建筑工程师论文发表爆破法疏挖尾水河床应用

　　摘 要：爆破是利用炸药在空气、水、土石介质或物体中爆炸所产生的压缩、松动、破坏、抛掷及杀伤作用，达到预期目的的一门技术。研究的范围包括：炸药、火具的性质和使用方法，装药(药包)在各种介质中的爆炸作用，装药对目标的接触爆破和非接触爆破，各类爆破作业的组织与实施。文章发表在《商品混凝土》上，是高级政工师论文发表范文，供同行参考。

　　关键词：尾水河床;水下控制爆破;浅孔爆破

　　装药在空气中、水中爆炸作用的理论基础是流体动力学。对于球形、圆柱形和平板状装药，爆炸荷载通常只按一维问题考虑。空气中接触爆破，研究装药爆炸后爆轰波作用于紧贴固壁的压力和冲量。空气中非接触爆破，研究装药对不同距离目标的破坏、杀伤作用。水中爆破，主要研究冲击波、气泡和二次压力波对目标的破坏作用。

　　1. 引言

　　位于下游干流上某水电站是一座低水头径流式电站，厂房为河床式，为了提高机发电效益，本文结合了在某电厂用爆破法疏挖尾水河床的成功实例，利用钻孔爆破法对水下爆破进行施工，分别介绍了在该工程中进行水下爆破施工的施工工艺流程、爆破参数的设计以 及水下爆破安全校核方面的内容，可供类似爆破工程借鉴。结果表明，爆破后，岩石破碎块 度理想，水下清渣顺利，对闸门及周围建筑物无影响。文章发表在《》上，是建筑工程师论文发表范文，供同行参考。

　　本文从位于下游干流上某水电站是一座低水头径流式电站，厂房为河床式，设计装机容量 3×1.8 万 KW，汛期电站存在大坝溢流问题， 运行表明，厂房尾水位高于设计原尾水位， 严重影响机组出力和发电效益，经分析论证，拟进行尾水渠疏挖改造。

　　工程项目和工作范围：本次疏挖工程由两部分组成：拆除尾水渠右侧部分砼导墙，该 导墙长约 45m，墙顶高程▽52.0 m，厚 1.5 m，分上下两段，每段长约 22.5m，拆除伸缩缝 下游侧的一段，拆至高程▽45.0m;疏挖导墙内渠底和导墙下游约 100 m 范围内的河床，从 上至下疏挖宽度为 45～70 m，疏挖后底高程约为▽43.0～▽42.5 m，但不高于▽43.0 m。该 段疏挖河床大部为板岩，部分为砂卵石。

　　爆破和疏挖工程施工要求：本工程施工过程中，由于正直电厂 2#机组大修，机组流道 中没有充水，因此，设计中应考虑水下爆破施工可能对机组检修闸门造成的影响。施工中提 高爆破效率，降低爆破震动和飞石对附近建筑物的破坏影响，是影响工程施工进度和安全的 关键所在。

　　2. 水下爆破施工

　　中国发明火药以后，从10世纪开始就在战争中应用,13世纪开始用于军事爆破。如金天兴元年(1232)蒙古军队围攻金朝南京(今河南开封)时，用牛皮洞子(即轒輼车，以生牛皮制成的形似小屋的一种攻城器具)掩护士兵到城下掘龛和攻城。守军曾以铁绳悬震天雷(内装火药的铁罐)垂于城下,爆破牛皮洞，杀伤攻城的军队。1453年，土耳其人夺取君士坦丁堡时曾采用坑道爆破法炸毁了坚固的城墙。1552年俄国人围攻喀山，中国明崇祯十五年(1642)李自成率领的农民起义军围攻开封时，都曾采用过这种爆破方法。崇祯十六年焦勖编纂的《火攻挈要·鳌翻说略》，就是这一时期运用坑道爆破的经验总结。直到19世纪中叶，黑火药在世界上仍是用于军事爆破的唯一炸药。

　　根据信息论的观点，根据以往类似工程经验和投入工程水下钻爆机械设备力量综合考 虑，对水下爆破选用钻孔爆破法施工。其施工工艺流程如下：

　　爆破设计→锚定钻孔作业平台→移机就位→确定孔深→套管护孔→钻孔→成孔冲洗→

　　测量验孔→装药→连线→平台撤离→起爆信号→起爆、震动监测→爆破效果检查→解除警戒

　　施工中的几项主要技术措施分述如下： 钻孔作业平台设计

　　制作浮箱式简易起升钻爆作业平台船(16 m×6 m)。作业平台采用钢体浮箱结构，两浮 箱间距 5 m。浮箱内径 Φ1 100 mm，单长 12 m，扣除浮箱、平台钢结构自重，浮力约为

