拆除爆破中的大规模起爆网路的可靠性分析.pdf

第2 9 卷第2 期 2 0 1 2 年6 月 爆破 B L A S T I N G V 0 1 ．2 9N o ．2 J u n ．2 0 1 2 d o i 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 4 8 7 X ．2 0 1 2 ．0 2 ．0 2 9 拆除爆破中的大规模起爆网路的可靠性分析木 崔晓荣1 ，李战军1 ，周听淆2 ，沈兆武2 i ．广东宏大爆破股份有限公司，广州5 1 0 6 2 3 ；2 ．中国科学技术大学近代力学系，合肥2 3 0 0 2 7 摘要通过对比分析电雷管起爆网路和非电导爆管雷管起爆网路的优缺点，认为拆除爆破中的大规模起 爆网路宜采用非电导爆管网路。非电导爆管网路中，推荐方便快捷、安全可靠的纯“大把抓”网路和“大把 抓”、四通复式网路，前者具有防水功能，后者网路层次分明。可靠度计算与工程实践均证明上述推荐的2 种 非电起爆网路，能够一次安全可靠的起爆成千上万发雷管，安全可靠性高。 关键词拆除爆破；起爆网路；可靠度分析 中囤分类号1 “ 1 2 7 4 6 ．5 ；T I Y 2 3 5 ．4 6 文献标识码A文章编号1 0 0 1 4 8 7 X 1 2 0 1 2 0 2 0 1 1 0 0 4 R e l i a b i l i t yA n a l y s i so fL a r g e - s c a l eP r i m i n g C i r c u i tU s e di nB l a s t i n gD e m o l i t i o n C U ／X i a o r o n 9 1 ，L IZ h a n - j u n l ，Z H O UT i n g ．q i n 9 2 ，S H E NZ h a o - w u 2 1 ．G u a n g d o n gH o n g d aB l a s t i n gE n g i n e e r i n gC oL t d ，G u a n g z h o u51 0 6 2 3 ，C h i n a ； 2 ．U n i v e r s i t yo fS c i e n c e T e c h n o l o g yo fC h i n a ，H e f e i2 3 0 0 2 7 ，C h i n a A b s t r a c t A c c o r d i n g t oc o m p a r i s o n0 1 “ e l e c t r i cp r i m i n gc i r c u i ta n dT l O n - e l e c t r i cn o n e lt u b es y s t e m ，t h el a t t e ri s s u g g e s t e dt ob ea d o p t e di nd e m o l i t i o nb t ∞a n g ．e s p e c i a l l yi nt h ec a s eo fl a r g ed e t o n a t o r s ．T h en ∞- e l e c t r i cn o n e lt u b e s y s t e ms u c h ∞b a t c hn o d e so n l y ，o rb a t c hn o d e s ＆4 - w a yn o d e s ，i su s e dg e n e r a l l y ，b e c a u s et h e ya mc o n v e n i e n ta n d e f f i c i e n t ，a n dt h ef o r m e ri si m m u n et ow a t e r ，w h i l et h el a t t e ri sc o n c i s e ．T h er e l i a b i l i t ya n a l y s i sa n de n g i n e e r i n gp r a c t i c e sb o t hs h o wt h a ti f t h et w on o n e l e c t r i cn o n e lt u b es y s t e md i s c u s s e da b o v ea “ u s e dp r o p e r l y ．