第10章水下爆破课件

全国工程爆破作业人员

培训教材第十章：水下爆破史雅语2012.3目录1.概述2.水下爆破的理论基础3.水下钻孔爆破4.水下裸露爆破5.软基处理水下爆破6.水下岩塞爆破7.水下爆破的安全控制

水下爆破定义凡爆源（药包）处于水中或水域制约区内与水体介质相互作用的爆破，统称为水下爆破。广泛应用于港口码头、船坞建设、航道疏浚、水利水电、道路桥梁、水下管道埋设、水下挤淤筑堤、水下爆夯等工程领域。

按药包在水中的位置和水域条件的差异，水下爆破可分为深水爆破、浅水爆破、近水面爆破（位置）、水底裸露爆破、水底钻孔爆破、水下硐室爆破（类型）以及挡水体爆破。应用1.概述分类

1.概述分类水下爆破各种不同类型的水下爆破示意图a

水中爆破b

水下裸露爆破

c

水下钻孔爆破

d

水下硐室爆破

e

水下岩塞爆破f

水下软基爆破1

岩塞

2集渣坑

3引水洞4

临时堵塞段

5闸门等建筑物

6小井和导硐7

水

特点

水下爆破原理与陆域爆破大致相同，都是利用炸药爆炸释放的能量对介质作功，达到疏松、破碎或抛掷岩土的目的。但由于水介质的影响，水下爆破施工难度要大得多。与陆地爆破相比主要有以下特点：（1）由于水是近似不可压缩的介质，药包在水中爆炸后，产生的冲击波传播速度比空气中快，传播得更远，爆破在水中的影响范围比陆上大；（2）由于水的浮力、比重比空气大，水下爆破必须考虑克服水的阻力。因此水下爆破应选择密度高、比重比水大的炸药；1.概述水下爆破

特点（3）必须使用抗水的或经防水处理的爆破器材，在深水区域爆炸时，还应选择有抗压性能的爆破器材；（4）水的能见度较差，在水中爆破，受到水流、潮汐、风浪等影响，装药、药包定位、起爆网路连接等都比陆上复杂和困难得多（施工难度）；（5）由于水的比重大，水下爆破必须考虑水作为覆盖物的影响，因此药量等参数在参照陆上爆破时，要作适量调整，比陆地爆破的炸药单耗要大。1.概述水下爆破

水下爆破用炸药

随着水深的增加，水的压力也增大。因此，在水下爆破，特别是深水中的爆破，水压对爆破器材的影响必须引起足够的重视。试验表明：水压对炸药的爆速和猛度会产生明显的影响，爆速和猛度随着水压的增加而下降。当水深为10m时，爆速下降11％，猛度下降10％；当水深增加到30m时，爆速平均下降26％，猛度下降33％，爆破效果明显降低，会导致起爆器材失效而拒爆。故用于深水区的爆破器材，必须具有足够的抗压性能，或采取有效的抗压措施。1.概述水下爆破

作业因素和器材要求（1）水下爆破工作应根据爆破区的地质、地形、水位、水流、流速、流态、风浪和环境安全等情况安排爆破作业；（2）水下爆破应使用防水或经防水处理的爆破器材；（3）用于深水区的爆破器材，应具有足够的抗水压性能，或采取有效的抗压措施；（4）水下爆破使用器材应进行抗水和抗压试验。1.概述水下爆破

一般安全规定（1）进行水下爆破工程前，应取得公安、海事等部门许可，并应由海事部门发布航行通告。（2）水下爆破实施前，爆破区域附近有建（构）筑物、养殖区、野生水生物需保护时，应针对爆破飞石、水中冲击波（动水压力）、爆破振动和涌浪等水下爆破有害效应制定有效的安全保护措施。（3）爆破作业船（平台）上的工作人员，作业时应穿好救生衣或应备有相应数量的救生设备，无关人员不应登上爆破作业船（平台）。爆破施工时，爆破作业船（平台）及其辅助船舶应悬挂信号（灯号）；水域危险边界上应设置警告标志、禁航信号。1.概述水下爆破

对起爆网路的要求应采用抗水、抗压爆破器材。水下电爆网路的导线(含主线、连接线)应采用有足够强度且防水性和柔韧性良好的绝缘胶质线，爆破主体线路呈松弛状态，扎系在伸缩性小的主绳上；水中不应有接头。

不宜用铝(或铁)芯线做水下电爆网路的导线。

流速较大时宜采用导爆索起爆网路。

导爆索起爆网路应在主爆线上加系浮标，使其悬吊；应避免导爆索网路沉入水底，造成网路交叉，破坏起爆网路。

起爆药包使用导爆管雷管及导爆索起爆时，应做好端头防水处理，导爆索搭接长度应大于0.3m。

用电力和导爆管起爆网路时，每个起爆药包内安放的雷管数不宜少于2发，并宜连成两套网路或复式网路同时起爆。1.概述水下爆破

一般知识水是具有弱黏滞性的流体介质，水介质密度比空气大得多，约是空气的800倍，水在一般压力下呈不可压缩状态。药包在水中爆炸时，爆生气体产物的温度可达3000℃，爆炸初始压力约为几万MPa。对药包周边耦合的水界面激起具有突跃性、强间断的冲击波和水的扩散运动，在数倍药径区内以约1500m/s的球面冲击波形式向外传播；同时还产生爆炸气态产物所形成的高压气团的脉动。气团脉动时，水中将形成压力波和稀疏波。稀疏波的产生与每一次气团体积达到最大值相应，而压力波则与每一次的最小值相应。2.水下爆破的理论基础2.1水中爆炸的物理现象水下爆破

