施工技術(shù)要點(diǎn)石方工程

第三章石方工程

在水利工程施工中，石方工程常采用爆破方法，如開挖基坑和地下建筑物，開采石料以及完成某些特定的施工任務(wù)等。探索爆破機(jī)理，正確掌握各種爆破技術(shù)，對(duì)石方工程的順利進(jìn)行有十分重要的意義。第一節(jié)爆破基本原理及藥量計(jì)算

一、爆破作用原理

爆破：炸藥爆炸屬于化學(xué)爆炸。炸藥在一定起爆能的作用下，在瞬時(shí)內(nèi)發(fā)生化學(xué)分解，產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波和高溫高壓的氣體，沖擊波作用于周圍的介質(zhì)，使介質(zhì)產(chǎn)生應(yīng)力波，若應(yīng)力波的壓應(yīng)力或拉應(yīng)力超過介質(zhì)的抗拉或抗壓極限強(qiáng)度，介質(zhì)就破裂，產(chǎn)生徑向裂縫，而高壓氣體膨脹擠壓介質(zhì)，擴(kuò)大裂縫，使介質(zhì)破碎，這就是爆破。

(a)無限介質(zhì)內(nèi)(b)有限介質(zhì)內(nèi)

1－藥包；2－壓縮圈；3－拋擲圈；4－松動(dòng)圈；5－震動(dòng)圈；6－表面環(huán)向裂縫；7－內(nèi)部徑向裂縫；8－內(nèi)部環(huán)向裂縫；9－爆破漏斗；10－臨空面；11－臨空面裂縫圖3-1爆破作用示意圖1)壓縮圈Rc（粉碎圈）緊鄰藥包的介質(zhì)若為塑性體，將受到壓縮，形成一空腔；若為脆性體，將遭粉碎，形成粉碎圈，相應(yīng)半徑為壓縮半徑或粉碎半徑。2)拋擲圈R0

除了使介質(zhì)破壞，介質(zhì)中尚有余裕的拋擲勢(shì)能。有臨空面時(shí)，這部分介質(zhì)將發(fā)生拋擲，這個(gè)范圍稱為拋擲圈，相應(yīng)的半徑稱為拋擲半徑。3)松動(dòng)圈Rp（破裂圈）拋擲圈外的部分介質(zhì)，爆炸作用只能使其松動(dòng)破裂，這一范圍稱為松動(dòng)圈或破裂圈，相應(yīng)的半徑稱為松動(dòng)半徑或破裂半徑。4)震動(dòng)圈Rz動(dòng)圈外的部分介質(zhì)，隨著沖擊波作用的進(jìn)一步衰減，只能使這部分介質(zhì)產(chǎn)生震動(dòng)，稱為震動(dòng)圈，相應(yīng)的半徑稱為震動(dòng)半徑。二、爆破漏斗

爆破漏斗：有限介質(zhì)中的爆破，當(dāng)藥包的爆破作用具有使部分介質(zhì)拋向臨空面的能量時(shí)，往往形成一個(gè)倒立圓錐形的爆破坑，形如漏斗。幾何特征參數(shù)：最小抵抗線長(zhǎng)度W爆破漏斗底半徑r

爆破作用半徑R可見漏斗深度P

拋擲距離L1－藥包；2－飛碴回落充填體；3－坑外堆積體圖3-2爆破漏斗示意圖爆破漏斗的幾何特征反映了藥包重量和埋深的關(guān)系，反映了爆破作用的影響范圍。

爆破作用指數(shù)：

n＝r/W

當(dāng)n=l即r=W時(shí)，稱為標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破；當(dāng)n>1即r>W時(shí)，稱為加強(qiáng)拋擲爆破；當(dāng)0.75<n<l時(shí)，稱為減弱拋擲爆破；當(dāng)0.33<n≤0.75時(shí)，稱為松動(dòng)爆破；當(dāng)n≤0.33時(shí)，稱為隱藏式爆破。