t h o u s a n d s0 f d e t o n a - t o t sc a nb ep r i m e ds i m u l t a n e o u s l y ． K e yw o r d s b l a s t i n gd e m o l i f i o n ；p r i m i n ge i r e u i t ；r e l i a b i l i t ya n a l y s i s 城市中高大建 构 筑物的爆破拆除，往往周边 环境复杂，允许倒塌的空间狭窄，要求准确地控制爆 破倒塌姿态和爆堆范围。从要求爆破的高大建 构 筑物的结构特点看，由以往的砖混结构和框架 结构转变为框架剪力墙结构、剪力墙结构和筒体结 构，与传统的竖向承载构件立柱相比，剪力墙和筒体 的钢筋混凝土体积增大，而且墙体薄，每发雷管的作 用范围小，所以爆破单位体积的钢筋混凝土所消耗 的雷管特别多。另外，周边环境复杂，允许倒塌的空 收稿日期2 0 1 1 0 7 0 1 作者简介崔晓荣 1 9 8 0 一 ，男，爆破工程师，博士，主要从事现代爆炸 技术与安全工程研究， E ．m a i l s m i l e 6 6 ．e u i 舯a i l ．c o m 。 基金项目广东省科技计划资助 2 0 0 6 8 3 7 3 0 1 0 0 5 间狭窄，越来越多的建 构 筑物采取多切口折叠爆 破或原地坍塌爆破技术，与底部单切口定向爆破技 术相比，爆破部位显著增加，往往需要消耗大量的雷 管和炸药。需要合理设计大规模起爆网路，一次安全 起爆成千上万发雷管，并有效控制各种爆破危害效 应。由此可见，爆破网路可靠性研究显得十分重要。 l 非电导爆管起爆网路可靠性计算分析 在城市控制爆破拆除过程中，大规模电起爆网 路虽历史悠久，但由于网路设计、施工以及安全等方 面的要求严、风险高，所以很少采用一1 。如果将安 全可靠度设计引入常用的非电导爆管起爆网路的设 万方数据 第2 9 卷第2 期崔晓荣，李战军，周听清，等拆除爆破中的大规模起爆网路的可靠性分析 1 1 1 计和施工中，网路传爆路经层次分明，施工组织有条 不紊，可以大大提高网路的可靠性。 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p ’4 1 ，用最薄弱的 节点表征整个网路，主要考虑到以下几点 1 起爆 网路的传爆可靠度十分重要，关系到整个爆破工程 的成败； 2 最薄弱的环节是最需要提高可靠度的 地方，有利于低成本优化网路设计； 3 起爆网路设 计中，要求各个起爆元件的可靠度均衡，统一了网路 传爆可靠度与经济合理性； 4 起爆网路中各个起 爆元件的可靠度均衡，网路层次分明有序，便于有序 组织施工和网路检查，减小操作引起的可靠度下降。 因此，大规模起爆网路的设计，起爆网路中各个 起爆元件的可靠度均衡是最重要，不妨称之为“可 靠度均衡原则”。起爆网路的传爆可靠度R 一般分 为主线的传爆可靠度震，和孔内雷管的传爆可靠度 局，应分别计算垆一J 。 在可靠度计算时，假设每次爆破使用的爆破元 件是同一工厂同一时期生产的同一批产品，导爆管 雷管准爆率相同；假设起爆网路连接施工无失误，导 爆管雷管起爆后网路传播过程有序，传爆路径与设 计意图吻合。 2 各种非电导爆管起爆网路可靠性计算 2 ．1 纯四通连接的非电网路 纯四通连接的非电起爆网路，类似电雷管起爆 网路的“串连”、“并连”混合结构。由于使用四通， 每个节点的通路有限，纯粹的并联不可能，纯粹的串 联有违可靠度均衡原则，网路的可靠度低。 依据可靠度均衡原则，设计出的网路往往分干线 和支线2 个层次，支线如图l 所示的串连结构，而且 各个支线的串联长度差不多。从传爆路径上看，每一 个节点用四通并联4 根导爆管，一般情况下为“一根 进、一根出、两根连接孔内爆破雷管”，即从一根导爆 管传入爆轰波，通过网路连接点 四通 ，起爆2 发雷 管，同时传出爆轰波，到下个网路连接点。 基于最大路径原则，如图l 所示的支线的传爆 可靠度为 尺2 P ， 4 1 式中冠为单条支线的可靠度；p ，为四通传爆的可靠 度；m 为支路串联顺序传爆的四通节点数。 如图2 所示的干路部分的传爆可靠度为 R ， p 1 4 2 式中尺，为单条干线的可靠度；P ．为四通传爆的可靠 罐性 传爆线路 圈I纯四通连接的非电网路串联支路 F i g ，1 N o n e lt u b es y s t e mw i t h4 - w a yn o d e si na e r i e s 度；n 为干路串联传爆的四通节点数。 干路部分 图2 纯四通连接的非电网路 隧．