一般知识

水中爆炸作用场特征主要受水中冲击波，脉动压力和滞后流运动等因素影响。由于爆生气体产物膨胀后的比重低于水的比重。因此气泡在脉动过程中不断向水面浮升，体积亦不断作周期性的压缩膨胀的变化，直至到达水面与大气连通时冲出散逸而产生水羽喷发。2.水下爆破的理论基础2.1水中爆炸的物理现象水下爆破

一般知识2.水下爆破的理论基础2.2水中爆炸冲击波压力水下爆破水下爆破产生气泡的脉动过程。

炸药在水中爆炸除产生水中冲击波外，爆炸产生的高压气体以气泡形式膨胀做功，当气泡压力降低至静水压力以下时，爆源周围水体开始作反向运动，并压缩气泡到达静水压力平衡点后，由于水的惯性运动，导致气泡过度压缩，然后气泡再次膨胀对水体做功，如此往复，在水中形成多次脉动压力。由于爆生气体产物膨胀后的密度低于水的密度，因此气泡在脉动过程中不断向水面浮升，体积不断做周期性的压缩与膨胀的变化，直到到达水面与大气连通时冲击散逸而产生水羽喷发。

一般知识

气泡第一次脉动压力一般约为冲击波峰值压力的10%～20%，但其振动频率低，压力作用时间远超过冲击波压力作用的持续时间。气泡脉动过程中，大部分初始能量消耗于气泡迅速地作横向和纵向位移而产生的紊流运动。因此它对某些低频响应较敏感的物体如大坝等具有很大的破坏作用。

药包在深水中爆炸时，大约有一半的炸药化学能转化为水中冲击波；另有1/3或更多些能量以热能形式消耗于水体之中；而气泡脉动压力所占的能量较小，约为水中冲击波能量的1/3或更少。所以，水中冲击波是水中爆炸主要影响因素。2.水下爆破的理论基础2.1水中爆炸的物理现象水下爆破水下爆破产生气泡的脉动特性。

一般知识

当药包在浅水中爆炸时，浅水爆炸作用特性与药包的比例埋置深度有关。除产生水中冲击波和脉动压力外，还将产生复杂的水面现象。包括：

气泡浮升至水面突入大气时产生的水喷现象；

水中冲击波在自由水面上反射造成快速飞溅的羽状水柱（水羽）；

由于爆炸对水面作用和水柱回落产生一连串的波浪向四面传播；

与水面障碍物撞击，产生破碎浪压力和涌浪爬高现象等；

近水底爆炸还会形成水底爆坑，并引起强烈的衰减很慢的地震波。2.水下爆破的理论基础2.1水中爆炸的物理现象水下爆破

一般知识水对爆破工程的影响：2.水下爆破的理论基础2.1水中爆炸的物理现象水下爆破爆破器材受潮浸水后可以产生拒爆、半爆或降低爆炸性能；电爆网路接头、破皮处浸水，容易产生多点接地，引起严重的拒爆、半爆事故；

爆破作业扰动地下水系统或破坏地表贮水、水利系统，可能引起灾难性事故；

水下爆破作业可以引发水中冲击波、动水压力、涌浪，对人员、船舶、港口设施安全产生重大影响；

一般知识水对爆破工程的影响：2.水下爆破的理论基础2.1水中爆炸的物理现象水下爆破

(5)爆区附近岩土含水量多，达到饱和状态时，会

加强爆破振动作用，并可能造成基础液化；

(6)水可影响爆破施工工作，使爆破工艺复杂化，

安全问题复杂化；

(7)由于水的存在，爆区表面形成冰封或冻土层，

冰层和冻土层的爆破已形成专项的爆破技术；

(8)水可以降温，是高温爆破保证安全的重要手段

；

(9)水能有效地、均匀地传递爆轰压力，常用作水

压爆破、爆炸成型等作业的传压介质。

特点水下工程爆破的特点：(1)水中冲击波超压峰值高，随距离衰减慢，波及范围广，因而，对邻近的水中建筑物、码头、舰船以及水中生物等会产生较严重的破坏效应。(2)爆生高压气体的胀缩运动形成多次脉动压力，作用频率低，动能大，易激发水中结构物共振；(3)水下岩土介质处于水饱和状态，爆炸地震效应格外强烈，且衰减慢；有些场合，爆破振动还可能引起土质的液化；(4)浅水爆炸气体冲出水面形成强烈的空气冲击波，伴生的水喷和水面波浪效应，动压大，拖拽力强，对水上和岸边设施如河岸堤坝及港口码头等冲刷破坏力强。(5)临水爆破向水中抛掷大量土石，可能引起涌浪，造成水中和临岸设施的破坏。2.水下爆破的理论基础2.1水中爆炸的物理现象水下爆破

参数2.水下爆破的理论基础2.2水中爆炸冲击波水下爆破美国学者库尔用TNT药包在深水区域进行了一系列的实验归纳得到：水中裸露药包爆炸产生冲击波阵面的最大压力为：（7≤R/RO≤240）冲击波随着时间的压力衰减规律为：冲击波的冲量为：冲击波阵面的能量密度为：式中

QT——密度为ρ＝1.62g/cm3的TNT药量，kg；

K、α——系数，K=0.84；α＝－0.23；θ——时间常数，指冲击波压力衰减到峰值压力

的1/e=0.37时所需要时间，ms。

参数在无限水域中爆炸的冲击波参数：库尔公式2.水下爆破的理论基础2.2水中爆炸冲击波压力水下爆破水中裸露药包爆炸产生冲击波阵面的最大压力为：在有限水域中爆炸的冲击波参数：水中圆柱形药包爆炸的冲击波压力经验公式：单位：广东省水利电力局和中国铁道科学研究院条件：水深7～8m，采用2#岩石炸药和少量40％的硝化甘油炸药做成圆柱形防水药包。