　　15t。通过槽钢、工字钢将两浮箱焊接为承载钻机及附属设备的船体[2]。潜孔钻钻机由脚手 架钢管铰接固定在平台上，组成钻机作业平台。浮箱两侧各向外伸出 0.5 m，另外焊接两个 小平台，可供 4 台 KQ-100 型潜孔钻机工作之用。为加快钻机就位速度，钻机平台可沿槽钢 轨道滑动移位(图 1)。

　　测量定位后，采用 8 只铁锚及 100 m以上的锚绳，由机动小驳船牵引到达爆破区域后，

　　依靠船上人工收缩锚绳配合准确就位。

　　利用 5t手拉葫芦人工控制将 4 根立柱(Φ240mm)沉入河底，使钻孔平台升起基本脱离 水面，此时整个钻孔平台上的荷载完全支承在 4 根钢管立柱上。钻孔施工时，不会受到波浪 起伏的影响，保证成孔质量。钻孔平台移位时，先收回立柱，使钻孔平台浮在水面上，此时 通过拉动锚绳将平台移到下一钻孔位置施工(图 2)。

　　钻孔设备及爆破器材的选择

　　(1)钻孔设备的选型

　　由于水下钻孔爆破，加之水面上的限制，选用 KQ-100 潜孔钻机钻孔，孔径 Φ90 mm。

　　(2)钻孔附属机构

　　水下爆破条件采用垂直钻孔作业。钻孔机具选用 KQ -100 型潜孔钻，，药卷为 Φ70 mm， 炸药选用抗水性能良好的乳化炸药。为保证钻孔后的装药和清孔，在钻孔之前，先将 1 根下 端带有环形(钻径 Φ117 mm)的中空套管钻透覆盖层(淤泥层)，并钻入基岩一定深度，然后 在套管中下钻杆，在基岩中进行钻孔。为确保开挖达到设计深度，钻孔应有一定的超钻深度， 超钻深度取 1. 0～1.5 m，即实际钻孔深度为 1.5 m～4.5 m。

　　(3)爆破器材的品种选取。

　　选用具有防水性能良好的乳化炸药，装入 Φ80mmPVC 管中。非电雷管用“双高”雷管。 起爆网络采用孔内高段位、孔外低段位毫秒微差复式起爆网络，以确保传爆的准确性。为确 保安全，用粗砂将炮孔堵满，防止冲炮。在每只爆孔孔口用砂袋封口覆盖，砂袋系一浮球露 出水面，其作用:①作为爆破孔位标记，便于集中装药;②装药后便于连接导爆管脚线没， 形成起爆网络。

　　(4)导爆管的放置。 在水中放置浮胎，使其固定地飘浮在水面上，将“每船同排”的导爆管按绑在一只轮胎上，

　　按照“从后到前的顺序”将轮胎上的导爆管用“同段”非电雷管连接起来，为了不使传爆雷管将 其他导爆管炸断造成拒爆现象，连接时应将雷管置于浮胎上面，并用泡沫盒包住扎紧，不能 浮在水面随波漂移[3]。

　　爆破区域的划分

　　爆破的分区是根据施工工艺和安全的角度等进行考虑的,共分五个大区，每个大区又从

　　左至右均分为四个小区，共计 20 个爆区。 布孔方式和孔网参数[4] 水下炮孔布置原则上越简单越好。介于本工程水下爆破为中深孔开挖，采用矩形钻孔排 列方式，由于孔深相差较大，故不同的部位孔网参数也相应发生改变，即孔距 1.5 m～3.0 m， 排距 1.0 m～2.5 m，最小抵抗线为 1.0 m～3.0 m。

　　装药量计算 炸药单耗采用广泛使用的瑞典设计方法

　　q  q1  q2  q3  q4

　　式中，q1—基本炸药单耗，是一般陆地梯段爆破的 2 倍;q2—爆区上方水压增量，q2=0.01h2; h2—水深，m;q3—爆区上方覆盖层增量，q3=0.02 h3;h3—覆盖层(淤泥或土、砂)厚度， m;q4—岩石膨胀量，q4=0.03 h;h—梯段高度，m。

