水下礁石爆破.docx

水下硐室与中深孔爆破相结合在工程中的应用

申文胜①刘少帅①施国平②

上海消防技术工程有限公司，②—中海航道疏浚工程有限公司）

摘要：根据本工程特点，由于岩坎坡度较大，周边地形和水文环境复杂，经设计人员研究分析，整个岩坎拆除采用水下硐室爆破与中深孔爆破相结合的方法，确保岩坎一次爆破成功，对整个爆破施工设计作了较为详细的介绍。
关键词：岩坎爆破；水下硐室爆破
1、概述
本工程在近海处附近开挖水下洞库，洞库闸门外侧筑一道防护坝，坝外侧为预留挡水岩坎，岩坎延伸通至水底。整个岩坎断面呈三角行，一部分在水中，一部分露在空气中。现洞库已基本完成，要求将预留挡水岩坎爆破拆除，整个待爆岩坎的坡度较陡约为50。。（见图1）
本工程的地质自上而下基本由中粒花岗岩组成，岩石普遍硬度在11级，岩石整体性好，节理的发育好导致可钻性差。岩坎表面基本无任何覆盖层，水流很急，水流一般为3~4节，大潮时达到5~6节，东北方向为强风向。
综合本工程由于地质、水文、气象条件和工程结构的需要，该工程采用水下硐室爆破、中深孔爆破相结合的爆破方案,从而避免了水下钻孔因水流急、风大、坡度陡造成的成孔难甚至无法成孔的问题，以确保工程顺利完成。
2、爆破施工设计及实施
2.1、主要设备的选择
根据本工程的地质情况和安全、工期的要求，整个工程选择两种型号液压凿岩机，分别用于中深孔、斜孔的钻孔（直径为100~105mm）、小硐室巷道的钻孔(直径为25mm)、预裂孔（直径为50mm）等。
2.2、爆破参数
本工程爆破将采用两种爆破方法分别硐室爆破和中深孔爆破，爆破范围见（图1），以海平面临界点分为Ⅰ、Ⅱ区。
Ⅰ区在水底，则采用水下硐室爆破法，集中药包设计参数：
采用巷道掘进开挖法：
巷道高H=2.0m，宽L=1.5m孔距=0.5m，(整个布孔呈圆形布孔)
巷道的周边孔孔距=0.3m（装药采用不偶合装药）
孔径d1=25mm（中心掏槽孔即为贯穿孔，以探明岩体与水的分界面的渗流特性，同时周边孔的孔距）
集中药包最小抵抗线w≈4～7m，药包距坡底距离约10m，在Ⅰ区内放置两个药包即A、B药包（如图2所示）。
根据岩坎斜面岩石层理，集中药包间距：
=10m式中：、为相邻药包的参数平均值
c、集中药包药量计算：

式中，=0.1~0.6，坚硬岩石取大值；=2616，为岩石容重。
=1200kg，=2000kg。
Ⅱ区基本露在水面上，由于采用中深孔爆破（见图2）。
斜孔钻孔采用单排布孔，设计参数：
孔距=3m，主要保证斜孔在Ⅰ区的部分的孔距在3m左右。
孔径=110m
排距=3m，斜孔为单排孔
孔深=33m，超深=0.5m，堵塞长度=3m。
垂直孔钻孔采用梅花孔布孔，主要分布在斜孔间隙中，确保不能破坏斜孔，设计参数：
孔距=3m，排距=3m，孔径=100mm
孔深=11m~25m（总共5排）
超深=1m，堵塞长度=3m
药量计算：

式中：为跑孔装药量，kg；q为炸药单耗，；为孔距、排距、孔深，m。
经计算，为：30.8~92.4kg。
2.3、炸药与起爆网络
根据工程特点我们选用TNT炸药，并根据不同孔径选用相应的PVC管(100mm、20mm、14mm)装药，同时使用沥青封口，确保炸药防水。
起爆网络采用电雷管网络，选用防水的毫秒延期电雷管共分瞬发、1~7段四个段别，每个起爆体内装2发并联雷管，中深孔内再加入相应长度的导爆索以保证传爆。其中预裂孔装瞬发电雷管管，斜孔用2段，集中硐室药包用3段，垂直孔装4~8段，用瞬发电雷管同时起爆。
Ⅰ区
Ⅱ区
图1A-A截面示意图
图2总平面示意图
3、减震防护技术
3.1爆破荷载分析
水电工程中，由于机组扩容，改建，引水等等需要，常涉及到岩塞爆破施
工，即先开挖隧洞至库区引水口但留下一层几米至十多米的岩体(类似瓶塞)，最后将水下岩体炸除后即导通水流。国外岩塞爆破工程应用较广，我国也己成功的进行了十多起岩塞爆破，取得了显著的经济效益。如丰满水电站扩容，密云水库引水渠工程等。该类爆破较为特殊，本工程较为类似岩塞但又不同于岩塞爆破，被爆岩坎一面是空气自由面，一面是接触水体并受数十米水深静压作用，实施时要求一次将岩坎爆通，不留根底，因此，一般单耗药量较大但又不得破坏洞内已建的闸门设施，衬砌等等，所以难度稍大。通过对有关资料的分析，总体印象是:当实施爆破时，由于岩坎有自由面，即钻孔、装药的作业面，所以炸药能量冲入水中以水中冲击波形式耗散的所占份额较小，一般仅占水中爆炸时的10-20%左右，因此水中冲击波的影响不是主要的，但爆通瞬间巷道内高压气流的运动及高速水流的运动其破坏作用是较为突出的。在设计施工中必须谨慎对待，一些对工程防护有利的措施也正在岩塞爆破技术中得以采用。综合几次岩塞爆破的观测资料，给出岩塞爆破时水中冲击波的计算式为：
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根据相关资料，