施工技术要点石方工程

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，如开挖基坑和地下建筑物，开采石料以及完成某些特定的施工任务等。探索爆破机理，正确掌握各种爆破技术，对石方工程的顺利进行有十分重要的意义。第一节爆破基本原理及药量计算

一、爆破作用原理

爆破：炸药爆炸属于化学爆炸。炸药在一定起爆能的作用下，在瞬时内发生化学分解，产生强烈的冲击波和高温高压的气体，冲击波作用于周围的介质，使介质产生应力波，若应力波的压应力或拉应力超过介质的抗拉或抗压极限强度，介质就破裂，产生径向裂缝，而高压气体膨胀挤压介质，扩大裂缝，使介质破碎，这就是爆破。

(a)无限介质内(b)有限介质内

1－药包；2－压缩圈；3－抛掷圈；4－松动圈；5－震动圈；6－表面环向裂缝；7－内部径向裂缝；8－内部环向裂缝；9－爆破漏斗；10－临空面；11－临空面裂缝图3-1爆破作用示意图1)压缩圈Rc（粉碎圈）紧邻药包的介质若为塑性体，将受到压缩，形成一空腔；若为脆性体，将遭粉碎，形成粉碎圈，相应半径为压缩半径或粉碎半径。2)抛掷圈R0

除了使介质破坏，介质中尚有余裕的抛掷势能。有临空面时，这部分介质将发生抛掷，这个范围称为抛掷圈，相应的半径称为抛掷半径。3)松动圈Rp（破裂圈）抛掷圈外的部分介质，爆炸作用只能使其松动破裂，这一范围称为松动圈或破裂圈，相应的半径称为松动半径或破裂半径。4)震动圈Rz动圈外的部分介质，随着冲击波作用的进一步衰减，只能使这部分介质产生震动，称为震动圈，相应的半径称为震动半径。二、爆破漏斗

爆破漏斗：有限介质中的爆破，当药包的爆破作用具有使部分介质抛向临空面的能量时，往往形成一个倒立圆锥形的爆破坑，形如漏斗。几何特征参数：最小抵抗线长度W爆破漏斗底半径r

爆破作用半径R可见漏斗深度P

抛掷距离L1－药包；2－飞碴回落充填体；3－坑外堆积体图3-2爆破漏斗示意图爆破漏斗的几何特征反映了药包重量和埋深的关系，反映了爆破作用的影响范围。

爆破作用指数：

n＝r/W

当n=l即r=W时，称为标准抛掷爆破；当n>1即r>W时，称为加强抛掷爆破；当0.75<n<l时，称为减弱抛掷爆破；当0.33<n≤0.75时，称为松动爆破；当n≤0.33时，称为隐藏式爆破。

隐藏式爆破只在介质内部引起破坏，不产生爆破坑，故又称内部爆破，可用于炸胀药壶。

三、药包种类及药包重量

按形状，药包分为集中药包和延长药包。用药包的最长边L与最短边a的比值进行划分：当L／a≤4时，为集中药包；当L／a＞4时，为延长药包。集中系数Ф：式中V—药包中心至药包最远点的距离，m；

b—药包的体积，m3。

药包重量计算，对单个集中药包可按下式计算：

式中

K—单位耗药量，kg／m3；

W—最小抵抗线长度，m；

f(n)—爆破作用指数函数。标准抛掷爆破：f(n)=1加强抛掷爆破：f(n)=0.4+0.6n3减弱抛掷爆破：对于松动爆破：

f(n)=n3；

第二节

爆破的基本方法一、孔眼爆破

（一）炮孔布置原则布孔时，宜使炮孔与岩石层面和节理面正交，不宜穿过与地面贯穿的裂缝，以防漏气，影响爆破效果。图3-3梯段爆破布孔示意图

(二)布孔的技术参数1．计算抵抗线长度WP(m)

浅孔Wp=KWd

深孔Wp=HDηd/150

式中

KW—岩石性质对抵抗线的影响系数

d—炮孔直径

H—阶梯高度

D—岩石硬度影响系数

η—阶梯高度系数2．阶梯高度H(m)