参数2.水下爆破的理论基础2.2水中爆炸冲击波压力水下爆破在有限水域中爆炸的冲击波参数：条件：孔径108mm，孔深4.5m，每次爆破28～32孔水下钻孔爆破冲击波压力经验公式：水下钻孔爆破冲击波压力经验公式：单位：中国水利科学院条件：水深8～10m、使用乳化炸药，药量160～1200kg，单响药量38～56kg。

参数2.水下爆破的理论基础2.2水中爆炸冲击波压力水下爆破在有限水域中爆炸的冲击波参数：长江科学院的冲击波压力经验公式：1）静态或准静态水域(水深6～9m)

水中爆炸：

水底裸露爆破：

水底钻孔爆破：2）长江动水（流速1~3m/s，水深4~7m）

水中爆炸：

水底裸露爆破：

水底钻孔爆破：

参数2.水下爆破的理论基础2.2水中爆炸冲击波压力水下爆破在有限水域中爆炸的冲击波参数：单位：中国水利科学院地点：葛洲坝围堰拆除爆破围堰拆除爆破冲击波压力经验公式：岩塞爆破：

由于岩塞爆破的爆破部位，处于较深的水面以下，水中冲击波的传播条件好，根据国内外的实测资料介绍，一般岩塞爆破产生的冲击波强度大约是标准水中爆炸冲击波压力的8%~25%。

参数2.水下爆破的理论基础2.2水中爆炸冲击波压力水下爆破在有限水域中爆炸的冲击波参数：单位：中国水利科学院地点：浙江马迹山港挤淤爆破工程挤淤爆破冲击波压力经验公式：

概述3.水下钻孔爆破3.1特点和使用条件水下爆破

钻孔爆破是目前水下开挖岩石工程中经济效果比较显著的水下工程爆破方法。近代水下钻孔爆破的主要作业方式是，采用自升式水上作业平台，利用双套管式回转冲击凿岩机（OD法）钻孔，采用耐水、耐压炸药和雷管，装在筒状金属密封容器中或用风动装药器、水压装药器在作业平台上装药，以及无线遥控起爆技术。

定义3.水下钻孔爆破3.1特点和使用条件水下爆破通过作业船或水上作业平台，利用钻具穿过水层对水下岩石进行钻孔，并实现爆破的作业，称为水下钻孔爆破。(1)生产效率高、安全性好、有利于控制爆破产生的有害效应。对于爆破工程量较多、爆破体厚度较大，宜首选钻孔爆破。(2)一般要使用特定的水上作业船或作业平台，才能进行施工。钻孔爆破工艺较复杂，在流速、潮汐、涌浪、水深工况恶劣的水域施工时，难度和成本会明显增加。(3)对清挖、运输爆渣的设备要求较高，需要挖掘能力强的船机进行清挖，如反铲式挖泥船、正铲式挖泥船及配备重斗的大斗容抓扬式挖泥船。(4)对爆破质量要求高。爆破产生的大块、浅点等难以处理，对下一道工序影响大。特点

孔径3.水下钻孔爆破3.2水下钻孔爆破设计3.2.1布孔原则水下爆破主要取决于钻机型号，同时要考虑导管、钻具的重量，以便于操作。水上作业钻孔困难，一般尽量采用较大孔径，以减少钻孔数量。钻孔直径为φ100～150mm。布置形式一般采用一字形、方形、矩形、三角形或梅花形的布孔形式。孔网参数坚硬完整岩石：a=（1.0~1.25）W；b=（0.8~1.2）W裂隙发育或中等硬度岩层：

a=（1.25~1.5）W；b=（1.2~1.5）W国内水下钻孔超深值一般采用1.0~1.5m。在国外，考虑到水下深孔愈深，孔底偏差愈大等因素，钻孔超深一般达到2.0m，在水域较深中钻孔时，超钻深度甚至达到3.0m以上。W根据孔深选取、根据装药量调整。

3.水下钻孔爆破3.2水下钻孔爆破设计3.2.2装药量计算水下爆破水下钻孔爆破的每孔装药量可按体积公式计算。

Q=q×a×b×H式中：H——钻孔深度（包括超深值），m。通常情况下水下钻孔爆破单耗比陆域台阶爆破需增加30%～50%，根据国内外的统计资料分析，q值如表所示。单耗岩质类别q（kg/m3）软岩石或风化石0.6~1.0中等硬度岩石0.8~1.2坚硬岩石1.0~1.4

3.水下钻孔爆破3.2水下钻孔爆破设计3.2.2装药量计算水下爆破

水下钻孔爆破单耗也可按下式计算：

q=0.45+（0.05~0.15）H式中：q——炸药单耗，q=0.45是陆域一般台阶爆破的炸药单耗，kg/m3；

H——水深，m。

当每个炮孔装药量Q确定后，对于确定的药卷直径d，装药长度为：式中：Δ——装药密度，103kg/m3。

计算得每个炮孔的装药长度，剩余部分为填塞段，其长度应满足设计的要求。装药长度单耗

3.水下钻孔爆破3.3水下钻孔爆破施工装备3.3.1钻孔爆破作业船与水上作业平台水下爆破

钻孔爆破作业均在水下进行，能见度差，加上水流、潮汐、水深的影响，因此比陆上要复杂、困难得多。钻孔爆破作业通常采用设有内外两个套管的钻机，并在固定支架平台、浮在水面上的专用自升式作业台或钻孔船上进行。水下钻孔爆破应按开挖断面和船位有序地进行。一般是由下而上、由外向内、由深而浅分段进行。施工特点

3.水下钻孔爆破3.3水下钻孔爆破施工装备3.3.1钻孔爆破作业船与水上作业平台水下爆破(1)简易作业平台：支架式水上作业平台。包括水中固定支架平台及岸边固定支架平台等。分类