隱藏式爆破只在介質(zhì)內(nèi)部引起破壞，不產(chǎn)生爆破坑，故又稱內(nèi)部爆破，可用于炸脹藥壺。

三、藥包種類及藥包重量

按形狀，藥包分為集中藥包和延長(zhǎng)藥包。用藥包的最長(zhǎng)邊L與最短邊a的比值進(jìn)行劃分：當(dāng)L／a≤4時(shí)，為集中藥包；當(dāng)L／a＞4時(shí)，為延長(zhǎng)藥包。集中系數(shù)Ф：式中V—藥包中心至藥包最遠(yuǎn)點(diǎn)的距離，m；

b—藥包的體積，m3。

藥包重量計(jì)算，對(duì)單個(gè)集中藥包可按下式計(jì)算：

式中

K—單位耗藥量，kg／m3；

W—最小抵抗線長(zhǎng)度，m；

f(n)—爆破作用指數(shù)函數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破：f(n)=1加強(qiáng)拋擲爆破：f(n)=0.4+0.6n3減弱拋擲爆破：對(duì)于松動(dòng)爆破：

f(n)=n3；

第二節(jié)

爆破的基本方法一、孔眼爆破

（一）炮孔布置原則布孔時(shí)，宜使炮孔與巖石層面和節(jié)理面正交，不宜穿過與地面貫穿的裂縫，以防漏氣，影響爆破效果。圖3-3梯段爆破布孔示意圖

(二)布孔的技術(shù)參數(shù)1．計(jì)算抵抗線長(zhǎng)度WP(m)

淺孔Wp=KWd

深孔Wp=HDηd/150

式中

KW—巖石性質(zhì)對(duì)抵抗線的影響系數(shù)

d—炮孔直徑

H—階梯高度

D—巖石硬度影響系數(shù)

η—階梯高度系數(shù)2．階梯高度H(m)

淺孔H=KHWp深孔根據(jù)具體情況而定。

KH為防止爆破頂面逸出的系數(shù)

3．炮孔深度L(m)淺孔(豎直鉆孔)L=KLH深孔(豎直鉆孔)L=H+△H

式中KL—巖性對(duì)孔深的影響系數(shù)；△H—超鉆深度。

4．炮孔間距淺孔a=KaWp

深孔a=(0.7~1.4)Wp

式中Ka—起爆方式對(duì)孔距的影響系數(shù)。5．炮孔排距雙排布孔呈等邊三角形，多排呈梅花形。排距：b=asin60°=0.87a6．炮孔的最小堵塞長(zhǎng)度淺孔Lmin≮L/2

深孔Lmin≮Wp孔眼梯段爆破多采用群孔松動(dòng)爆破，考慮孔間聯(lián)合作用，其單孔裝藥量按下式計(jì)算：Q=0.33KHWpa(三)孔眼爆破的藥量計(jì)算二、洞室爆破法

(a)豎井布置(b)平洞布置(c)條形藥包布置1－平洞；2－豎井；3－藥室圖3-4洞室布置示意圖集中裝藥的藥室以接近立方體為好。藥室容積V(m3)：式中C—炸藥的裝填系數(shù)；

Q—裝藥量，t；△—炸藥密實(shí)度，t／m3。

藥室間距a(m)

：式中Wp—相鄰藥室的平均最小抵抗線長(zhǎng)度，m。

藥室排距b(m)：

三、改善爆破效果的方法和措施

(1)合理利用或創(chuàng)造人工自由面；(2)采用毫秒微差擠壓爆破；(3)分段裝藥爆破；(4)采用不耦合裝藥；(5)保證堵塞長(zhǎng)度和堵塞質(zhì)量。(a)竹節(jié)炮(b)竹節(jié)壇子炮1-藥包2-空穴3-藥壺4-堵塞段5－底部藥包圖3-5分段裝藥藥包第三節(jié)

特種爆破技術(shù)

一、定向爆破假若在無限介質(zhì)中有兩個(gè)空穴。A裝有球形藥包，B為空孔。藥孔A爆炸后，由于空孔B表面沒有阻力，介質(zhì)流將向B孔集中，猶如空孔成了吸引介質(zhì)流的中心。若將藥包視為正極，空孔視為負(fù)極，二者相當(dāng)于靜電學(xué)中的電偶，故稱爆炸偶極子，如圖所示。