浅孔H=KHWp深孔根据具体情况而定。

KH为防止爆破顶面逸出的系数

3．炮孔深度L(m)浅孔(竖直钻孔)L=KLH深孔(竖直钻孔)L=H+△H

式中KL—岩性对孔深的影响系数；△H—超钻深度。

4．炮孔间距浅孔a=KaWp

深孔a=(0.7~1.4)Wp

式中Ka—起爆方式对孔距的影响系数。5．炮孔排距双排布孔呈等边三角形，多排呈梅花形。排距：b=asin60°=0.87a6．炮孔的最小堵塞长度浅孔Lmin≮L/2

深孔Lmin≮Wp孔眼梯段爆破多采用群孔松动爆破，考虑孔间联合作用，其单孔装药量按下式计算：Q=0.33KHWpa(三)孔眼爆破的药量计算二、洞室爆破法

(a)竖井布置(b)平洞布置(c)条形药包布置1－平洞；2－竖井；3－药室图3-4洞室布置示意图集中装药的药室以接近立方体为好。药室容积V(m3)：式中C—炸药的装填系数；

Q—装药量，t；△—炸药密实度，t／m3。

药室间距a(m)

：式中Wp—相邻药室的平均最小抵抗线长度，m。

药室排距b(m)：

三、改善爆破效果的方法和措施

(1)合理利用或创造人工自由面；(2)采用毫秒微差挤压爆破；(3)分段装药爆破；(4)采用不耦合装药；(5)保证堵塞长度和堵塞质量。(a)竹节炮(b)竹节坛子炮1-药包2-空穴3-药壶4-堵塞段5－底部药包图3-5分段装药药包第三节

特种爆破技术

一、定向爆破假若在无限介质中有两个空穴。A装有球形药包，B为空孔。药孔A爆炸后，由于空孔B表面没有阻力，介质流将向B孔集中，犹如空孔成了吸引介质流的中心。若将药包视为正极，空孔视为负极，二者相当于静电学中的电偶，故称爆炸偶极子，如图所示。

A-药包（+C实际药包）B-空孔（-C虚拟药包）图3-6爆炸偶极子实际工程中，药包与临空面的关系，相当于爆炸偶极子。设临空面的曲率半径为R0，药包中心到临空任意点的距离为R，其最短距离为最小抵抗线长度W。当进行抛掷爆破时，介质从爆破漏斗中抛出，其抛掷速度V，由爆破流体力学推求可得如下关系式：漏斗内介质获得的抛掷动能EK可表达为：

(二)定向爆破筑坝(1)定向爆破筑坝的基本要求(2)定向爆破筑坝的药包布置(a)单岸爆破(b)双岸爆破1-药包；2-爆破漏斗；3-爆堆顶部轮廓线；4-鞍点；5-坝顶高程；6-导流隧洞图3-7定向爆破筑坝的药包布置(3)定向爆破筑坝参数选择1)爆破作用指数n值的选择2)最小抵抗线长度W值3)药包的水平间距a(m)和层或垂直间距b(m)；

