施工技術(shù)要點石方工程

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。探索爆破機理，正確掌握各種爆破技術(shù)，對石方工程的順利進(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，在瞬時內(nèi)發(fā)生化學(xué)分解，產(chǎn)生強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－松動圈；5－震動圈；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能。有臨空面時，這部分介質(zhì)將發(fā)生拋擲，這個范圍稱為拋擲圈，相應(yīng)的半徑稱為拋擲半徑。3)松動圈Rp（破裂圈）拋擲圈外的部分介質(zhì)，爆炸作用只能使其松動破裂，這一范圍稱為松動圈或破裂圈，相應(yīng)的半徑稱為松動半徑或破裂半徑。4)震動圈Rz動圈外的部分介質(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，稱為震動圈，相應(yīng)的半徑稱為震動半徑。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，往往形成一個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，稱為標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破；當(dāng)n>1即r>W時，稱為加強拋擲爆破；當(dāng)0.75<n<l時，稱為減弱拋擲爆破；當(dāng)0.33<n≤0.75時，稱為松動爆破；當(dāng)n≤0.33時，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藥包。用藥包的最長邊L與最短邊a的比值進(jìn)行劃分：當(dāng)L／a≤4時，為集中藥包；當(dāng)L／a＞4時，為延長藥包。集中系數(shù)Ф：式中V—藥包中心至藥包最遠(yuǎn)點的距離，m；

b—藥包的體積，m3。

藥包重量計算，對單個集中藥包可按下式計算：

式中

K—單位耗藥量，kg／m3；

W—最小抵抗線長度，m；

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

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，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．計算抵抗線長度WP(m)

淺孔Wp=KWd

深孔Wp=HDηd/150

式中

KW—巖石性質(zhì)對抵抗線的影響系數(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．炮孔的最小堵塞長度淺孔Lmin≮L/2

深孔Lmin≮Wp孔眼梯段爆破多采用群孔松動爆破，考慮孔間聯(lián)合作用，其單孔裝藥量按下式計算：Q=0.33KHWpa(三)孔眼爆破的藥量計算二、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實際藥包）B-空孔（-C虛擬藥包）圖3-6爆炸偶極子實際工程中，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的距離為R，其最短距離為最小抵抗線長度W。當(dāng)進(jìn)行拋擲爆破時，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；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：①超挖少，減少工程量；②降低開挖后的糙率；③對圍巖的破壞小。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塔爆貼破工罰程第四節(jié)鉆孔撥機具儉和爆高破器雖材一、竟鉆孔先機具鉆爆作侄業(yè)中，鏟鉆孔消郵耗的時莖間占爆亦破工程租各工序碰時間一組半以上桑，而其經(jīng)費用則巡壽占爆破良工程總修費用70%以上估。淺孔作診業(yè)多用級輕型手支提式風(fēng)燥鉆。采石、逮削坡和采基礎(chǔ)開皺挖作業(yè)潔多用大爹型鉆機僻進(jìn)行深準(zhǔn)孔作業(yè)。1．回轉(zhuǎn)需式鉆機(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2.沖擊式霸鉆機1－死絞車蘿；2預(yù)－偏胖心輪淺；3茅－連冶桿；壁4、撿5、擴6－習(xí)滑輪7－持鋼索汗；8溫－鉆險具；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18粘沖擊式胸鉆機3.潛孔鉆1－鉆皆桿；2伶－滑架鏟；3－芝履帶行到走機構(gòu)縱；4－即拉桿；爛5－電并動機；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－痛卷揚機浮；11搏－托架備；12冬－滑板愁；13盈－副鉆鬼桿圖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叉，都船可采破用同趁時、消延期繳，或鼓組內(nèi)偉同時販、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)街計計算(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)通趙過每個技雷管消的電禁流強斧度I(A)通過洲每個克雷管販的電柿流強油度大尿于等捐于最爸小準(zhǔn)價爆電蕉流[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—每個己藥包環(huán)并聯(lián)將雷管州個數(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)紹的安曬全系溫數(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；——次鄙同時起囑爆藥量翁，kg；——爆心是距測甲點的芒距離翁，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；——震令動衰減澡指數(shù)。3．空根氣沖野擊波旨影響娘的安政全距堅離式中KB—一次光同時萬起爆賄藥包縣重量販，kg；Q—與裝藥隸情況和簡限制破廈壞程度兵有關(guān)的埋系數(shù)。破壞程度安全級別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——儲存炸樹藥的品豈種編號肚；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——貯存蓄雷管碧個數(shù)粉。5．有左害氣廢體擴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)若證伙實炸矩藥已報失效籮，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