3.水下钻孔爆破3.3水下钻孔爆破施工装备3.3.1钻孔爆破作业船与水上作业平台水下爆破(1)简易作业平台：浮式作业平台。这类平台由木船、铁驳船、浮箱或浮筒组装，并利用陆上普通钻孔设备进行适当改装后安装在平台上，即形成钻孔爆破工作平台。平台面积一般不小于6×10m2。分类

3.水下钻孔爆破3.3水下钻孔爆破施工装备3.3.1钻孔爆破作业船与水上作业平台水下爆破(1)简易作业平台：浮箱或浮筒组装作业平台。可以根据要求浮力大小，灵活调整浮式作业平台尺寸。使用后材料均可回收，甚至可利用废旧材料拼装浮筒钻台。

分类

3.水下钻孔爆破3.3水下钻孔爆破施工装备3.3.1钻孔爆破作业船与水上作业平台水下爆破(2)飘浮式钻孔爆破作业船与作业平台。

这是一种专业性较高的永久性浮式钻孔爆破作业平台。适用于10~20m水深，流速3m/s以内，浪高1m以下的水域钻孔爆破作业。分类

3.水下钻孔爆破3.3水下钻孔爆破施工装备3.3.1钻孔爆破作业船与水上作业平台水下爆破(2)飘浮式钻孔爆破作业船与作业平台。

此类作业船在目前水下钻孔爆破中使用最多，运用也最广，形式也多种多样。它们一般适用于50m水深以内，流速小于1.5m/s，浪高小于1m的水域。通常在作业区域水流小、风浪小的良好作业条件时，采用漂浮式钻爆船施工作业，漂浮式钻爆船有作业方便、移船位快的特点。分类

3.水下钻孔爆破3.3水下钻孔爆破施工装备3.3.1钻孔爆破作业船与水上作业平台水下爆破(2)漂浮式钻孔爆破作业船与作业平台。

①按动力，可分为自航和非自航两类。②按船体结构形式，可分为双体船和单体船。

③按驻位形式来分，可分为有定位桩和无定位桩两类。

分类“航通998”漂浮式钻爆船漂浮式钻爆船（1968）“中海潮1号”

3.水下钻孔爆破3.3水下钻孔爆破施工装备3.3.1钻孔爆破作业船与水上作业平台水下爆破

(3)支腿升降式水上钻孔作业平台。分类

一种可将船体升离海面的作业船舶，平台升离水面后，工作时可不受海浪、潮流和潮差的影响。与漂浮式钻爆船相比较，它钻孔时定位快，精度高，节省定位时间。但由于它需要4根支腿支撑船体离开水面，因此在移动位置时耗费时间较多，此外在升降船体时也要选择在合适的风浪及水流条件下进行，否则可能会对支腿产生损害。一般适用于30m水深以内，流速小于3.0m/s，浪高小于3m的水域。

3.水下钻孔爆破3.3水下钻孔爆破施工装备3.3.1钻孔爆破作业船与水上作业平台水下爆破实例中铁港航的炸礁平台

3.水下钻孔爆破3.3水下钻孔爆破施工装备3.3.2钻孔配套机具水下爆破

应用于水下钻孔爆破的，主要有岩心钻机、风动钻车、潜孔钻机。潜孔钻机是水下钻孔爆破目前应用最多的钻机形式，现阶段，一些大型水下炸礁工程，已采用全液压航道潜孔钻，并配置有全球卫星定位系统。例如，上海洋山港水下炸礁施工，平台定位采用2台RTK-DGPS全球卫星定位系统定位。钻爆平台锚缆长400m，前后4个锚抛成八字形，每个锚重3t，平台移动靠绞锚完成。钻孔采用全液压航道潜孔钻，用直径为165mm的钻头在套管内旋转冲击钻孔。钻孔机具

3.水下钻孔爆破3.3水下钻孔爆破施工装备3.3.2钻孔配套机具水下爆破作业方式(1)单套管作业法。

钻孔工序分下套管和开钻机两个工序。根据施工区孔位和水深情况，装配好套管长度，距套管底部5m左右处开几个椭圆形的卸渣孔，以便钻孔时石渣和水从卸渣孔内流出，不冲向操作平台。用枇杷头钢丝绳栓好套管，吊起沉放入水。为使套管垂直受水流影响不倾斜，在套管脚上1.0～1.5m处栓上一根Ф15mm的白棕绳作提头绳，将绳头拉向上游部位，专人护理，听从作业组长指挥随套管下沉慢慢松放直至套管正位后，固定在桩上，取掉钢丝绳，固定套管，即可吊钻杆入套管钻进。

3.水下钻孔爆破3.3水下钻孔爆破施工装备3.3.2钻孔配套机具水下爆破作业方式(2)双套管作业法。目前国内外广泛应用的OD水下钻孔法（OverburdenDrilling），即双套管钻进法，能通过水下深厚覆盖层，在水下岩层内钻孔。这种钻机借助管接头将组合套管和钻杆接到风动凿岩机上。外套管用来固定钻孔位置，保护钻具在钻孔过程中不致于受到流水冲击影响。内套管直径92～153mm，头部镶环形钻头，可通过覆盖层钻到基岩中10～12cm，作为钻凿深孔和装填炸药的导管。然后反转，把内套管松脱，留在孔内。用直径51～102mm的十字形钻头，在内套管保护下，回转、冲击钻进。

3.水下钻孔爆破3.3水下钻孔爆破施工装备3.3.2钻孔配套机具水下爆破作业方式(2)双套管作业法。双套管钻头1—内套管；2—环形钻头；3—钻杆；4—十字钻头；5—水；6—覆盖层；7—岩石1234567