A-藥包（+C實(shí)際藥包）B-空孔（-C虛擬藥包）圖3-6爆炸偶極子實(shí)際工程中，藥包與臨空面的關(guān)系，相當(dāng)于爆炸偶極子。設(shè)臨空面的曲率半徑為R0，藥包中心到臨空任意點(diǎn)的距離為R，其最短距離為最小抵抗線長(zhǎng)度W。當(dāng)進(jìn)行拋擲爆破時(shí)，介質(zhì)從爆破漏斗中拋出，其拋擲速度V，由爆破流體力學(xué)推求可得如下關(guān)系式：漏斗內(nèi)介質(zhì)獲得的拋擲動(dòng)能EK可表達(dá)為：

(二)定向爆破筑壩(1)定向爆破筑壩的基本要求(2)定向爆破筑壩的藥包布置(a)單岸爆破(b)雙岸爆破1-藥包；2-爆破漏斗；3-爆堆頂部輪廓線；4-鞍點(diǎn)；5-壩頂高程；6-導(dǎo)流隧洞圖3-7定向爆破筑壩的藥包布置(3)定向爆破筑壩參數(shù)選擇1)爆破作用指數(shù)n值的選擇2)最小抵抗線長(zhǎng)度W值3)藥包的水平間距a(m)和層或垂直間距b(m)；

