基于路塹及邊坡優化爆破方案的經濟分析

劉佳杰 權世昆 劉曉飛 唐 楊

(1.北京市政路橋股份有限公司 北京 100045; 2.五峰土家族自治縣農村公路管理所 宜昌 443413)

0 引言

爆破經濟分析中,技術人員在不同方面和層次已經完成大量研究。鄭雨茜等[1]在綠色施工的理念下,對爆破綜合效益率進行實例測算,結果表明綠色施工會促進爆破的綜合效益率。徐俊偉[2]采用導爆管雷管接力串聯傳爆的方式有效改善孔底拒爆現象,相比于全孔導爆索入孔傳爆的方式,可以有效減少施工成本。張維春等[3]采用超深孔預裂爆破施工技術,提高了石料廠現場爆破效率,預裂成型的輪廓、邊坡平整度均滿足要求。陳燕青等[4]對某城市景區隧道采用的水壓爆破進行經濟分析,相比于傳統爆破,1600m的隧道可以減少爆破成本共計約35萬元,縮短施工工期28d。宋日[5]通過調整炮孔孔網、炸藥組成成分、炮孔裝藥結構等對拋擲爆破進行優化,減少了爆破成本,優化后有效拋擲率達到39%。王旭[6]通過對某露天礦高陡巖質邊坡爆破震動信號的研究發現,邊坡爆破振動以低頻為主,且大部分能量集中于50 Hz以下的低頻段區。劉軼倫[7]結合實際項目總結了大孔徑淺孔爆破的實際效果,該爆破方法可有效地提高爆破效率,減少飛石現象。

現有研究中,技術人員主要討論優化爆破方案的內容及特點,但對優化爆破方案經濟分析的過程的詳細討論較少;同時,未將經濟分析得出的節約成本與實際成本對比,討論經濟分析的準確性。通過原爆破方案及優化爆破方案前期的爆破數據確定經濟分析參數,根據分析參數計算優化爆破方案在石方二次破碎及邊坡石方清除方面節約的施工成本;同時將計算的節約成本與實際節約成本進行對比,確定經濟分析結果的準確性,可以為類似工程提供參考。

1 工程概況

河南省澠池至淅川高速是豫西地區南北方向的重要連接線,可以有效加強豫西各地區之間的物流及交通交流,完善豫西地區高等級公路運輸體系,其中澠池至洛寧段1標全線位于三門峽市澠池縣境內,該項目路線全長15.75km。K5+300～K7+340為石方段,需要對該段爆破,外運石方。該石方段最大邊坡高度約42m,設6級邊坡,石方量約為1.36×106m3,主要為中風化礫石,局部含砂質及泥巖。對應該石方段的爆破方案主要包括路塹爆破及邊坡爆破(圖1)。

圖1 路塹爆破區及邊坡爆破區示意圖

2 優化爆破方案

石方段的爆破流程詳見圖2,實施的爆破方案符合相關規定[8],通過了專家評審并在當地公安局完成了備案手續[9]。根據批復的爆破方案進行K5+300～K7+340石方段的爆破工作。完成約5.65×105m3石方爆破后,通過分析發現,爆破效果整體較差,路塹及邊坡爆破后存在較多大塊石方,增加了鏟裝、運輸難度,需要利用破碎設備對爆破后的大塊石方進行二次破碎,方便石方鏟裝。邊坡爆破邊線不易控制,邊坡爆破完成后,部分邊坡爆破邊線與邊坡設計邊線距離為1～2m(圖3),需修整爆破后的邊坡,將邊坡設計邊線與邊坡爆破邊線間的石方清除,邊坡石方清除工作量大。工作量較大的石方二次破碎及邊坡石方清除不利于施工成本控制[10]。

圖2 石方段的爆破主要流程圖

圖3 邊坡設計邊線及邊坡爆破邊線示意圖

為了節約石方段爆破后的外運成本,同時加快石方段的施工進度,施工單位組織專家對爆破方案進行了優化,提高爆破效率。為了確保優化后的爆破方案便于落實執行,優化爆破方案對爆破參數進行了調整,調整內容詳見表1。

