了很好的减振效果。

2数码电子雷管起爆技术降振原理

利用波动理论分析，当两个或多个扰动同时传到某一点时，这点的总状态参量等于这两个扰动或多个扰动在这点的参量代数和，即所谓的波的叠加性。两波相遇时，质点振动速度、振幅和应力发生叠加，但波的频率和波速不发生叠加，每个波仍继续按照原来的传播方向、速度进行传播。虽然爆破振动波的波形并不完全符合正弦波，还是可以借鉴和参照正弦波在介质中传播的情况进行分析，当两个振动波错峰叠加时，其波峰是叠加相消的，此时的相位差也可认为是两列波开始传播的时间间隔。

利用数码电子雷管的精确延时，设计两列波开始传播的时间间隔，对于主振周期为T的两列爆破振动波，当间隔时间满足T/3<△t<2T/3，两列振动波就能达到不同程度的叠加相消。对于爆破振动，主振主要发生在前面1~2幅波，后面的波振幅很小，因此主要是促使前面的几幅波发生叠加。

3工程应用

3.1工程概况

深圳市城市轨道交通11号线福永站为地下2层车站，基坑深17m，开挖方量约80000m3，设计采取明挖法；区间隧道长约654.5m，地下线拟采用马蹄形断面，隧道埋深0m～10.133m，初步设计拟采取暗挖法+明挖法。周边环境非常复杂，施工场地两侧有许多厂房、办公楼和以及给水、电信、电力、燃气等管线，其中DN500次高压（1.6Mpa）燃气管道距基坑边最近距离只有12m，埋深约1.86-2.39m，要求振速控制在2cm/s以内。综合考虑环境、工期等因素，决定采用电子雷管进行爆破开挖。

3.2爆破试验

理论分析可知，爆破过程中实现波相干扰降振的关键技术是确定合理延时时差，保证波形能发生错相叠加，达到减振的目的，为此需要通过爆破试验来确定最佳起爆延时时差；另外通过几次试爆还可以得到该区域地质条件下的振动衰减规律和施工工艺，为优化爆破设计提供科学依据。爆破试验分基坑爆破和隧道爆破。

（一）基坑爆破

实现波相干扰降振的精确延时时差与区域地质条件、地形条件、爆破方式、装药结构等因素有关，为了确定适合本工程的最佳延时时间。设计了单孔和群孔共9组试验，群孔爆破试验采用由8~20ms不同秒量的延时间隔[4]。通过对爆破振动波形进行分析，最终确定适合本工程的起爆延期时差。

根据工程经验，主爆破区域钻孔直径不宜选择过大。试验选择钻孔直径d=76mm。由于爆破区域内多为泥岩、砂岩，针对不同的岩石类型，选用不同的炸药单耗0.35～0.4kg/m3。

第一组试验，为16个孔，孔深3.2m，孔间距为1.6m×1.7m，每孔的药量为3kg。第一个孔单独响，响完280ms后，其余的孔以17ms间隔逐孔起爆，起爆顺序及延时秒量见图1所示。通过这组试验可以得到单孔的振动波形参数和群孔延时17ms的振动情况。