3.水下钻孔爆破3.3水下钻孔爆破施工装备3.3.2钻孔配套机具水下爆破

水下钻孔与陆地钻孔的不同点是，水下钻孔与护孔同时进行，有时护孔提前进行。护孔的方法有：(1)炮孔处无覆盖层，且岩石表面坚硬完整，钻完孔后立即用上下均开口的铁皮管插入孔内1m左右，在炮孔口部位将铁皮管用绳索缠绕几圈，使其不再下沉；(2)炮孔处有少量覆盖层，或孔口岩石不完整，钻孔前应在孔口位置立一钢管，然后在钢管内钻孔，以使钢管能够起到护孔的作用。覆盖层较厚时，不宜采用这种方法。(3)钻孔后应留有标记，以利于装药作业能够顺利进行。

水下钻孔爆破应按开挖断面和船位有序地进行。一般是由下游向上游，由外边向内侧，由深处向浅处分段进行。首先应在设计图上量测坐标，布置船位和孔位，然后在现场用全站仪根据图上坐标跟踪定位布孔。作业特点挖碴船进入作业点

水下爆破施工程序钻孔平台进入施工现场确定孔位下套管钻孔装炸药钻孔平台撤离施爆移动钻孔平台至新的位置清方水底复测竣工

调查爆破区域的地形、地质、水文等条件拔套管连接爆破网路弃方3.水下钻孔爆破3.4水下钻孔爆破施工3.4.1主要施工程序

3.水下钻孔爆破3.4水下钻孔爆破施工3.4.2钻孔前的准备水下爆破（1）搭建钻孔平台（2）测量与钻孔平台定位钻爆船移位布孔时应遵循以下原则：①要考虑爆破对船体的影响，留足安全空间，使船体不易受到爆破的破坏；

②要结合水流方向、风浪方向及潮汐大小合理布置，尽量减少上述因素带来的不利影响；③移位时，船体不得越过已装药的炮孔；④钻孔时应按深水到浅水顺序进行。

钻孔前的准备

3.水下钻孔爆破3.4水下钻孔爆破施工3.4.2钻孔前的准备水下爆破定位主要有以下几种方法：①后方交会法：一般是采用六分仪，测量人员置身于平台之上，观测岸上导标，运用计算程序求得本船或平台钻孔位的平面坐标。本法相对简单，但误差较大。②前方交会法：一般是采用全站仪，测量人员于岸上测量站观测船上目标物(棱镜)，从而得到施工船或平台钻孔位的平面坐标。本法较精确，但测量距离有限制。③GPS定位法：目前采用RTK进行自动程度较高的定位，采用电台和GPS两种通讯方式，测量距离很远，是一种比较先进的定位手段。钻孔前的准备

3.水下钻孔爆破3.4水下钻孔爆破施工3.4.3钻孔作业水下爆破（1）钻孔定位（2）下套管（3）

钻孔钻孔的深度控制：确定水位高程，计算出平台上部至设计底深的高差H1测出从平台上部至水下基岩的深度H2计算H1-H2即为需开挖深度H加上设计的超深△h，得出钻孔深度H钻=H+△h。每一船定位后，首先要计算出全部钻孔的钻孔深度，并填入专用表格指导钻孔。钻孔作业

3.水下钻孔爆破3.4水下钻孔爆破施工3.4.4装药与填塞水下爆破（1）药包加工：用于水下的药包有两种：①震源药柱筒。塑料壳制成，筒长0.5～0.6m，底部和口部均有螺口，便于连接。药的上部有一盖板，上有一孔，便于装雷管。②牛皮纸浸蜡或塑料纸包装筒。筒长0.5m，药筒采用竹片绑扎连接。（2）起爆体加工：每孔至少装2发雷管装药填塞震源药柱有各种密度，其性能有差异，使用中应注意

3.水下钻孔爆破3.4水下钻孔爆破施工3.4.4装药与填塞水下爆破（3）钻孔检测、装药和填塞：为防止泥沙和石渣淤孔，钻孔完成后应立即装药。装药前应先用水砣核实钻孔深度后再进行装药。当孔深H小于4m时，使用1个起爆体起爆，孔深H为4～8m时使用2个起爆体起爆。炸药装至离孔口约1m，留1m作为填塞。装药填塞H＜4m4m≤H≤8m3.水下钻孔爆破3.4水下钻孔爆破施工3.4.4装药与填塞水下爆破(1)内河水位变化幅度很大（含暴涨、暴落），沿海或海港的风浪超过6级，浪高大于0.8m时，禁止水下钻孔装药。(2)水下钻孔爆破，应采取隔绝电源和防止错位等安全措施，才准许边钻孔边装药；遇水流较大或杂物较多的水域，应选用高强度导爆管并绑扎在尼龙绳上，防止拉断，水面有杂物应进行清理。(3)装药时要注意校核孔位，孔位有变化时应调整药量；水下深孔采取分段装药时，各段均应装入起爆药包，并要在导线上标记清楚，防止错接。(4)提升套管（含护孔管）应注意保护药包引出线，移船时应注意保护起爆网路，在急流区，对孔口段的导线应加以保护。为保护导爆管或导线不受损，填塞宜采用粗砂或粒径小于10mm的碎石。装药填塞注意事项3.水下钻孔爆破3.4水下钻孔爆破施工3.4.5爆破作业实施水下爆破（1）起爆网路连接(1)包裹电起爆网路接头的胶布质量要好，包扎要紧密，防止起爆时产生漏电现象。(2)导爆管雷管网路要注意防止雷管的碎片破坏网路，造成拒爆现象。(3)各炮孔的引出炮线连接在一起时，要注意均匀受力，防止起爆前因个别炮线受力集中，而造成断线的情况。（2）起爆(1)做好警戒工作及起爆准备工作后，再进行移船。(2)移船时要注意爆破网路的保护，防止网路被拉断。(3)要保证有足够的安全距离。(4)起爆前必须再次对网路进行检测、并检查周围环境。（3）爆后安全检查：包括有无盲炮及环境的安全情况。施工作业3.水下钻孔爆破水下爆破航道整治工程需炸掉河中的石滩，疏通河道，以满足Ⅳ级航道建设标准。(1)整治方案及工程措施。针对本滩的形成原因和碍航状况，为了达到Ⅳ级航道标准，采用疏、炸、导相结合的方案进行整治，具体措施为：1)以疏、炸相结合的方法拓宽加深右汊航槽，并将航槽左侧适当加宽；2)在洲头筑4号分流坝引导水流，调整两汊分流比；3)滩中右岸筑5号顺坝封湾，平顺右岸岸线。(2)炸礁工程施工方法——炸暗礁工程。该石滩炸礁工程量2640m3左右，炸礁平面范围为30m×40m，岩层平均厚度为2.2m。水深普遍在4.0m左右，河床质为原生石盘。采用潜孔钻钻孔爆破，用挖石船配合运石船进行清渣。