2N o n e ] t u b es y s t e mw i t h4 - w a yn o d e s 通 基于“最大路径原则”计算网路的安全可靠度， 如果每条支路有2 条干线的传播路径 图2 支路的 端部再导出一条于路 ，所以孔内雷管的安全可靠 度为 R P o R [ 1 一 1 一R ， 2 j 3 式中尺为起爆网路的可靠度；p o 为雷管的可靠度。 从式 3 可以看出，基于“最大路径原则”．四通 传爆和孔内雷管的可靠度一定，支路串联的四通节 点数n 和干路串联的四通节点数m 决定了孔内雷 管的可靠度，证明了“可靠度均衡原则”的正确性， 使网路的经济合理性和安全可靠性统一。如果支路 串联的四通节点数珏和干路串联的四通节点数m 相差太大，甚至数量级的差别，将降低网路的安全可 靠度。 如果一个爆破工程，要求一次起爆几万发雷管， 订和m 都很大，安全可靠度大大降低，而且网路连接 工作量大，工作效率十分低，所以不推荐使用。 2 ．2 纯“大把抓”非电网路 纯“大把抓”非电起爆网路，一般为树状结构或 链式结构，或两者的混合。纯“大把抓”的网路，起 爆网路施工时，从底层到高层，网路底层用1 发或2 发雷绑扎孔内雷管的脚线，起爆2 0 一3 0 发导爆管雷 管 俗称“大把抓” 。 一般情况下，拆除爆破中，2 发雷管绑扎孔内雷 管的脚线形成“大把抓”，孔内用单发雷管，如图3 万方数据 1 1 2爆破2 0 1 2 年6 月 所示。如果两发网路传爆雷管都不响或不能传爆， 则整个“大把抓”的孔内雷管都不响。“大把抓”传 爆的可靠度为 R P 1 [ 1 一 1 一P 。 2 ] 4 式中凡为雷管的可靠度护。为“大把抓”传爆的可靠度。 对于底层的“大把抓”，其下一层结构为孔内爆 破雷管。因此底层“大把抓”连接的孔内爆破雷管的 可靠度为 R 2 P o P l [ 1 一 1 一P o 2 ] 5 两路传爆雷管 孔内爆破雷管 图3 。大把抓”结构示意 F i g ．3 B a t c hn o d e 8o fn o n e [ t u b es y s t e m 纯“大把抓”的树状结构，起爆网路中的低层次 的“大把抓”起爆雷管脚线梳理后再进行“大把抓”， 用高一层次的网路起爆雷管起爆。纯“大把抓”的 链式结构网路，起爆网路的干路中，不像树状结构那 样从高层到低层分枝多，“一传多”，往往是“一传 一”。不论是如图4 所示的树状结构还是如图5 所 示的链状结构，如果起爆站到底层“大把抓”的孔内 爆破雷管的传播过程中共有I F ／, 个层次，则孔内雷管 的起爆可靠度为 R R 2 冠 ”1 P 。{ P 。[ 1 一 1 一P o 2 ] } “ 6 网路传 缮雷管 图4 纯。大把抓”的树状结构网路 F i g ．4 D e n d r i f o r ms t r u c [ u r en o n e ] t u b es y s t e m 证t l lb a t c hn o d e s 从式 6 不难看出，要起爆相同数量的孔内雷 管，树状结构网路与链式结构网路相比，网路底层的 “大把抓”的安全可靠度一样，主要是网路主线的安 全可靠度不等。一般情况下，树状结构网路比较扁 平，即起爆站到底层“大把抓”的传播过程中的层次 数 m 1 小，因而安全可靠度略高。 采用“大把抓”技术，2 0 一3 0 发孔内雷管共享一 个连接点，工作效率高；但是起爆网路的干路部分， 起爆网路中的低层次的起爆雷管脚线分散，要求的 雷管脚线的长度复杂多变，梳理后进行“大把抓”困 难，且一般有孔外延时，网路层次要求明确，组织施 工比较麻烦。 图5 纯“大把抓”的链式结构网路 F i g ．5 C a t c n a r i a ns t r u c t u r en o n e ] t u b es y s t e m 诵t hb a t c hn o d e s 青岛远洋宾馆爆破拆除工程采用双保险的纯 “大把抓”的树状结构网路，孔外“大把抓”接力延 期，成功实现了一次起爆1 80 0 0 发导爆管雷管，消 耗近1t 炸药，实践验证了该起爆网路的防水性能 和安全可靠性J 。 2 ．3 四通、“大把抓”复式网路 四通、“大把抓”复式网路，继承了纯四通连接 非电网路和纯“大把抓”非电网路的优点，扬长避 短，一般为环路结构。网路底层仍然用l 发或2 发 雷管绑扎孔内雷管的脚线，起爆2 0 一3 0 发导爆管雷 管；起爆网路的干路中，采用四通连结，干路上每一 个节点用四通并联4 根导爆管，一般情况下为“一 根进、一根出、两根连接网路起爆雷管”或“一根进、 一根出、一根搭桥，一根联接网路起爆雷管”。前者 从一根导爆管传人爆轰波，通过网路连接点 四 通 ，起爆两发雷管，同时传出爆轰波，到下一个网 路连接点；后者从一根导爆管传人爆轰波，通过网路 连接点 四通 ，起爆l 发雷管，同时传出爆轰波．