表1 優化爆破方案參數調整表

按優化爆破方案執行后,路塹及邊坡爆破中,大塊石方明顯減少,減少了二次破碎的石方量;邊坡爆破中,邊坡爆破控制線與邊坡設計邊線的距離可以控制在1m以內。

3 優化爆破方案經濟計算分析

根據原爆破方案實際效果,對比分析優化爆破方案節約的施工成本。利用原爆破方案實際產生的成本按比例對應計算未施工的石方段在原爆破方案下所產生的施工成本,對比優化爆破方案下未施工的石方段產生的施工成本,得出優化爆破方案節約的施工成本。優化爆破方案主要是減少了二次破碎的石方量及邊坡石方清除的石方量,因此本次經濟分析中,主要的施工成本包括石方二次破碎及邊坡石方清除的機械及人工成本。

3.1 確定計算參數

經濟分析中,涉及的單價主要參考項目工程清單單價,項目工程清單單價未列出的,參考原爆破方案實際發生費用,不能參考原爆破方案前實際發生費用的,根據實際情況組價或估價[11]。

工程清單中,石方外運作為整體列有綜合單價,爆破后石方二次破碎費用在清單中沒有參考單價,石方二次破碎是處理爆破后大塊石方,將大塊石方破碎為小石塊,便于裝車外運,因此石方二次破碎費用不受爆破方案優化的影響。根據已爆破完成石方實際產生的石方二次破碎費用計算石方二次破碎的單價。

石方二次破碎涉及的分項費用詳見表2,根據現場實際情況確定表2中每臺班作業量。根據公式(1)計算石方二次破碎的單價為5.56元/m3。

表2 石方二次破碎及爆破后邊坡石方清除單價分項表

(1)

(1)式中:P為石方二次破碎單價(元/m3);S為爆破后邊坡石方清除單價(元/m3);q為每臺班作業量;M為月臺班數;m為每月機械費;h為每月人工費;f為每月燃油費,a為月臺班加班系數。此工程中a=1.2,其他參數詳見表2。

工程清單中,邊坡施工作為整體列有綜合單價,爆破后的邊坡石方清除工序在清單中沒有參考單價。爆破后邊坡石方清除費用不受爆破方案優化的影響,因此根據已爆破完成邊坡石方清除實際產生的費用計算爆破后邊坡石方清除的單價。

爆破后邊坡石方清除的分項費用詳見表2,根據公式(1)計算爆破后邊坡石方清除的單價為2.21元/m3。

以上的石方二次破碎單價及邊坡石方清除單價均是根據施工現場實際發生的費用計算得出的,沒有考慮稅金等其他費用。

石方段按原爆破方案已完成的石方量及預估未爆破的石方量詳見表3,其中已爆破量為按原爆破方案完成爆破的實際石方量;未爆破量為預估石方量,未爆破量計劃按優化爆破方案爆破。

表3 石方段爆破完成情況統計表

根據現場統計,按原爆破方案完成爆破的石方中,路塹處石方約117000m3進行了二次破碎,邊坡處石方約19700m3進行了二次破碎,因此可以計算得出原爆破方案下,需要二次破碎的石方占對應總石方的百分比,詳見表4。

表4 計算得出需要二次破碎的石方占對應總石方的百分比

按優化爆破方案進行現場爆破施工中,根據已完成137281m3(路塹處為123553m3,邊坡處為13728m3)石方爆破及外運情況,經過現場統計,路塹處石方約18000m3進行了二次破碎,邊坡處石方約2300m3進行了二次破碎,因此可以計算得出優化爆破方案下,需要二次破碎的石方占對應總石方的百分比,詳見表4。

根據現場測算,原爆破方案下,邊坡石方清除量約為8700m3,占邊坡處爆破石方量(56509m3)的15.4%;優化爆破方案下,邊坡石方清除量約為1200m3,占邊坡處已完成爆破石方量13728m3的8.7%。

3.2 經濟計算分析

石方二次破碎的費用可以根據公式(2)計算。根據上述經濟參數可以計算在原爆破方案下,未完成爆破的路塹及邊坡石方二次破碎的石方量及費用;在優化爆破方案下,未完成爆破的路塹及邊坡石方二次破碎的石方量及費用,詳見表5。

表5 計算得出路塹及邊坡石方二次破碎石方量及費用

C=Q·x·P

(2)