设计要求：(1)爆破器材的选择；(2)爆破参数的确定；(3)起爆体(或起爆雷管)和电爆网路；(4)爆破施工工艺流程(说明水下爆破施工的工艺特点)。爆破设计3.水下钻孔爆破水下爆破(1)爆破器材的选择：采用抗水、抗压爆破器材。(2)爆破参数的确定：孔径d：d=115mm，取W＝2.0m，孔距a：a=2.4m，排距b：b=2.0m，超钻深度Δh：Δh=1.5m，平均钻孔深度L＝3.7m；钻孔14排，每排钻孔16个，共计钻孔224个；单耗按q=0.45+（0.05~0.15）H计算，水深4m，得q＝1.05

kg/m3，平均单孔药量按

Q=q×a×b×H，H——钻孔深度（包括超深值）计算得Q＝18.6kg，实取Q＝20kg。药柱直径D：使用乳化炸药药柱，药柱直径D＝90mm。(3)起爆体(或起爆雷管)和电爆网路：采用毫秒延期电爆网路，根据周围环境计算安全距离，控制单段药量，每2～3孔为一段，孔间延期时间25ms，排间延期时间75～110ms。水下电爆网路的导线（含主线、连接线）采用有足够强度且防水性和柔韧性良好的绝缘胶质铜线，爆破主体线路呈松弛状态扎系在伸缩性小的主绳上；水中不应有接头。每个起爆药包内安放的雷管数不宜少于2发，并连成两套网路同时起爆。

爆破设计3.水下钻孔爆破水下爆破

(4)爆破施工工艺流程(说明水下爆破施工的工艺特点):

水下钻孔爆破作业在水下进行，能见度差，加上水流、潮汐、水深的影响，因此比陆上要复杂、困难得多。本次爆破采用钻孔爆破作业船作业，采用双套管作业法，由潜孔钻钻孔。钻孔按开挖断面和船位有序地进行。一般是由下而上、由外向内、由深而浅分段进行。作业程序为：调查爆破区域的地形、地质、水文等条件；钻孔作业船进入施工现场；确定孔位；下套管；钻孔；装药；拔套管；连接起爆网路；作业船撤离；施爆；作业船移到新的位置……。爆破设计4.水下裸露爆破4.1水下裸露爆破炸礁的特点和使用条件水下爆破水下裸露爆破，是将炸药包放在水下被炸物体的表面而进行爆破的。它具有施工简便，机动灵活，易于掌握，无需特殊设备，并能在较大的流速和复杂的地形条件下施工等优点；故在山区航道整治中及当钻船因流速过大，流态紊乱，或因航道狭窄及其他原因无法定位施工或让航时，可采用此法施工。由于药包是放在被炸物体的表面，大部分能量消耗于水中，爆炸能的利用率很低，因此具有单位耗药量大、效率较低，爆破效果准确性差，有害效应较大，并受水文气象条件限制等缺点。特点4.水下裸露爆破4.1水下裸露爆破炸礁的特点和使用条件水下爆破在航道整治中，水下裸露爆破主要用于以下几种情况：（1）爆炸水下孤礁或面积不大、炸层不厚、近旁有深槽的基岩。硐室爆破或钻孔爆破后，进行大石块的重复破碎，或清炸不够水深的浅点。（2）受水流、地形、设备等影响，不能采用钻孔法或硐室法爆破时。（3）配合挖泥船疏浚，松动紧密的沙卵石。（4）若沙卵石浅滩的浅段不长，下游紧接深槽，且流速较大，则可用裸露爆破代替疏浚。（5）施炸临时出现的碍航障碍物，如沉船、沙卵石浅包、块石等。使用场所4.水下裸露爆破4.2水下裸露爆破炸礁设计水下爆破（1）大面积平坦礁石

Q=q×a×b×P式中：q——单耗，kg/m3；对于软岩或风化岩取q=15kg/m3，

中硬岩q=30kg/m3，坚硬岩q=45kg/m3；

P——分层爆破开挖深度，m；

a——药包间距，m；一般取a=（1.8～2.5）P；

b——排距，m；一般取b=（1.5～2.0）P。

开挖深度较大时，宜采用分层爆破。分层厚度应考虑岩石层理、清渣设备（斗型斗容）、水深和地形等条件，一般取0.5～1.0m。

为保证破碎效果，水深应满足下述条件：

h≥1.3药量计算4.水下裸露爆破4.2水下裸露爆破炸礁设计水下爆破（2）炸孤石

孤石是指面积小于20m2，或宽度小于3m的零星礁石。这种孤礁，自由面多，周围有深槽，裸露爆破效果较好，也不需要清碴。

一般按待炸礁石的体积计算总炸药量，然后均分成若干个单药包。总炸药量可按下式计算：

Q=KV式中：Q——炸去孤礁所需要的总药量，kg；

V——孤礁需炸的体积（包括超炸部分），m3；

K——单位耗药量，kg/m3；一般可取K=5～10kg/m3（硝铵炸药）。流速大、礁石小、投药方便可取较小值，反之则选较大值。药量计算水底礁石、孤石裸露爆破药包药包药包药包药包平衡块岩体岩体施工工艺