應(yīng)滿足：

4)單個(gè)集中藥包藥量：條形藥包藥量：二、光面爆破（多用于地下工程開挖）定義：主體工程爆破之后，利用布置在開挖輪廓線上的炮孔準(zhǔn)確地把預(yù)留的先爆層在巖石上切下來。施工方法：沿設(shè)計(jì)開挖線布置小孔徑，密間距的周邊孔，不耦合裝藥或間隔裝藥，弱震爆破，炸除沿洞周留下的厚度為最小抵抗線的光爆層，形成光面。優(yōu)點(diǎn)：①超挖少，減少工程量；②降低開挖后的糙率；③對(duì)圍巖的破壞小。④與預(yù)裂爆破相比孔數(shù)少，耗藥低，起爆時(shí)間不象預(yù)裂那樣先于主爆破孔而是滯后于主爆破孔。圖3-8三、預(yù)棵裂爆破粱（多用叮于明挖忌）定義記：在慣主體凝爆破染前，月在設(shè)朝計(jì)輪鳴廓線境上預(yù)輔先炸瓶出一加定寬牌度的蕩裂縫失。鈔預(yù)裂亞原理殲：由皆于不哈耦合野裝藥離，空薪隙的尾存在像削減系了作踐用在查孔壁裕上的爸爆壓漁峰值瞇，并句為孔座間彼溉此提蔽供了昂聚能碑的臨襲空面盜。削鞏減后售的爆服壓峰嘴值不清致使瀉孔壁賤產(chǎn)生蒼明顯印的破炸壞，綱只切啄向拉脖力使匆炮孔掠四周唇產(chǎn)生夾徑向蕩裂紋儀，臨伯空面吩聚能拉作用哀使孔濁間連題線產(chǎn)演生應(yīng)也力集妄中，透孔間旬裂紋過發(fā)展作，而恒滯后貓的高鳴壓氣藏體沿財(cái)縫產(chǎn)嚼生“盈氣刃品”劈殖裂作埋用，羅使周現(xiàn)邊孔布間連氣線上衡裂紋霸全部蔬貫通困。明槽開境挖布孔圈圖藥包結(jié)礙構(gòu)圖1-預(yù)裂頂線2－預(yù)裂告孔3－開仁挖區(qū)臘炮孔4－藥尋包5－傳爆良線6－堵禿塞段圖3-傻9預(yù)裂爆部破布孔企與裝藥圖3花-1沫4溫州中濾銀大廈蓋拆除爆嘆破工程圖3-制15廣州船石化絞造粒報(bào)塔爆貼破工罰程第四節(jié)鉆孔撥機(jī)具儉和爆高破器雖材一、竟鉆孔先機(jī)具鉆爆作侄業(yè)中，鏟鉆孔消郵耗的時(shí)莖間占爆亦破工程租各工序碰時(shí)間一組半以上桑，而其經(jīng)費(fèi)用則巡壽占爆破良工程總修費(fèi)用70%以上估。淺孔作診業(yè)多用級(jí)輕型手支提式風(fēng)燥鉆。采石、逮削坡和采基礎(chǔ)開皺挖作業(yè)潔多用大爹型鉆機(jī)僻進(jìn)行深準(zhǔn)孔作業(yè)。1．回轉(zhuǎn)需式鉆機(jī)(a)平刃角鉆頭套(b)弧形刃誦鉆頭掃(c)普通票刃“屑十”賞字形荒鉆頭俯(d)凸刃能“十域”字村形鉆峰頭圖3-算16鉆頭型翼式（單縣位:mm唐）圖3-傍17僻回轉(zhuǎn)介式鉆機(jī)2.沖擊式霸鉆機(jī)1－死絞車蘿；2預(yù)－偏胖心輪淺；3茅－連冶桿；壁4、撿5、擴(kuò)6－習(xí)滑輪7－持鋼索汗；8溫－鉆險(xiǎn)具；裁9－呢鉆架造；1刷0－可履帶敏；1亞1－顛支承自千斤同頂圖3-對(duì)18粘沖擊式胸鉆機(jī)3.潛孔鉆1－鉆皆桿；2伶－滑架鏟；3－芝履帶行到走機(jī)構(gòu)縱；4－即拉桿；爛5－電并動(dòng)機(jī)；凍6－減喪速箱7－沖旁擊器；黃8－鉆甲頭；9為－推壓柴氣缸；蚊10－痛卷揚(yáng)機(jī)??；11搏－托架備；12冬－滑板愁；13盈－副鉆鬼?xiàng)U圖3秘-1兼9致潛孔鋼鉆二、炸想藥和起粗爆器材1．炸距藥的亦性能柜指標(biāo)(1捷)威力(2)最佳光密度(3肆)氧平衡(4舅)安定性(5)敏感度(6)殉爆鮮距2．常用職的工程回炸藥(1)名TNT繡(三硝基頂甲苯)(遺2)膠質(zhì)濟(jì)炸藥(硝化是甘油至炸藥)(3柜)銨梯炸甜藥(4籃)漿狀炸柴藥(5)乳化炸倒藥3．起爆拳器材(1保)雷管(2言)非電可起爆罪器材導(dǎo)火突索妻傳澤爆線庫導(dǎo)爆濃管雷管(a)火雷管(b)即發(fā)涌電雷俊管(c)延發(fā)電雷管(d)安全電雷管1-聚形能穴間2-副新起爆線3-正敢起爆線底4穩(wěn)-緩燃各劑5-點(diǎn)跪火橋絲才6尊-雷管庸外殼7-密繡封膠司8-腳賴線9-言加強(qiáng)蝴帽敏1姑0-棉帽孔11-卡微型安澡全電路圖3榨-2迎0腳雷管三、諒起爆鮮和起濾爆網(wǎng)場(chǎng)路1．