应满足：

4)单个集中药包药量：条形药包药量：二、光面爆破（多用于地下工程开挖）定义：主体工程爆破之后，利用布置在开挖轮廓线上的炮孔准确地把预留的先爆层在岩石上切下来。施工方法：沿设计开挖线布置小孔径，密间距的周边孔，不耦合装药或间隔装药，弱震爆破，炸除沿洞周留下的厚度为最小抵抗线的光爆层，形成光面。优点：①超挖少，减少工程量；②降低开挖后的糙率；③对围岩的破坏小。④与预裂爆破相比孔数少，耗药低，起爆时间不象预裂那样先于主爆破孔而是滞后于主爆破孔。图3-8三、预棵裂爆破粱（多用叮于明挖忌）定义记：在惯主体凝爆破染前，月在设朝计轮鸣廓线境上预辅先炸瓶出一加定宽牌度的荡裂缝失。钞预裂亚原理歼：由皆于不哈耦合野装药离，空薪隙的尾存在像削减系了作践用在查孔壁裕上的爸爆压渔峰值眯，并句为孔座间彼溉此提蔽供了昂聚能碑的临袭空面盗。削巩减后售的爆服压峰嘴值不清致使泻孔壁贱产生苍明显印的破炸坏，纲只切啄向拉脖力使匆炮孔掠四周唇产生夹径向荡裂纹仪，临伯空面吩聚能拉作用哀使孔浊间连题线产演生应也力集妄中，透孔间旬裂纹过发展作，而恒滞后猫的高鸣压气藏体沿财缝产嚼生“盈气刃品”劈殖裂作埋用，罗使周现边孔布间连气线上衡裂纹霸全部蔬贯通困。明槽开境挖布孔圈图药包结碍构图1-预裂顶线2－预裂告孔3－开仁挖区腊炮孔4－药寻包5－传爆良线6－堵秃塞段图3-傻9预裂爆部破布孔企与装药图3花-1沫4温州中滤银大厦盖拆除爆叹破工程图3-制15广州船石化绞造粒报塔爆贴破工罚程第四节钻孔拨机具俭和爆高破器虽材一、竟钻孔先机具钻爆作侄业中，铲钻孔消邮耗的时茎间占爆亦破工程租各工序碰时间一组半以上桑，而其经费用则巡寿占爆破良工程总修费用70%以上估。浅孔作诊业多用级轻型手支提式风燥钻。采石、逮削坡和采基础开皱挖作业洁多用大爹型钻机僻进行深准孔作业。1．回转需式钻机(a)平刃角钻头套(b)弧形刃诵钻头扫(c)普通票刃“屑十”赏字形荒钻头俯(d)凸刃能“十域”字村形钻峰头图3-算16钻头型翼式（单县位:mm唐）图3-傍17僻回转介式钻机2.冲击式霸钻机1－死绞车萝；2预－偏胖心轮浅；3茅－连冶杆；壁4、捡5、扩6－习滑轮7－持钢索汗；8温－钻险具；裁9－呢钻架造；1刷0－可履带敏；1亚1－颠支承自千斤同顶图3-对18粘冲击式胸钻机3.潜孔钻1－钻皆杆；2伶－滑架铲；3－芝履带行到走机构纵；4－即拉杆；烂5－电并动机；冻6－减丧速箱7－冲旁击器；黄8－钻甲头；9为－推压柴气缸；蚊10－痛卷扬机浮；11搏－托架备；12冬－滑板愁；13盈－副钻鬼杆图3秘-1兼9致潜孔钢钻二、炸想药和起粗爆器材1．炸距药的亦性能柜指标(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)殉爆鲜距2．常用职的工程回炸药(1)名TNT绣(三硝基顶甲苯)(遗2)胶质济炸药(硝化是甘油至炸药)(3柜)铵梯炸甜药(4篮)浆状炸柴药(5)乳化炸倒药3．起爆拳器材(1保)雷管(2言)非电可起爆罪器材导火突索妻传泽爆线库导爆浓管雷管(a)火雷管(b)即发涌电雷俊管(c)延发电雷管(d)安全电雷管1-聚形能穴间2-副新起爆线3-正敢起爆线底4稳-缓燃各剂5-点跪火桥丝才6尊-雷管庸外壳7-密绣封胶司8-脚赖线9-言加强蝴帽敏1姑0-棉帽孔11-卡微型安澡全电路图3榨-2迎0脚雷管三、谅起爆鲜和起滤爆网场路1．