马学海，许研新

（中国石油天然气管道工程有限公司，河北廊坊065000）

静态爆破技术在并行管道施工中的应用

马学海，许研新

（中国石油天然气管道工程有限公司，河北廊坊065000）

新建管道与在役管道近距离并行敷设时，管沟开挖往往采用机械或人工方式，效率低、费用高，且容易扰动在役管道。文章结合静态爆破的特点，深入讨论了采用静态爆破方式开挖管沟的方法及技术要求，并以兰成原油管道与兰成渝成品油管道并行段为例，介绍了静态爆破的施工方式及相关参数。

静态爆破；并行管道；方案设计

0 引言

根据《石油天然气管道保护条例》，管道中线两侧各50 m内禁止爆破。但随着管道建设的发展，我国正逐步形成全国性的天然气管道、成品油管道网络，在很多地区出现了多条管道并行敷设的情况。由于地形原因或受城镇规划限制，很多山区石方段并行间距都难以满足50 m要求，例如西气东输二线有2 500 km与已建管道并行敷设，其中间距小于50 m的石方段长达192 km。为了解决管沟开挖问题，制订了间距大于20 m时的爆破工艺规程，但对于间距小于20 m的地段要求采用人工开挖或机械开挖，当间距小于5 m时必须采用人工开挖。

人工开挖的效率很低，对于中等坚硬的岩石，一个工人一天只能开挖1m3左右，而且劳动强度大，费用高。如果两条管道大段近距离并行，人工开挖既不安全也不经济，静态爆破是一个很好的选择。

1 静态爆破工作原理

静态爆破是一种不用炸药就能使岩石、混凝土破裂的施工方式。与普通爆破技术相比，静态爆破技术具有安全、无噪音、无震动、无飞石、无硝烟、无污染、不影响周围环境等优点。目前国产静态破碎剂最大膨胀力可达到122 MPa，反应时间可在10 min以内。

采用静态爆破时，需有临空面，临空面越多、单位破石量越大、效率越高。施工时首先在临空面后侧钻膨胀孔，钻孔方向应尽量与临空面平行，孔距和排距与岩石硬度有关，硬度越大，孔距与排距越小。钻孔直径直接影响破碎效果，钻孔过小，不利于药剂充分发挥效力；钻孔太大，易冲孔，推荐孔径为38～42 mm。钻孔完成后，即向孔内注入破碎剂。将药剂与水搅拌成流质状态后，迅速倒入孔内并确保药剂在孔内处于密实状态。也可采用药卷装填钻孔。孔口留5 cm用黄泥封堵保证水分药剂不流出。岩石刚开裂后，可向裂缝中加水，支持药剂持续反应，可获得更好效果。

静态爆破的工作原理是利用静态破碎剂水化膨胀后对孔壁产生的径向压力，当径向压力在孔壁切向上引起的拉应力大于岩石的抗拉强度时，岩石就被破碎，因此可以在无震动、无冲击条件下破碎岩石，具有较高的安全性[1]。

静态爆破技术在管道施工中已有过成功应用。如兰成渝管道滑坡治理时，需在距管道边坡下方6 m左右打一排抗滑桩，桩径为1.8 m×1.8 m，桩基嵌入基岩5 m，该处为砂岩。为了确保兰成渝管道安全，桩基开挖时采用了静态爆破技术，形成的基坑完全满足设计要求。忠武线在山区段穿越一条大口径输气管道时，也采用了静态爆破技术，该处为微风化砂岩，采用常规方式很难施工，通过静态爆破方式，顺利地开挖了管沟。

2 静态爆破方案及参数设计

在山区石方段，当新建管道与在役管道并行敷设时，若并行间距小于20 m，一般不允许采用常规爆破方式，此时可以考虑静态爆破。下面以兰成原油管道与兰成渝成品油管道并行段为例，讨论其静态爆破方案及参数设计。

兰成渝成品油管道于2002年建成投产，全长1 247 km，设计最高压力14.6 MPa，全线包括D 508、D 457、D 323.9 mm三种管径，沿线经过黄土高原、秦巴山区和四川盆地。拟建的兰成原油管道大致与兰成渝管道并行，起点为西部原油管道兰州末站，终点为四川彭州炼厂，线路全长878 km，管径610 mm，设计压力8～13.4 MPa。

原油管道选线时，对于开阔的河谷地，尽量并行敷设，间距一般不小于10 m；对于山区石方段尽量分离敷设，从而避免管道施工对在役管道的影响。但由于地形限制，个别地段是无法避绕的，如广元市剑阁县境内的姚家坝—三叉河段，该段为一谷地，谷地内分布有绵广高速公路、兰成渝管道、青广天然气管道、军用光缆等，原油管道只能沿兰成渝管道敷设，并行段长度2.5 km，间距8 m左右。该段为砂岩，中风化～微风化，普氏系数F为6～8。