一 根传播到同层次的另外一个网路连接接点，一根传 播到下一层次的一个网路连接点。 孔内雷管经过“大把抓”以后，起爆网路中的起爆 雷管数 即“大把抓”雷管数 比孔内雷管数小个数量 级。小个数量级的“大把抓”雷管，再通过纯四通的 网路采用“串联”和“并联”的混合结构连接，形成整体 网路。往往称四通连接的网路为主线，“大把抓”为底 层的支线。起爆网路的主线的安全可靠度计算同“纯 四通连接的非电网路”。见图6 、图7 。 不难看出，四通、。大把抓”复式网路的主线设 计，同样要遵循“最大路径原则”和“可靠度均衡原 则”，有利于提高网路主线的安全可靠度。 根据本章第2 小节，复合网路中四通连接部分 主线 的安全可靠度如下 万方数据 第2 9 卷第2 期崔晓荣，李战军，周听清，等拆除爆破中的大规模起爆网路的可靠性分析 1 1 3 R ， p [ 1 一 1 一p 2 ] 7 式中p 。为四通传爆的可靠度；m 为四通网路中支路 串联顺序传爆的四通节点数；t ／, 为四通网路中干路 串联传爆的四通节点数，干路为2 条，双保险。 爆 管 图7 双链“大把抓”、四通复式网路 F i g ．7N o n e lt u b es 5 1 e mw j t l lb a t c hn o d e s a a d4 - w a yn o d e s d o u b l ec h a i n 整个复式网路的安全可靠度为网路主线 四通 连接 和网路支线 “大把抓”连接 两个层次构成， 其安全可靠度如下 R ’ R 1 R 2 网路的底层采用“大把抓”技术，2 0 一3 0 发孔内 雷管共享一个连接点，工作效率高；起爆网路的干路 部分，连结点大大减少后，采用四通连接技术，网路 层次简明，施工方便快捷。 合肥维也纳森林花园爆破拆除工程，爆破网路采 用单链的“大把抓”、四通复式非电起爆网路，孔内半 秒延期、孔外毫秒延期。该楼房拆除爆破工程炮孔总 数高达5 32 7 4 个，使用导爆管雷管5 86 0 2 发，一次起 爆成功旧J 。 3 结语 1 非电导爆管网路中，对纯四通连接的网路、 纯“大把抓”网路和“大把抓”、四通复式网路进行了 安全可靠性分析，推荐采用后2 种施工方便快捷、安 全可靠性高的网路。 2 通过网路底层的“大把抓”技术，将孔内爆 破雷管的一次起爆转化为网路底层“大把抓”雷管 的一次起爆，数量上减低了一个数量级，减少了联网 工作量，提高了安全可靠度。纯“大把抓”网路具有 防水功能，“大把抓”、四通复式网路结构层次分明。 参考文献CR e f e r e n c e s [ 1 ] 顾毅成．爆破工程施工与安全[ M ] ．北京冶金工业出 版社，2 0 0 4 ． G UY i c h e n g ．C o n s t r u c t i o na n ds s f e t yo fb l a s t i n ge n g i n e e x i n g [ M ] ．B e i j i n g ．．M e t a l l u r g yI n d u s t r yP r e s s ，2 0 0 4 ． i nC h i n e s e 穆连生，宁掌玄，邸春生，等．动力电源起爆2 0 0 0 发以 上电雷管爆破网路设计与计算[ J ] ．工程爆破，1 9 9 9 ， 5 2 1 0 - 1 4 ． M UL i a n s h e n g ，N I N GZ h a n g X l l a n ，D I ；h u n 8 h e n g ，e t8 1 ． D e s i g n i n ga n dc a l c u l a t i n go fb l a s t i n gc i r c u i tw i t hm o r e t h a nt w ot h o u s a n dc a p sf i r e db yt r i p h a s en l a i np o w e r [ J 】． E n g i n e e r i n gB ] a s t i n g ，1 9 9 9 ，5 2 l O - 1 4 ． i nC h i n e s e 梁开水，赵翔．导爆管起爆网路可靠度分析[ J ] ．爆 破器材，2 0 0 6 ，3 5 5 2 2 - 2 4 ． L I A N GK a i s h u i ，Z H A OX i a n g ．A n a l y s i sO i lt h er e l i a b i l i t y o fn o n e li n i t i a t i n gn e t w o r k [ J ] ．