起宣爆方濫式無論彎是孔粒眼爆戚破還剝是洞渾室爆岔破，檔當(dāng)采旋用群亮體藥弓包時(shí)叉，都船可采破用同趁時(shí)、消延期繳，或鼓組內(nèi)偉同時(shí)販、組殼間延深期的淹起爆翠方式木。2．起爆遍方法(1)非電仁起爆圖3-救21電氣升和傳瓦爆線賀混合木起爆混網(wǎng)絡(luò)1－電石爆網(wǎng)辭絡(luò)；2－傳爆返線網(wǎng)絡(luò)世；3－起爆恢傳爆線裹電雷管沸；4－起曾爆藥紋包電推雷管(2)電氣乘起爆(a)串連先法；希(b)并聯(lián)法申；(c)串并致聯(lián)法覺；(d)并串聯(lián)竭法；(e)并－串沙－并聯(lián)雀法1－電摔源；2欄－輸電度線路；逃3－藥轎包；4彼－支路圖3-沙22醋電爆網(wǎng)拾路連接騾示例3．電爆鏡網(wǎng)路設(shè)街計(jì)計(jì)算(1)滿網(wǎng)路的沖總電阻稀:(2)博網(wǎng)路準(zhǔn)縣爆的總籃電流:(3)萄網(wǎng)路所檔需的總猾電壓:(4雄)通趙過每個(gè)技雷管消的電禁流強(qiáng)斧度I(A)通過洲每個(gè)克雷管販的電柿流強(qiáng)油度大尿于等捐于最爸小準(zhǔn)價(jià)爆電蕉流[i]式中R1、R2—分別則為主賴線和咽電源頭內(nèi)的槽電阻床，Ω；Rm—最大支賺路電阻慰，Ω；N—支路當(dāng)總數(shù)什；n—每個(gè)己藥包環(huán)并聯(lián)將雷管州個(gè)數(shù)蓄。第五節(jié)爆破安壓全控制一、籃安全租距離1．飛染石安川全距疊離式中W—師—最小捆抵抗汽線，m；n偉——爆破墓作用未指數(shù)誼；KA——與地形雕、風(fēng)向墨、風(fēng)速氣和爆破揭類型有關(guān)紹的安曬全系溫?cái)?shù)；2．爆窩破地側(cè)震作鬼用的蓮安全扇距離式中——蛾藥包畢形狀著系數(shù)辦，一外般取禿1/反3或球1/留2；——次鄙同時(shí)起囑爆藥量翁，kg；——爆心是距測(cè)甲點(diǎn)的芒距離翁，m；——與地切形、守地質(zhì)離和裝澤藥條早件有防關(guān)的璃系數(shù)螺；——震令動(dòng)衰減澡指數(shù)。3．空根氣沖野擊波旨影響娘的安政全距堅(jiān)離式中KB—一次光同時(shí)萬起爆賄藥包縣重量販，kg；Q—與裝藥隸情況和簡(jiǎn)限制破廈壞程度兵有關(guān)的埋系數(shù)。破壞程度安全級(jí)別KB裸露藥包埋入藥包安全無破壞Ⅰ50~15010~50玻璃窗偶然破壞Ⅰ10~505~10玻璃窗全毀、門窗局部破壞Ⅱ5~102~5隔墻、門窗、板棚破壞Ⅳ2~51~2磚石木結(jié)構(gòu)破壞Ⅴ1.5~20.5~1全部破壞Ⅵ1.5/4．殉嗚爆的安霜全距離(1港)炸獵藥與掘炸藥獸間的降殉爆懶安全晃距離rs1式中i——儲(chǔ)存炸樹藥的品豈種編號(hào)肚；Qi——i種炸藥然包的重拿量，kg提；Ksi——拍i種炸臂藥殉初爆安雄全距胡離系煤數(shù)。(2階)雷吐管對(duì)嶼炸藥放的殉帝爆安鄉(xiāng)豐全距話離rs2式中n——貯存蓄雷管碧個(gè)數(shù)粉。5．有左害氣廢體擴(kuò)增散安酬全距柱離炸藥煙爆炸卸生成繩的各角種有盤害氣攔體，仆如一母氧化稿碳、么二氧闊化碳懂、二屑氧化版硫和隸硫化兄氫等砍，在黎空氣落中的傭含量繳超過惕一定蔑數(shù)量囑就會(huì)織危及毯人身豆安全笛。式中Q——爆破炸汪藥總重玩量，t；VB——爆破情時(shí)可橡能出?，F(xiàn)的挖最大防風(fēng)速樓，m／s。二、瞎悠炮及其連處理通過引敢爆而未鼠能爆炸瘦的藥包租稱為瞎炮。產(chǎn)生壁瞎炮參的原孝因主剝要是飾爆破圓器材眉失效現(xiàn)或損籮傷，截為避能免瞎盲炮，題關(guān)鍵寇在于耳做好西預(yù)防僻檢查粘工作液。瞎炮革的處輪理方杠法:1)距瞎喬炮炮嗚孔30-決60c席m，鉆平輪行炮愛孔裝朱藥爆憂破，賄但切還勿與奶瞎炮娛炮孔硬斜交挖鉆孔寸。2)若通邁過檢劍查證疏實(shí)雷狗管電賤阻正忽常，螺炸藥按未失盒效，擊則宜越接線睬重新體起爆旁。3)若證伙實(shí)炸矩藥已報(bào)失效籮，且徑其敏盆感度茶不高嬸，則喂可將胞炮泥盞掏出聲，再腐裝