天然气管线附近石方爆破的工程实践

高压力管道附近爆破方案的经验实践具体说明。

第 1 5卷第 3期2OO9年

工程爆破EN G I EERI G N N BL ASTI G N

V0 .1 1 5.No 3 . S p e e 2 0 e t mb r 0 9

9月

文章编号：1 0— 7 5 ( 0 9 0— 0 4— 0 0 6 0 1 20 )3 0 6 2

天然气管线附近石方爆破的工程实践张文虎，束强魏(北省南水北调工程建设管理局，石家庄 0 0 2 )河 5 0 1

摘要：南水北调中线总干渠与陕京天然气管线交叉，交叉处石方明挖约 10 5万 m。本文介绍了在 8.,管道两侧 5~ 5 0范围内进行爆破施工方案和爆破试验的成果。对爆破振动观测结果进行了分析， 0 0m 确定了合理的爆破参数，保了爆破开挖进度和陕京天然气管线的绝对安全，其他类似管线周边爆确为破，供了参考经验。提

关键词：天然气管线；工程爆破；爆破试验；振动监测；爆破安全

中图分类号： D 3 . 7 T 2 5 3

文献标识码： A

ENG I EERI N NG BLA STI G PPLI N A CA TI N N H E O I TVI N I CI TY F AS PI O G PELI E NZH A N G e—。 _ I Shu q an W n hu W E — i g

( ee n tu to n mi ita in Bu e u o o t—o No t trDi e so H bi Co sr cina d Ad n sr to ra f S u h t— rh Wa e v r inPrj c,S oet n 口 g 0 0 2,C i a 2咒 50 1 hn )

AB TRAC S T:Th e me to o t o No t a e v ri nwa n e s ce h h n i ejn a i e es g n fS u h t rh W trDie so sit re t d t eS a x— i g g spp— B iln i e,w ih a ou 8 5 t us nd c e m e e f s o e d o e c v t d The pr s n pe i c s d t t b t 1 0 ho a ub t r o t ne r a y t x a a e . e e t pa r d s us e he bl s i g c s r c i c e nd t s e uls wh c r a re t i he r ng

0 o 5 0 b t e a tn on t u ton s h me a e tr s t i h we e c r i d ou n t a e of5 t 0 m e we n t wo sde ft pe i e a d a a y e heob e v to e u t fb a tng v b a i n t s,whih r s t d he t i s o he pi ln n n l z d t s r a i n r s ls o l s i i r to e t c e ule i e s na l e e mi a i n oft a tn a a t r n a r a o b ed t r n to hebl s i g p r me e .The b a tng c s r c i n pr gr mm eb e n t l s i on t u to o a as d o he

t sse s r d t ee c v t n sh d l n h b o u es ft fS a x— i n a i ei e fee e— e t n u e h x a ai c e u ea dt ea s l t a ey o h n i j gg spp l,o fr d ar f o Be i ne e e f r smia ng ne rng r nc o i l r e i e i . KEY ORDS:Ga i lne;Eng ne rng b a tng;Bl s i e t W s p pe i i e i lsi a tng t s;Vi a i nio i g;Bl s i a e y br ton mo t rn a tng s f t

1工程概况 南水北调中线京石段应急供水工程总干渠桩号1 4+ 8 4 2 9 8 . 9~ 1 6+ 6 4 1为石渠段，约 9 8 .8长 1 8 m,道挖深 7 3 m,进行石方明挖施工， .k渠~ 9需开挖量约 1 0 5万 m。渠坡以泥灰岩为主问夹页岩， 8.。

陕京天然气管线埋于地下 1深处，内天然 m管

气压力约 5 7 a管道直径约 8 c壁厚 7 . MP, 0 m, mm,用

卷板焊接而成，是首都工业与民用的重要能源供这给系统，全运行至关重要。安

陕京输气管道与总干渠交叉于 1 5 8 2 1~ 9+ 8. 8 1 6 l . 8斜向交叉穿越总干渠开挖区，线长 9+2 0 1,管度约 38 2 m。根据国家《油天然气管道保护条例》石 (国务院第 1 3号令 )管道两侧 5

m内禁止爆破， 3, 0 5￣5 0范围内进行爆破应事先征得管道企业同 0 0m意，采取安全爆破措施后方可进行。为此既要保证

多为全风化。其中 1 5 6 4 1 2 1 6 0 . 8为 9+ 8 . 8~ 9+8 4 1

页岩泥质灰岩渠段，高最大 3 m,部大部分为坡 9上全、强风化。泥灰岩强风化 R一 2 . MP、风化 98 a弱R一4 . M P,岩强风化 R() 1 . MP。 8 6 a页干一 9 3 a

陕京管线输气不能中断、证绝对安全，保又要保证南收稿 E期：2 0一O一 O t 09 4 6

水北调中线工程进度，时向北京输水，两侧 5按对 0~

作者简介：张文虎，程师，事南水北调工程建设管理。工从

5 0范围内的石方进行爆破施工。 0m

高压力管道附近爆破方案的经验实践具体说明。

张文虎等：天然气管线附近石方爆破的工程实践

.4 . 7

2施工方案设计2 1设计原则 .

