數碼電子雷管應用對隧道施工成本的影響

朱輝ZHU Hui

（中鐵十二局集團第三工程有限公司，太原 030024）

1 工程概況

某隧道位于四川盆地西南緣向云貴高原過渡帶上，峰巒起伏、溝壑縱橫、植被茂密，地質構造復雜，受巖性及構造控制，形成陡峭相間連續變化地形，隧址區內相對高差約為1360m，具有山高谷深坡陡的特點。該隧道為分離式隧道，全長9.7km，公路等級為雙向四車道高速公路，設計速度80km/h，采用新奧法進行施工，隧道開挖方量約198萬方，前期使用普通毫秒雷管進行施工，為響應國家政策于2021 年更換為使用數碼電子雷管進行爆破開挖。

2 數碼電子雷管介紹

2.1 爆破原理介紹

2018 年12 月，公安部治安管理局、工業和信息化部安全生產司發布《貫徹執行＜工業電子雷管信息管理通則＞的通知》，要求各地公安機關、民爆行業主管部門聯合相關部門和行業協會大力推廣應用數碼電子雷管，確保實現2022 年數碼電子雷管全面使用的目標。

數碼電子雷管起爆系統由起爆器、編碼器和雷管三部分組成，起爆器通過自動識別所連接的編碼器控制整個爆破網路編程與觸發起爆，編碼器是在爆破現場對每發雷管設定所需的延期時間，每發電子雷管都有相對應的獨立編碼，具有電子保險功能。在起爆前，先將雷管連接到編碼器上，編碼器會自動識別雷管的編碼，然后由爆破員設定每發雷管延期時間。當編碼器與起爆器組成的系統自動識別后，由爆破員按下按鈕對其確認，起爆器才能觸發整個起爆網路完成爆破。

2.2 安全性能分析

傳統工業雷管主要靠內部的化學延期藥來控制延期時間，即使對延期時間進行了段別劃分，仍具有較大的延時誤差，數碼電子雷管是用電子控制模塊替換傳統工業雷管中的化學延期藥和點火元件，延期時間設置單位為1ms，具有更高的延時精度。隧道施工中圍巖爆破是主要的安全因素，通過對數碼電子雷管延時精度的控制可以實現震波的干擾和疊加，提升數碼電子雷管爆破性能，降低爆破震動，具有更高的施工安全性。傳統工業雷管在靜電、雷電、射頻輻射等特殊條件下容易失控而發生早爆炸，數碼電子雷管起爆系統采用電子開關對起爆電容進行控制，使其只有在準備工作完成后才能引爆，適用于各種復雜的爆破環境，提升了其對外部環境的抗干擾能力。而且數碼電子雷管系統內置定位系統，使用過程實時于全國工業電子雷管密碼中心進行互通，數碼電子雷管具有抗非法起爆的功能，具有相關資質的企業購置電子雷管后，需要到公安機關備案，系統會自動生產一套三份密碼，其中兩份密碼自動輸入雷管及起爆器中，第三份由起爆管理員保管，只有當雷管、起爆器、起爆管理員三份密碼完全一致時，才能引爆網絡。電子雷管這種易追蹤和抗非法起爆的特點，使其即使被盜，也“用不了、炸不響”，可以減少爆破品被不法分子利用來危害社會的可能性。

與傳統工業雷管相比，數碼電子雷管精確的延時精度、降低爆破震動能力，優秀的抗干擾能力和實時定位聯網功能大大提升了數碼電子雷管起爆系統的精確性、可靠性和安全性能。

3 隧道爆破成本分析

2021 年5 月至2022 年7 月期間，該隧道使用數碼電子雷管進行爆破施工，爆破方量為226792m3（其中：四級圍巖202540m3，五級圍巖24252m3），如表1 所示。

表1 某隧道2021 年5 月-2022 年7 月爆破方量統計表

根據數碼電子雷管起爆原理和安全性能分析，在使用普通毫秒雷管和數碼電子雷管進行爆破過程中，主要在炸藥、雷管、輔材、工日等方面數量存在差異，基本不影響其他材料和設備臺班用量?，F根據爆破單位方量土、石方消耗的炸藥、雷管、輔材、人工成本對其總成本進行對比分析。

3.1 炸藥用量分析（單位：100m3 自然密實土、石）

該隧道在2021 年5 月至2022 年7 月使用數碼電子雷管進行爆破期間，使用炸藥167601kg，則每完成100m3土石方爆破需要炸藥73.9kg，根據《公路工程預算定額》（JTG/T 3832-2018）中隧道工程正洞機械開挖定額炸藥消耗量標準，每單位五級圍巖開挖需炸藥30.5kg，每單位四級圍巖開挖需炸藥76.7kg，由該隧道實際施工四級、五級圍巖爆破方量比例加權平均得炸藥每單位定額消耗量為71.8kg，如表2 所示。

由此得知使用數碼電子雷管機械開挖每單位土、石方消耗炸藥用量要比定額單位消耗量增加2.1kg。

3.2 雷管用量分析（單位：100m3 自然密實土、石）

該隧道在2021 年5 月至2022 年7 月使用數碼電子雷管進行爆破期間，使用數碼電子雷管175629 發，則每完成100m3土石方爆破需數碼電子雷管77.4 發，根據《公路工程預算定額》（JTG/T 3832-2018）隧道工程正洞機械開挖定額中雷管消耗量標準，每單位四級圍巖開挖需非電毫秒雷管84 發，每單位五級圍巖開挖需非電毫秒雷管53發，由該隧道實際施工四級、五級圍巖爆破方量比例加權平均得非電毫秒雷管每單位定額消耗量為80.7 發，如表3所示。