(2)式中:C為路塹處或邊坡處石方在原爆破方案或優化爆破方案下石方二次破碎費用(元);Q為路塹處或邊坡處的石方量(m3);x為路塹處或邊坡處石方在原爆破方案或優化爆破方案下需要二次破碎的石方占對應總石方的百分比;P為石方二次破碎單價(元/m3)。Q參考表3;x參考表4;P=5.56元/m3。

由表5可知,石方二次破碎中,優化爆破方案使需要二次破碎的石方量大幅減少,可以有效減少石方二次破碎費用,其中,路塹處石方二次破碎費用節約336269元,邊坡處石方二次破碎費用節約80509元,共計節約石方二次破碎費用416778元。

邊坡石方清除費用可以根據公式(3)計算。根據上述經濟參數可以計算在原爆破方案下,未完成爆破的邊坡石方清除的費用為27227元;在優化爆破方案下,未完成爆破的邊坡石方清除的費用為15382元?？梢缘贸?優化爆破方案有效減少邊坡爆破控制線與邊坡設計邊線的距離,減少邊坡石方清除工作量。相比于原爆破方案,優化爆破方案可以節約邊坡石方清除費用為11845元。

F=D·y·S

(3)

(3)式中:F為在原爆破方案或優化爆破方案下邊坡石方清除費用(元);D為邊坡處的石方量(m3);y為在原爆破方案或優化爆破方案下邊坡處需清除的石方占邊坡處總石方的百分比;S為爆破后邊坡石方清除單價(元/m3)。D參考表3;原爆破方案下,y=15.4%;優化爆破方案下,y=8.7%;S=2.21元/m3。

4 實際節約成本與計算節約成本對比

根據現場實際統計,采用優化爆破方案爆破的實際石方量為795873m3,其中路塹處爆破石方量為716882m3,邊坡處爆破石方量為78991m3。路塹處石方中,對112283m3石方進行了二次破碎;邊坡處石方中,對16274m3石方進行了二次破碎,因此可以計算出路塹及邊坡處實際石方二次破碎的石方占對應總石方的百分比及實際石方二次破碎費用,詳見表6。

表6 實際石方二次破碎的石方占對應總石方的百分比及實際石方二次破碎費用

由表4與表6可知,路塹處及邊坡處實際二次破碎的石方占對應總石方的百分比均高于對應計算得出的百分比,邊坡處實際百分比與計算得出的百分比之間的差額(3.8%)遠大于路塹處實際百分比與計算得出的百分比之間的差額(1.1%),主要原因是路塹處石方穩定,每次爆破效果穩定,而邊坡處石方受前期路塹爆破影響,穩定性差,每次爆破效果可能不一致,造成需要二次破碎的石方量增多。

由表5與表6可知,路塹處及邊坡處實際石方二次破碎費用均比計算得出的石方二次破碎費用高。另外,根據現場實際統計,采用優化爆破方案后,邊坡石方清除量共計8035m3,占邊坡實際爆破石方78991m3的10.2%,產生的邊坡石方清除費用為17757元。邊坡石方清除中,實際統計的各項參數均高于計算得出的對應參數。說明優化爆破方案在落實執行過程中沒有控制爆破前期準備階段各個工序的質量,導致爆破效果不佳,增加了石方二次破碎費用及邊坡石方清除費用,但與原爆破方案下石方二次破碎費用及邊坡石方清除費用相比,實際執行優化爆破方案后,石方二次破碎費用大幅減少,邊坡石方清除費用小幅減少。

5 結語

通過原爆破方案及優化爆破方案前期的執行效果參數計算優化爆破方案在石方二次破碎及邊坡石方清除方面節約的施工成本,并將計算分析的節約成本與實際節約成本進行對比,得出以下結論:

(1)優化爆破方案有效減少了石方二次破碎費用及邊坡石方清除費用,減少了施工成本,加快了施工進度。

(2)通過原爆破方案及優化爆破方案前期的執行效果參數計算,優化爆破方案節約的施工成本的方法高估了優化爆破方案實際節約的施工成本,通過調整計算參數可以使計算節約的施工成本接近實際節約的施工成本。

(3)優化爆破方案在執行過程中,要加強各個工序的質量控制,確保優化爆破方案落實落地,保證爆破效果。