　　为计算炸药单耗，以炮孔直径 φ90 mm，孔深 3.0 m，水深 5 m，垂直孔，药卷直径 φ70

　　mm 为例计算。

　　一般的梯段爆破炸药单耗为 0.45 kg/m3，则

　　q1=0.9+0.1=1.0 kg/m3，则

　　q=1.0+0.01×5+0.02×1+0.03×3=1.16 kg/m3

　　辅助眼的装药量为 4 kg，装药长度为 2 m。

　　起爆网络设计

　　采用电雷管起爆法起爆。即用导爆管并串联网络，采用 1 段非电雷管将各个炮孔内雷管 连接起来，为确保每个孔的准爆，每孔装 4 发非电雷管，实现交叉复式爆破网络，见图 4。

　　20世纪80年代中期以后，爆破技术的发展趋势主要是：进一步研究炸药的爆轰机理和介质破坏机理，炸药对各类结构物的爆炸作用,以不断提高爆破效果;根据工程条件，研究建立各种数学模型，运用电子计算机计算爆破参数，逐步实现优化方案设计。研究实施爆破中提高炸药能量的有效利用率，最大限度地减弱其危害作用。研究将微电子技术用于爆破技术，满足适时和延期爆破的要求，以获取最佳效果。在军事爆破方面，针对现代战争的特点，将着重研究野战条件下实施快速爆破作业的各种方法，建立相应的爆破器材系列;研究核爆破在工程保障中的应用。

　　3. 水下爆破安全校核

　　水下爆破所产生的危害表现为爆破地震效应、水中冲击波效应、空气冲击波效应和水面 波浪效应[5]。个别飞石和空气冲击波的安全校核计算如下。

　　一般爆破飞石安全距离计算

　　R=20n2W，m

　　式中，n—爆破作用指数;w—最小抵抗线，m;R—飞石距离，m。该工程n=0.75，W=3.0，

　　则 R=33.75 m。爆区离 2#机组闸门的最近距离为 27 m，因是水下爆破，考虑到水的因素， 飞石不会对此有影响。

　　爆破振动速度计算

　　V=K(Q1/3/R)α，cm/s 式中，V—介质质点振动速度，cm/s;Q—装药量(齐发爆破的总药量;毫秒微差爆破或秒差 爆破时取最大一段装药量)，kg;R—爆源至被保护物的距离，m;K—与介质性质、爆破方 式等因素有关的系数;α—与传播途径和地质地形等因素有关的指数。经计算所得:Q=50 kg; 根据相关工程类比取 K=25.3;α=1.5，爆破震动在距爆区 30 m 处的振速为 1.08 cm/s。满足

　　《爆破安全规程》要求。 水中冲击波涌浪

　　由于离闸门 5 m 的半径范围需构筑一安全防护帘，用数个直径为 75 mm 的钢管，间距为 1 m 在此范围内均匀固定在基岩上，再用荆芭和草帘从下到上固定在所形成的钢管上，以 此保护闸门。对其它需要保护的也采取相关的措施。

　　4. 爆破效果

　　爆破后，岩石破碎块度理想，水下清渣顺利;经检验，对闸门及周围建筑物无影响。

　　参考文献

　　[1] 刘殿中,杨仕春.工程爆破实用手册(第 2 版)[M].北京:冶金工业出版社,2003：50-63.

　　[2] 王延武,刘清泉,杨永琦等.地面与地下工程控制爆破[M].北京:煤炭工业出版社,1990：30-46.

　　[3] 汪旭光,于亚伦,刘殿中.爆破安全规程实施手册[M].北京:人民交通出版社,2004：71-89.

　　[4] 胡国忠,王宏图,刘菊梅.结构物拆除爆破的安全分析及防护方法[J].爆破器材 2005：34-32.

　　[5] 王德胜，龚敏.露天矿山台阶中深孔爆破开采技术[M]. 北京：冶金工业出版社，2007：44-65.

　　[6] 汪旭光，于亚伦，刘殿中等. 爆破安全规程实施手册[M].北京：人民交通出版社.2004：59-74.

　　建筑工程师论文发表须知：《商品混凝土》杂志目前为月刊，彩色4封，大16开。坚持为社会主义服务的方向，坚持以马克思列宁主义、毛泽东思想和邓小平理论为指导，贯彻“百花齐放、百家争鸣”和“古为今用、洋为中用”的方针，坚持实事求是、理论与实际相结合的严谨学风，传播先进的科学文化知识，弘扬民族优秀科学文化，促进国际科学文化交流，探索防灾科技教育、教学及管理诸方面的规律，活跃教学与科研的学术风气，为教学与科研服务，是国内首家商品混凝土专业期刊，主要报道国内外商品混凝土的新技术、新工艺、新设备、新材料、生产管理及施工应用。

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