水壓控制爆破教材

第6章

水壓控制爆破

6.1水壓控制爆破概述在容器狀構筑物中注滿水，起爆懸掛在水中一定位置的藥包，利用水作為中間介質，傳遞爆破壓力，達到破壞構筑物，并使爆破中產生的沖擊波、振動、飛石和噪音等都得到有效控制的施工方法，稱為水壓爆破。水壓控制爆破拆除的爆破對象水池、油罐、碉堡、水槽、煤斗和金庫等混凝土和鋼筋混凝土容器類構筑物，而且還成功地應用于舊樓房和高聳建筑物的拆除。水壓控制爆破特點不需鉆孔，節(jié)約了鉆孔費用和鉆孔時間；藥包數(shù)量小，雷管用量少，爆破網絡簡單；水介質傳能效率高，炸藥用量少；飛石飛散距離小、爆破粉塵少、爆破噪音??；拆除速度快、爆破直接成本低；只能用于容器類構筑物；采用齊發(fā)爆破，爆破地震動大；容器體積大時，爆后水患問題嚴重。

水壓爆破的基本原理水做為傳能介質，可壓縮性小，傳能效率高。當外界壓力提高到100Mpa時，水的密度僅增加5％左右，可以視為一種不可壓縮的液體。與空氣相比，由于水的密度大、不易壓縮，炸藥在水中爆炸時，水本身所消耗的變形能小，因而水的傳能效果好。水易獲得，價格低，因此，水壓控制爆破能取得較好的經濟效益。水壓爆破的基本原理

炸藥在水中爆炸的瞬間，雖然沖擊波的初始壓力隨著傳播距離的增強而迅速衰減，但到達建筑物周壁時，沖擊波壓力仍在100MPa以上。在沖擊波作用下，建筑物周壁開始向外位移變形。當周壁上的環(huán)向拉應力達到材料的抗拉強度極限時，周壁產生裂紋，出現(xiàn)破裂。緊接著周壁上又受到爆炸產生的高壓氣團膨脹而引起的水壓力。將能量再次傳遞給建筑物的周壁，又一次形成沖擊性的加載.更加劇了周壁破壞。具有殘壓的水流從容器壁裂縫中向外噴出，并帶出少量飛石四處飛散。水壓控制爆破分類根據(jù)建構筑物頂部封閉形式的不同，水壓控制爆破分為開口式和封閉式兩類。在開口式容器內實施水壓控制爆破時，其容器內形成的水柱上沖高度大，高壓氣團產生的水的膨脹壓力耗散快，因而周壁破碎效果也較差。而在封閉式容器內實施水壓控制爆破時，水的膨脹壓力耗散慢，炸藥能量利用率高，因而周壁破碎效果較好。6.2水壓控制爆破技術設計水壓控制爆破設計，主要是合理布置藥包，包括藥包的炸藥量，炸藥包的數(shù)量，每個炸藥包的布設位置。對于體積不大的球形、立方形容器，只需要在容器中心布置一個炸藥包，使爆破容器的四壁承受均勻的荷載，從而達到良好的爆破效果。6.2.1藥量計算公式許多學者都渴望從理論上解決水壓控制爆破炸藥量計算問題，并取得了可喜的成果，但由于水壓控制爆破涉及的因素太多，迄今尚未建立十分圓滿的理論計算公式。所以，現(xiàn)今仍以經驗計算公式為主。下面介紹幾種我國爆破工作者在工程實踐中采用過的幾種炸藥量的計算公式。⑴考慮注水體積的炸藥量計算公式

多藥包炸藥量的計算公式單藥包炸藥量的計算公式⑴考慮注水體積的炸藥量計算公式式中：Q—水壓爆破炸藥用量，kg；δ—構筑物壁厚，m；σ—周壁材料的抗拉強度，Pa（10-6N/mm2）；V—注水體積，m3；K—與炸藥性能、爆破方式等因素有關的參數(shù)，用硝銨炸藥，開口式水壓爆破k=0.1；封閉式水壓爆破K＝0.8；n—炸藥包個數(shù)。⑵能量公式

⑵能量公式

k1—結構特征系數(shù)，封閉式水壓爆破取0.5~1.0，開口式水壓爆破取0.9~1.2（頂蓋上開口大取大值，反之取小值）；k2—與材質和環(huán)境條件有關的系數(shù)?；炷寥?.4~1.6，鋼筋混凝土取2~4，磚砌體砂漿抹面取0.2~0.8；δ—建筑物壁厚，m；B—藥包到容器壁的距離，圓形建筑物取內徑，矩形建筑物取短邊長，m。⑵能量公式

上式是用2號硝銨炸藥做試驗得出的藥量計算公式，若采用其他炸藥要換算為2號硝銨炸藥；要求B＞2δ，1m≤B≤3m；容器斷面形狀為圓形或正方形，如為矩形時，可用長與寬之比乘以k4=0.85~1.0的結構調整系數(shù)，再乘以計算值；若容器較大，采用多個藥包進行水壓爆破時，上式再乘以藥包調整系數(shù)k5，k5=1.05~1.35，藥包數(shù)量越多，系數(shù)越大。