起宣爆方滥式无论弯是孔粒眼爆戚破还剥是洞浑室爆岔破，档当采旋用群亮体药弓包时叉，都船可采破用同趁时、消延期缴，或鼓组内伟同时贩、组壳间延深期的淹起爆翠方式木。2．起爆遍方法(1)非电仁起爆图3-救21电气升和传瓦爆线贺混合木起爆混网络1－电石爆网辞络；2－传爆返线网络世；3－起爆恢传爆线裹电雷管沸；4－起曾爆药纹包电推雷管(2)电气乘起爆(a)串连先法；希(b)并联法申；(c)串并致联法觉；(d)并串联竭法；(e)并－串沙－并联雀法1－电摔源；2栏－输电度线路；逃3－药轿包；4彼－支路图3-沙22醋电爆网拾路连接骡示例3．电爆镜网路设街计计算(1)满网路的冲总电阻稀:(2)博网路准县爆的总篮电流:(3)萄网路所档需的总猾电压:(4雄)通赵过每个技雷管消的电禁流强斧度I(A)通过洲每个克雷管贩的电柿流强油度大尿于等捐于最爸小准价爆电蕉流[i]式中R1、R2—分别则为主赖线和咽电源头内的槽电阻床，Ω；Rm—最大支赚路电阻慰，Ω；N—支路当总数什；n—每个己药包环并联将雷管州个数蓄。第五节爆破安压全控制一、篮安全租距离1．飞染石安川全距叠离式中W—师—最小捆抵抗汽线，m；n伟——爆破墓作用未指数谊；KA——与地形雕、风向墨、风速气和爆破揭类型有关绍的安晒全系温数；2．爆窝破地侧震作鬼用的莲安全扇距离式中——蛾药包毕形状着系数办，一外般取秃1/反3或球1/留2；——次鄙同时起嘱爆药量翁，kg；——爆心是距测甲点的芒距离翁，m；——与地切形、守地质离和装泽药条早件有防关的璃系数螺；——震令动衰减澡指数。3．空根气冲野击波旨影响娘的安政全距坚离式中KB—一次光同时万起爆贿药包县重量贩，kg；Q—与装药隶情况和简限制破厦坏程度兵有关的埋系数。破坏程度安全级别KB裸露药包埋入药包安全无破坏Ⅰ50~15010~50玻璃窗偶然破坏Ⅰ10~505~10玻璃窗全毁、门窗局部破坏Ⅱ5~102~5隔墙、门窗、板棚破坏Ⅳ2~51~2砖石木结构破坏Ⅴ1.5~20.5~1全部破坏Ⅵ1.5/4．殉呜爆的安霜全距离(1港)炸猎药与掘炸药兽间的降殉爆懒安全晃距离rs1式中i——储存炸树药的品岂种编号肚；Qi——i种炸药然包的重拿量，kg提；Ksi——拍i种炸臂药殉初爆安雄全距胡离系煤数。(2阶)雷吐管对屿炸药放的殉帝爆安乡丰全距话离rs2式中n——贮存蓄雷管碧个数粉。5．有左害气废体扩增散安酬全距柱离炸药烟爆炸卸生成绳的各角种有盘害气拦体，仆如一母氧化稿碳、么二氧阔化碳懂、二屑氧化版硫和隶硫化兄氢等砍，在黎空气落中的佣含量缴超过惕一定蔑数量嘱就会织危及毯人身豆安全笛。式中Q——爆破炸汪药总重玩量，t；VB——爆破情时可橡能出耍现的挖最大防风速楼，m／s。二、瞎悠炮及其连处理通过引敢爆而未鼠能爆炸瘦的药包租称为瞎炮。产生壁瞎炮参的原孝因主剥要是饰爆破圆器材眉失效现或损箩伤，截为避能免瞎盲炮，题关键寇在于耳做好西预防僻检查粘工作液。瞎炮革的处轮理方杠法:1)距瞎乔炮炮呜孔30-决60c席m，钻平轮行炮爱孔装朱药爆忧破，贿但切还勿与奶瞎炮娱炮孔硬斜交挖钻孔寸。2)若通迈过检剑查证疏实雷狗管电贱阻正忽常，螺炸药按未失盒效，击则宜越接线睬重新体起爆旁。3)若证伙实炸矩药已报失效箩，且径其敏盆感度茶不高婶，则喂可将胞炮泥盏掏出声，再腐装