爆破开挖来完成的。施工爆破时，建基面留下厚在 1 5的保护层，该保护层要分三层开挖； 1层 .m对第炮孔不得穿人距水平基建面 0 5的范围，孔与 .m炮水平基建面的夹角不小于 6。炮孑直径不大于 O, L 4 mm,孔装药直径小于 3 mm,用单孔起爆方 0炮 2采法； 2层炮孔不得穿入基建面，孔与水平基建面第炮的夹角不小于 6。炮孔直径不大于 4 mm,孔装 0, 0炮药直径小于 3 mm,用单孔起爆方法； 3层为剩 2采第

根据工程、期要求和地形、质、工地环境条件，确定设计原则为：

() 1确保陕京管道、围村庄、场施工人员设周现备等安全。对爆破飞石、破振动、破冲击波的影爆爆响进行分析计算，并制定安全措施。() 2沿沟渠方向开挖侧向工作面，使可能的飞石方向指向沟渠方向、非村庄方向，而是保障飞石安全的最基本、最有效的措施。同时采用延时爆破、型 V

余部分，用风镐和人工撬挖进行修整。采2 3起爆网路 .’

炮孔呈梅花形布置，用孔内、外延时起爆，采孔

起爆等技术，一步保障爆破的安全性和爆破效果。进’ ( )行多工作面施工，障爆破、运的平行 3实保装作业，互不干扰

。 () 4为减小爆破对环境的干扰，应尽量减少爆破次数、当增大爆破规模，适通过延时爆破技术保证其安全性。

孔内为 MS 8段、间用 M S段、间用 MS排 5孔 3段。

3爆破试验与振动观测 施工方案的关键在于爆破参数的合理性、护防

措施的有效性和陕京管线运行的安全性，须进行必爆破试验。根据国家有关规定和国内外工程实践经验，用质点振动速度作为评价保护对象受振动影采响是否安全的依据。试验前，召开了有国内爆破专家及天然气管道设计部门参加的论证会，充分论经证并参考相关工程实例，定了本段天然气管道的确最大允许振速为 3 Om/;确保管道安全，验中 . c s为试控制管道振速不超过 2 O m/。在爆破试验过程 .c s中，爆破产生的振动进行爆破振动观测，据振动对根观测结果对爆破方案进行调整。 3 1爆破试验方案 .

( )留边坡保护层厚度约 2爆破清运完成 5预 m,后用光面爆破刷坡形成合格边坡。同时，部合理底超钻，接爆破到位，留根坎。直不

( )用控制爆破技术和原则，保管道安全， 6采确进行振动安全监测。

2 2钻爆方法 . ( )锋槽的开挖： 1先采用掏槽爆破的方法形成先锋槽，为后续爆破工作制造临空面。首先进行小规

模爆破，渠道轴线方向形成临空面，沿深度 6 O ~l m;再用深孔爆破扩大工作面，下一步大面积深孔爆为破创造条件。因掏槽只有向上的一个临空面，石飞问题突出，必须加强覆盖防护。 ( )孔爆破： 2浅在钻孔深度 1 5 . m时，用 .~4 O采

试验的爆破参数如下：径￣ O mm,深孔 lO孔 1 . m, L 3 5排距 3 O填塞长度 4 O单 2 O孑距 . m, . m, . m,位耗药量平均 0 1 k/,孔药量平均 1 . k, . 5 g m。单 6 5 g分段单响药量控制在 4 .~8 . 5 g爆破总药量 14 02 k,为 3 5 g起爆网路采用孔外毫秒延时起爆网路， 6k,孔间采用 MS 3和 MS 5两段接力起爆雷管， L孑内采用MS 5段雷管，源距管道的距离为 2 6 2

爆 2 . m。

梯段爆破，据现场具体情况布置单排、排垂直根多孔、斜孔、平孔进行施工爆破开挖；用多排孔倾水采顺序爆破，炮孔间距 0 7 . m、距 0 6 . 6 .~2 4排 .~2 1 m。 () 3深孔爆破：孔爆破自上而下分梯段进行。深 根据环境的变化，对爆破施工的技术参数进行调整。钻孑孔径￣ O mm,度 6 1 m,孔间距 3 5、 L lO深~ 2炮 .m

为了解按上述参数实施爆破对天然气管道产生的振动影响是否在其安全允许的范围内，爆源附在近布置了一条力学观测线，掌握爆破地震波的传播与衰减规律。通过观测结果的回归分析给出现场地

排距 3填塞长度 3 5 . m。在实际操作中进行 m, .~4 O具体调整。

形地质条件下地震波的传递函数，出 K和 a值，求 建立振速、大单响药量、点距离三者间的相互关最测系，以此指导施工中爆破参数的正确选择。 从爆源到天然气管道方向共部置了 5振动观个测点，近距离 3 . m,远 2 6 2测点间距大约最 61最 2 . m,