⑶考慮建筑物斷面面積的經驗公式

⑶考慮建筑物斷面面積的經驗公式k1—材質系數(shù)，混凝土取0.20~0.25，鋼筋混凝取0.30~0.35，磚石砌體取0.18~0.24；k2—炸藥換算系數(shù)，黑梯炸藥取1.0，2號硝銨炸藥取1.1，銨油炸藥取1.15；A—通過藥包中心的水平面上容器壁的斷面積，m2。⑷考慮結構物直徑及破碎程度公式

⑷考慮結構物直徑及破碎程度的公式式中：Q—密度為1.5g／cm3時梯恩炸藥的用量；k1—與結構特點及材質有關的系數(shù);k2—厚壁圓筒(δ/R＞0.1)修正系數(shù)；k3—破碎程度系數(shù)，松動破碎4~5；結構完全破碎18~22；δ—壁厚，m。(5)沖量準則公式(5)沖量準則公式K——與材質、破碎程度有關的系數(shù)

R——非圓容器的等效半徑(m)δ——非圓容器的等效壁厚（m）SR——容器內空腔橫截面積，m2Sδ——容器壁橫截面積，m2。(5)沖量準則公式非圓容器的等效半徑非圓容器的等效壁厚6.2.2藥包位置的確定關于藥包位置的確定。炸藥包所布設的位置恰當與否，將直接影響到水壓控制爆破效果的質量。藥包位置的確定主要取決于建筑物的形狀、大小和強度。6.2.2.1入水深度的確定

對于單個藥包布藥，炸藥包一般放在水面以下2／3的水深處，即：

h=0.6~0.5Hw式中：h—炸藥包的入水深度，m；Hw—容器注水深度，m。當容器的高度H≥1.4B時采用豎向多層布藥形式，以獲得均勻的破碎效果。對于這種布藥的容器，h1≥1.355RW，h2=1.55RW6.2.2藥包位置的確定6.2.2.1入水深度的確定其最小入水深度hmin與藥包藥量也有關，一般按下式計算：

hmin≥Q1/3

式中：hmin--最小入水深度，m；Q—藥包重量，kg。當計算出的最小入水深度h<0.4m時，則取0.4m。即爆破時炸藥包的入水深度不得小于0.4m。6.2.2.2藥包平面布置(1)對于體積不大的球形、圓形和正方形容器式建筑物，盡可能采用集中藥包方案，并應放置在橫斷面的幾何中心處。6.2.2.2藥包平面布置(2)對于矩形容器式構筑物，當長寬比大于1.4時，可布置2個或2個以上的藥包，使容器受到均勻的破碎作用，其藥包間距：a=1.3~1.4Rw，式中：a—藥包間距，m；RW—藥包中心至容器內壁的最短距離，m。6.2.2.3特大型容器布藥特大型容器要采用布置多層藥包、每層又布多個藥包的布藥方式。每層內藥包間距和藥包層間距均按下式a=1.3~1.4Rw進行計算，容器的中間一般還要布置補充能量的藥包，每個藥包藥量按5式，

進行計算。6.2.2.4偏炸布藥方式

對于那些周壁厚度不等的容器式建筑物，藥包應采用偏炸布置方式。其藥包位置應偏于周壁較厚的一側。容器中心至偏炸藥包中心的距離，如圖所示。偏炸距離x按下式計算：6.2.2.4偏炸布藥方式

6.2.2.4偏炸布藥方式

x——偏炸距離，m；R——容器中心至側壁的距離，m；δ1——容器中厚壁的厚度，m；δ2—容器中薄壁的厚度，m。6.2.2.4偏炸布藥方式

6.3水壓控制爆破施工技術水壓控制爆破與鉆孔爆破相比雖然具有許多優(yōu)點，但也有其特定的使用條件，在爆破方案選擇時應特別注意。6.3.1構筑物開口的封閉處理在進行水壓控爆前，必須認真做好出入口、射擊孔和門窗等開口的封閉處理，做到不滲水，并使封閉材料具有足夠的強度。封閉處理的方法，可用鋼板和鋼筋錨固在構筑物壁面上，并用橡皮圈作墊層以防止漏水；可澆灌混凝土或用木板夾填粘土夯實。封閉部位是容器結構物中的薄弱環(huán)節(jié)。施工時還應采取必要的防護措施。6.3.2起爆網路

為提高水壓控制爆破起爆的安全可靠性，可采用電雷管、非電導爆管雷管起爆網路，一般每個藥包放2發(fā)或多發(fā)雷管，采用復式爆破網路。網路聯(lián)接應注意避免在水中出現(xiàn)接頭，塑料導爆管內切勿進入水滴或雜物，以免拒爆。6.3.3炸藥的選擇水壓爆破，應首選梯恩梯、水膠炸藥、乳化油炸藥。若用普通巖石銷炸藥，應作好起爆體的防水措施。炸藥包在容器狀構筑物中的固定方式，可采用懸掛式或支架式，要按設計位置加以固定，并將炸藥包附加配重，以防懸浮或走位，影響水壓控爆質量。

6.3.4結構體非爆除部分保護方法

對結構體非爆除部分，以及對不爆除，但與爆破體有聯(lián)結的結構部分，應事先將其與爆破部分切割，以免爆破時產生破壞。對同一容器狀構筑物的非拆除部分，可采用填砂、與爆破段交界處預裂或者預加金屬箍圈予以保