2.1 管沟参数

由于地形限制，管道需采用沟下焊接方式。根据GB 50253-2003《输油管道工程设计规范》要求，沟底宽1.5 m，沟深1.8 m，坡比考虑为0。为了提高施工效率，统一药效，管沟应采用分段开挖的方式，每段长度以2～5 m为宜。

2.2 钻孔布置方案

对于静态爆破，临空面越多，施工效率越高。因此在初始破碎时，主要是创造临空面。管沟开挖前只有一个临空面，为了顺利成型且向上出渣，先在管沟中心钻两排斜孔，相交成V型，交角30°，装药破碎后，将碎石掏出，形成一V型沟槽。为了达到管沟规定深度，需将V型槽放大，在现有沟槽外侧再钻两排斜孔，孔深超过设计标高5 cm，交角30°，破碎后形成一大的V型沟。然后在V型沟外缘各钻一排垂直孔，将管沟切割成矩形。最后按照规定的管沟宽度来钻边孔，孔深超过设计标高5 cm。钻孔布置方案见图1。

2.3 钻孔参数

图1 管沟静态爆破钻孔布置/cm

（1） 孔距与排距。孔距与排距的大小与岩石硬度有直接关系，硬度越大，孔距与排距越小，反之则越大。对于一般岩石，破碎深度在2 m以内时，孔距与排距的经验值见表1[2]。可以通过现场试验适当调整钻孔参数，以达到最佳破碎效果。本工程岩石普氏系数F为6～8，破碎初始只有一个临空面，因此孔距选30 cm，第一个V型槽排距为50 cm，其余钻孔排距均为25 cm。

表1 孔距与排距经验值

（2） 孔径。钻孔直径与破碎效果有直接关系，孔径过小，不利于药剂充分发挥效力；孔径太大，易冲孔。根据兰成渝管道施工经验，钻孔孔径选为42 mm。

（3） 钻孔深度与装药深度。由于钻孔破碎后，底部有少量的基岩残留，为了达到设计要求的管沟深度，所有垂直钻孔应比设计标高加深5 cm。全孔长装药。

2.4 装药、破碎

首先将钻孔内粉尘和余水吹扫干净，将药剂加30%左右的水（重量比）搅拌成流质状，迅速倒入孔内并用略小于孔径的木棒捣实捅紧。装药完毕后，用湿麻袋盖住钻孔，以防发生冲孔伤害施工人员。岩石开裂后，立即向裂缝中加水，以支持药剂持续反应。

2.5 施工注意事项

（1） 施工单位应提前向在役管道运营单位提出施工申请，并签署安全生产管理协议后方可施工，运营单位应派人现场监督。

（2） 作业带扫线前，应探明在役管道准确位置，作出明显标识，并设置隔离带。

（3） 施工作业带应在隔离带以外，靠近在役管道一侧作为堆土场地，另一侧用于施工机具通行。

（4） 当两管道并行间距较小时，应采用小排距、多层次破碎，以免一次进尺过大，造成岩体向相反方向移动，挤压在役管道。

3 结束语

根据中国石油总体规划，2008-2015年，国内油气管道建设总里程将达到3.7万km，逐步形成全国性的天然气管道、成品油网络。随着管道建设规模的扩大，多条管道并行情况将普遍存在。受地形限制或规划原因，并行间距往往只有5～10 m，极困难地段甚至需同沟敷设。对于山区石方段，静态爆破技术可以很好地解决管沟开挖问题，确保在役管道的安全。

［1］魏承景，谢逢午.静态破碎技术[M].南宁：广西科学技术出版社，1989.30-31.

［2］刘键.静态爆破研究、爆破与安全[M].武汉：湖北科技出版社，1984.20-21.

Abstract：When a new pipeline laid near a parallel in-service pipeline,mechanical or manual trenching methods are often used in the construction,which have the disadvantages of low efficiency,high costs and easily interfering with the in-service pipeline.This paper discusses the characteristics of static explosion,the trenching method and technical requirements of using static explosion way.It takes the parallel section of Lan-Cheng crude oil pipeline to LAN-Cheng-Wu product pipeline as an example to introduce the construction method and the relevant parameters of static explosion.

Key words:static explosion;parallel pipelines;scheme design

（34）Application of Static Explosion Technique in Parallel Pipeline Construction

MA Xue-hai（China Petroleum Pipeline Engineering Co.,Ltd.,Langfang 065000,China）,XU Yan-xin

U455.6

B

1001－2206（2011）01－0034－03

马学海（1975-），男，天津人，工程师，1998年毕业于西南石油学院油气储运专业，现从事管道线路工程设计工作。

2010-04-27