B l a s t i n gE q u i p m e n t ，2 0 0 6 ． 3 5 5 2 2 - 2 4 ． i nC h i n e s e 赵翔，黄东方，张万利．导爆管起爆网路连接方式探 讨[ J ] ．爆破．2 0 0 8 ，2 5 2 3 4 - 3 5 ，4 8 ． 2 H A 0 Ⅺm g ，删A p 岷D o n g - 丘r I g ，Z t t A N GW a n - l i ．R e 鳜I I c h ∞c o n l l 0 2 t i m lm o d eo fn o n e lp r i m i n gc i r c u i t [ J ] ．B t 豳．g ， ∞呕，2 5 2 3 4 - 3 5 ，镐． i nC h i n e s e 余永强，杨小林，王金星，等．双向及多点激发起爆网 路可靠度分析[ J ] ．辽宁工程技术大学学报 自然科学 版 ，2 0 0 4 ，2 3 5 6 3 8 - 6 4 0 ． Y 1 JY o n g q i a n g ，Y A N GX i n o l i n 。W A N GJ i n x i n g ，e la 1 ．R e - l i a b i l i t ya n a l y s i s 0 1 1 u s i n gn o n d e t o n a t o r n e t w o r ko f s t r e n g t h e n i n gt w o - w a ym u l t i m e s hc i r c u i t [ J ] ．J o u r n a lo f I L , i a o n i n gT e c h n i c a lU n i v e r s i t y N a t u r a lS c i e n c eE d i t i o n ， 2 0 0 4 ，2 3 5 ．．6 3 8 6 4 0 ． i nC h i n e s e 崔晓荣，周听清，李战军．超大规模起爆网路在拆除爆 破中的应用研究[ J ] ．爆破器材，2 0 0 9 ，3 8 I 1 4 1 7 ． C U IX i a o - r o n g ，Z H O UT i n g - q i n g ，L I2 1 1 a a g - j t m ．A p p l i c a t i o n g h l d y0 1 1 瓢l p e rp r i 商n gc i r c u i tu s e di nb l 枷n gd e m o l i t i o n [ J ] ．B l a s t i n gE q u i p r I l e T l t ，2 1 0 9 ，3 8 1 1 4 - 1 7 ． i nC h i n m 崔晓荣，李战军，王代华，等．剪力墙结构大楼双向交 错折叠爆破[ J ] ．爆破，2 0 0 8 ，2 5 2 4 3 - 4 8 ． C U lX i a o - r o n g 。L IZ h a n 4 u n ，W A N GD a i h u a ，e ta 1 ．T w o f o l di n t e r e r o s E Id i r e c t i o n a lb l a s t i n go fs h e a r - w a i ls t r u c t u r e [ J ] ．B l a s ￡i r I g ，2 0 0 8 ．2 5 2 4 3 稍． i nC h i n e s e 崔晓荣，沈兆武，周听清，等．剪力墙结构原地坍塌爆 破分析[ J ] ．工程爆破，2 0 0 6 ．1 2 2 5 2 - 5 5 ． C U IX i a o - r o n g ，S H E I 、IZ l u i o - w u ，Z H O Ul i n g - q i n l g ．B i a s - t i I l ge o l l a l * e a n a l y s i so f8 h e a r - w a l ls t r u c t u r e g [ J 】．E n g i n o e r i n gB l a s t i n g ，2 0 0 6 ，1 2 2 5 2 - 5 5 ． i nC h i n e s e 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J ]1J 1 J 1 J 1 J n 心 心 口 口 H H 瞪 陋 № 拍 口 p 陋 随 万方数据