表3 某隧道2021 年5 月-2022 年7 月數碼電子雷管用量統計表

由此得知使用數碼電子雷管機械開挖每單位土、石方消耗數碼電子雷管用量要比定額單位消耗量（非電毫秒雷管）減少3.3 發。

3.3 輔材用量分析（單位：100m3 自然密實土、石）

該隧道在2021 年5 月至2022 年7 月使用數碼電子雷管進行爆破期間，使用銅芯起爆線213300m，則每完成100m3土石方爆破需要銅芯起爆線94m，根據《公路工程預算定額》（JTG/T 3832-2018）隧道工程正洞機械開挖定額中輔材消耗量標準，每單位四、五級圍巖開挖需導爆索53m（四、五級定額消耗量相同），如表4 所示。

表4 某隧道2021 年5 月-2022 年7 月起爆線用量統計表

由此得知使用數碼電子雷管機械開挖每單位土、石方消耗銅芯起爆線用量要比定額單位消耗量（導爆索）增加41m。

原因分析：相比普通毫秒雷管，數碼電子雷管自帶輔線較短，須采用銅芯起爆線進行連接，且起爆線為一次性消耗品，不能重復利用，導致每循環爆破銅芯起爆線消耗量增加。

3.4 爆破人工分析（單位：100m3 自然密實土、石）

該隧道在2021 年5 月至2022 年7 月使用數碼電子雷管進行爆破期間，隨機對一段時間內人工開挖工序進行統計，該段時間內工序配備施工人員45 人，其中：專職爆破員1 人，炮工22 人，渣車司機10 人，班組長2 人，技術員7 人（測量3 人，安全員1 人，現場技術員2 人，監控員1 人），挖機司機1 人，輔助工2 人。如表5 所示。

表5 某隧道開挖工序時間和工日用量統計表 單位：100m3 自然密實土、石

由表中可以看出，該隧道爆破施工每循環工序時間介于9.63h～10.18h 之間，所用時間差別不大。根據表中數據得知，平均每開挖每100m3土石方需人工27.6 工日。根據《公路工程預算定額》（JTG/T 3832-2018）隧道工程正洞機械開挖定額中人工消耗量標準，每單位五級圍巖開挖需人工29.2 工日，每單位四級圍巖開挖需人工26.7 工日，由該隧道實際施工四級、五級圍巖爆破方量比例加權平均得人工每單位定額消耗量為27.0 工日。

由此得知使用數碼電子雷管機械開挖每單位土、石方消耗人工用量要比定額單位消耗量增加0.6 工日。

3.5 成本匯總分析（單位：100m3 自然密實土、石）

由表2-表5 可以看出，該隧道在使用數碼電子雷管進行爆破后在炸藥、雷管、輔材和工日單位消耗量都發生了變化。根據《公路工程預算定額》（JTG/T 3832-2018）基期價格：炸藥價格為13.11 元/kg，非電毫秒雷管價格為3.16 元/個，導爆索為2.05 元/米，人工工日單價為106.28元/工日；而本地市場詢價價格：數碼電子雷管價格為32元/個，銅芯起爆線價格為0.77 元/米。則與定額相比，使用數碼電子雷管爆破每單位土、石方將使成本增加，如表6所示。

表6 某隧道爆破材料、工日單位用量成本對比表 單位：100m3 自然密實土、石

其中：炸藥成本增加171.13 元，雷管成本增加2221.79 元，輔材成本減少36.27 元，人工成本增加63.77元，合計爆破每單位土、石方增加成本2420.42 元。由表6中數據得知，成本增加主要原因在于數碼電子雷管單價較高。與《公路工程預算定額》（JTG/T 3832-2018）相比，雖然使用數碼電子雷管后每爆破100m3土、石方雷管用量平均減少3.3 發，但由于其與非電毫秒雷管單價差太大，造成單位土、石方爆破成本大幅增加。

特別說明：本數據以某隧道實際施工過程中的爆破方量和材料、工日實際消耗量進行統計分析，如果與其它項目（工點）存在數據差異，可能與施工管理人員經驗、業務素質、施工水平等因素有關，僅希望可為相關人員提供基礎數據，起到一定的參考作用。

4 結束語

隨著電子雷管技術的不斷發展與完善，其技術優越性在全球爆破界得到了越來越廣泛的認識，其生產應用已從早期的稀有、貴重礦物開采領域擴大到普通礦山和采石場以及公路、鐵路隧道開挖。根據中國爆破器材行業協會公布數據顯示，2021 年我國電子雷管產量1.64 億發，同比增長40.3%，但在工業雷管生產中產量占比僅達到18.4%，仍有很大的生產空間。隨著數碼電子雷管在爆破行業的全面推廣應用，加之2022 年8 月底前停止銷售除數碼電子雷管外的其它工業雷管，數碼電子雷管產量將會大幅增加，相信隨著數碼電子雷管產量的不斷增加和生產技術的逐漸成熟，其生產成本將會逐漸降低，但短期內使用數碼電子雷管代替其他工業雷管仍將會造成隧道爆破成本增加。