水下裸露药包一般采用乳化炸药和水胶炸药，采用50cm×80cm的塑料袋装药，组装成扁平形状，再插入2发雷管，并留有足够长的引线。水下爆破为防止药包被划破，在药包外用竹笆或编织袋等作为保护层，并在药包两端加上砂石或金属块等配重。4.水下裸露爆破4.3水下裸露爆破炸礁施工工艺水下爆破

水下投放敷设药包应根据水深、流速、流态、工程量大小及通航条件等情况，采用不同的投药敷设方法。（1）潜水员敷设法

适用于流速慢(低于1.0m/s)的孤礁或排障爆破。潜水员敷设药包定位准确，接触稳固，爆破效果良好。但施工效率低，施工成本高，通常应用于特殊情况的爆破。

潜水爆破应在潜水员离开水面，并将作业船移至安全地点后，才准起爆。（2）沉排法

水较深，水底较平坦的岩石开挖工程，可在设有斜坡平台的工作船上，或在岸边架设滑道，将药包按设计间距排列在木排、竹排或尼龙框上，形成网状。然后推滑下水，用木船拖至爆区，配上重物将排架沉至炸点。施工方法4.水下裸露爆破4.3水下裸露爆破炸礁施工工艺水下爆破（3）船投法

适用于面积大、流速快的爆区作业。根据测量控制划分爆破区域，按纵向分段、横向分条顺序进行。首先将定位船锚定在爆区水流上游方向50～80m距离处，再下放投药船至爆破点，准确定位后由投药船采用翻板法翻投药包。定位船通过爆破主绳与起爆网路控制起爆。

根据施工区爆破顺序移动定位船位置，反复进行。

爆破顺序一般由下游方向至上游方向、从深水区域到浅水区域。施工方法4.水下裸露爆破4.3水下裸露爆破炸礁施工工艺水下爆破（4）吊缆投递法

在崖陡峡窄流急的河段，无法使用船只投放药包时，可通过跨河吊缆投放药包。具体方法是，在离炸点20～30m的上游河面上，用一根Ф14～Ф17的钢缆跨河固定，跨河缆上穿套铁环，铁环上系一根拉绳中分至左右两岸，牵引铁环左右移动。吊药包的主绳穿过铁环，通过松放主绳拉吊药包，在药包上再系几根脚绳至两岸，可调整药包投药的准确性，并使药包紧贴礁石。施工方法4.水下裸露爆破4.4水下裸露爆破炸礁施工安全水下爆破爆破安全规程（2003版）规定：（1）水下裸露药包（含加重物）应有足够的配重能顺利自沉，药包表面应包裹良好，防止与礁石（或被爆破物）碰撞、摩擦损坏。（2）捆扎药包和连接加重物，应在平整的地面或木质的船舱板上进行，并应捆扎牢实。（3）在施工现场，已加工好的裸露药包，允许临时存放在爆破危险区外的专用船上或陆地上，并派专人看守，但不应存放过夜。（4）投药船应用稳定性和质量好的船只，工作舱内和船壳外表不应有尖锐的突出物。安全规定4.水下裸露爆破4.4水下裸露爆破炸礁施工安全水下爆破爆破安全规程（2003版）规定：（5）在投药船的作业舱内，不应存放任何带电物品。（6）药包投放应使用绳、缆、杆牵引，不应直接牵引起爆网路。（7）在急流河段爆破时，投药船应由定位船或有固定端的绳缆牵引，定位船的位置应设标控制，不应走锚移位。（8）投药船离开投放药包的地点后，应反复检查船底和船舵、推进器、装药设备等是否挂有药包或缠有网路线。（9）已投入水底的裸露药包，不应拖拽和撞击，并采取防止漂移措施，若有药包漂出水面不准起爆。安全规定4.水下裸露爆破4.4水下裸露爆破炸礁施工安全水下爆破爆破安全规程（201×版）规定：1.水下裸露药包爆破只宜在水下钻孔爆破难以实施时采用。2.水下裸露爆破的药包，应在专用的加工房或加工船上制作，加工区和存放区应采取绝缘、隔热处理并留有足够的安全距离。3.投药船应采用结构坚固、技术性能良好的船只，工作舱内和船壳外表不应有尖锐的突出物，作业舱内不应存放任何带电物品。4.在急流区域投药时，投药船应由定位船或有固定端的绳缆牵引。定位船不应走锚移位。5.投药船离开投放药包地点前，应检查船底、舵板、推进器、装药设备等是否挂有药包或缠有网路线。6.已投入水底（水中）的裸露药包，不应拖曳和撞击，应采取防止漂移措施并设置浮标。7.一次起爆多个水下裸露药包时，应采用毫秒延时爆破。安全规定5.软基处理水下爆破水下爆破

采用爆炸法处理软弱地基技术主要应用在水工建筑物的基础工程中。海港码头、水利建筑工程、铁路公路交通工程等都有可能遇到软弱地基，由于软弱地基承载力低，一般需要加固处理，才能满足地基承载标准要求。传统地基加固技术有强夯、桩基加固、预压排水固结、清淤置换和振冲压实等。近年来，我国在加固软弱地基上应用了炸药爆炸处理方法。爆炸法与传统地基加固技术相比，具有施工简便、工效高、投资省和工期短等优点。根据已竣工的海堤工程经验，爆炸法可节省投资20%~40%，工期可缩短一半。概述5.软基处理水下爆破水下爆破