() 4预裂爆破：级马道以上边坡设计线的保护 1是通过预裂爆破来完成的，用的技术参数为：破选爆

梯段为 6~ l m,孔直径为 7 mm,卷直径 O钻 5药2 mm,孔间距 8 0 5炮 0 mm,装药量 1 4/线 0 g m。在实际操作中进行具体调整。 () 5保护层法爆破：底的开挖是通过保护层法基

按对数等间距分布，中第 5点布置在管道上部其测(下转第 6 6页 )

高压力管道附近爆破方案的经验实践具体说明。

工—

程

爆

破

K/H。 R G。。//

袋，爆破切口处加 2层。 ( )爆区四周设围栏，全警戒范围定为 2在安 l 0在爆破前对危险区人员进行疏散，设置明 5 m,并显警戒标志。

式中：为塌落振动质点速度，m/; c s G为塌落物重量，;H为塌落高度， R为塌落处至测点距离， t m; m;为与地质有关的系数， K一般取 K 4一1。按照距烟囱最近的保护目标考虑， G、 R将 H、 (点中心至需保护物的距离 )爆分别代人上式计算：一

() 3炸药、管在作业时用专车由专人运送到作雷业现场。

K/H

。R一 1 G。。// 4× 1 0/×2。 5一 5。 5// 0

2 3 m/。 . c s

4爆破效果根据录像资料分析，爆后约 4,囱按照预起 s烟定方向倾倒， s倾倒约 2。烟囱在中间处折断， 2后 O, 再过 2后倾倒约 3。距烟囱三分之一处折断， s 0,整个倾倒过程约 9,远飞石约 5 m,到了预期爆破 s最 0达效果。 参考文献：[]殿中 .工程爆破实用手册[]北京：金工业出版 1刘 M .冶社， 9 9 19 .

结果表明本次爆破切口的闭合振动效应较小。

由于烟囱保留筒壁的强度较高，据以往经验判断，根

将不会出现较大的下坐，即使出现一定的闭合下坐，其振动效应也不会大于被保护目标允许的振速，可以确保安全。 为了减小或避免爆体落地振动效应，取如下采减振措施：在烟囱倒塌落地的预定撞击点处铺垫一层 5 c的亚黏土或沙土。根据试验数据，取上 0m采

述措施后，落地振动至少可以降低 5 。因此本次 O爆破烟囱时，地振动引起的速度值不会超过落2 7 m/, . c s完全可以确保周围建筑设施的安全。3 5安全防护 . ( )防止飞石，烟囱装药部位挂敷一层麻 1为在

(3亚伦 .工程爆破理论与技术 f .京：金工业出版 2于 M]北冶社， 0 4 20.

(3益松，光明，长青， . 6 m、0两座砖砌烟囱 3毛傅夏等高 0 8m 定向爆破拆除 I]工程爆破，0 7 1 ( )5—5 . - . j 2 0,33:6 8

(接第 4页)上 7

地面，每个测点均布置水平向和铅垂向两台传感器， 同时在爆源南侧最近村庄民房基础处布设 1个测点、 2台传感器。3 2观测结果与分析 .

表 1距天然气管道不同距离药量控制标准 Ta e 1 Exposve la ng a f e e tdit nc s bl l i o di tdif r n s a e

爆破产生随机振动，某一点的振速和频率都在是随空间距离与时间变化的函数，据实测的爆破根振动数据，采用最小二乘法进行回归分析，以得到可当地地形条件下的爆破地震波传播衰减规律为：一

根据爆破试

验得出的结果，实际施工爆破中在加以控制，程得以顺利、全实施。工安参考文献：(3华人民共和国标准 .爆破安全规程 ( B 7 22 0 ) 1中 G 6 2—0 3 I]北京：国标准出版社，0 4 s.中 20. []华人民共和国国务院 ( 3 3号令 )石油天然气管道 2中第 1 .

8 . (7 Q ) 3 9 1/。

当单响药量为 4~ 8 k 0 0 g时，爆源 3 . m处距 61的地面最大振速为 3 7 c s而 2 6处的天然气 . 6m/, 2m管道地面最大振速为 0 3 m/,道处于安全状态。 . c s管

表明采用的爆破方案是可行的，择的爆破参数是选

合理的。

4结论 施工前通过现场试验得到了爆破地震波衰减公

保护条例[]北京：国标准出版社，0 1 S.中 20.( 3文成 .水利工程建设百科全书——勘测设计、工技 3于施

术、量管理卷[ .长春：林科技出版社，0 3质 M]吉 20. []文生，文红，德麟， .山核电站深孔爆破振动安 4姚韩邹等秦全控制[] J.工程爆破，0 5 1 ( ) 7— 7 . 2 0,1 1:5 7

式，公式可为爆破设计施工药量控制计算提供参该考。距天然气管道不同距离处宜采用不同药量控制

标准；以不同安全允许振速为标准，同分区处最如不大单响药量控制标准如表 1所示。

[]广沂 .程爆破新技术[ .京：国铁道出版社， 5何工 M]北中2 8. 00