爆破填石挤淤是“爆炸法处理水下淤泥质软基”的简称。它以淤泥、混合石料为对象，以炸药爆炸为主要手段，达到改良软土地基的目的。目前广泛应用于重力式防浪堤、护岸、围堰、滑道等水工工程的基础处理，是一项既成熟又不断发展完善的技术。一般知识

软基处理水下爆破是指利用炸药的爆炸能量，在软土中实现置换、固结及夯实目的的爆破作业，是软土地基处理的新技术。5.软基处理水下爆破水下爆破

对大厚度淤泥的爆炸处理原理主要是定向滑动：爆炸将淤泥向四周压缩成坑，在爆炸负压与震动作用下，邻近的抛石体定向滑至爆坑。强大的爆炸压力将深层淤泥扰动，使其强度大大降低，造成了深层淤泥沿轴线定向滑移的条件。爆后抛填时，随抛填自重荷载的增加，当被爆炸强扰动的深层淤泥内的剪应力超过其抗剪强度时，抛石体沿滑移线朝轴线方向定向滑移下沉，实现深层淤泥的泥石置换。原理※

水下爆夯挤淤法

通常采用平面药包（点阵式等距离布药）方式，将炸药放置在堆石体上或上方一定高度处，爆炸时使堆石体以整体方式向淤泥中运动。为充分利用爆炸能量，常在有覆盖水时起爆。药包布置示意图见图。水下爆夯挤淤法示意图5.软基处理水下爆破水下爆破爆炸法处理水下淤泥质软基的几种方法竹排药包抛石淤泥硬底水面※

水下爆夯挤淤法

在爆炸荷载作用下，石块间接触点冲击挤压破碎，石块间引起错位移动。使空隙率减少，同时由于填石对下面淤泥层的挤压运动，将淤泥挤出堆石体外和堆石体孔隙中，从而提高了基床垫层的承载力和抗滑稳定性，减少了承载后的沉降变形量。5.软基处理水下爆破水下爆破爆炸法处理水下淤泥质软基的几种方法※

水下爆夯挤淤法

5.软基处理水下爆破水下爆破准备工作船上测控施工船定位药包制作一排药包备好待用将药包同步放于水面引出导爆管并移船至下个药位置GPS与全站仪定位调整药包位置将药包同步放入至基床表面后脱绳爆区布药施工完成是否施工船撤离爆区至安全位置，作连接网路和起爆准备

水下爆夯作业时船上同步投药工艺流程图※

水下爆夯挤淤法

水下爆夯爆破作业时船上GPS定位与同步投放布药图5.软基处理水下爆破水下爆破爆炸法处理水下淤泥质软基的几种方法※

堤下爆炸挤淤法首先在构筑物的基础处、水下淤泥表面或泥中预先埋置一根或一根以上的工程塑料管，然后进行水下抛石，待抛石到一定高度时停止；将乳化炸药药卷装入工程塑料管内，实施堤下爆炸处理，排挤出抛石体下的淤泥，抛石体下落至下部硬土层上，从而达到挤淤的目的。水下爆破5.软基处理水下爆破爆炸法处理水下淤泥质软基的几种方法水面抛石药包淤泥硬底※

爆炸排淤填石法

先抛填堆石体，在其前方淤泥中放置群药包，爆后堆石体淤泥爆坑内塌落，形成“石舌”。由于回淤含水量大，强度低，当继续抛填时，“石舌”上部的淤泥很容易被挤出，形成完整的新抛填体。5.软基处理水下爆破水下爆破爆炸法处理水下淤泥质软基的几种方法爆炸排淤填石法示意图水面爆填药包淤泥层持力层爆破后堆石体轮廓循环堆填后堆石体轮廓抛石前进方向爆破前堆石体轮廓5.软基处理水下爆破水下爆破爆炸排淤技术有以下三个特点：施工设备简单。爆破排淤所需机械设备主要是吊车、振动锤、发电机和自制装药器，设备简单，制作方便。软土地基处理效果好，处理淤泥较为彻底。工期缩短。由于沉降时间短、沉降量小，处理后软基上部填方及反槽施工的构筑物施工不受制约，软基处理完毕即可按一般填方加载、挖基。特点水下爆破5.软基处理水下爆破※

爆炸排淤施工方法施工准备、测量立标、开山取石堤端超高、超宽，大块外小块内抛药包加工、装药机就位，端部布药

爆前测量、起爆、爆后测量，补抛推进，可否侧爆/爆夯施工？爆前补抛、测量、药包加工、装药机就位、布药

爆后测量、补抛填平台块石

药包加工、爆夯船就位、投放爆夯药包

爆炸挤淤完成，可否进行下道工序施工？其他工序竣工验收是否是否爆炸挤淤施工流程作业框图1.药包制作与布药设备

A药包配重制作

在爆破处理作业施工前，将药包配重（水泥砣或砂袋）预先制作完成。主要材料为水泥、砂、石料等。

B炸药品种与导爆索

爆炸排淤施工采用散装乳化炸药，主要是考虑到乳化炸药的防水能力，而且乳化炸药在药包加工过程中不易散落。乳化炸药的性能要满足出厂时的性能参数，防止乳化炸药时间过长，性能减低。

选用防水塑料导爆索，导爆索每米黑索金含量为15g。水下爆破5.软基处理水下爆破※

爆炸排淤施工方法1.药包制作与布药设备

C药包重量计量

单个药包的重量按淤泥层厚度计算选取，药包重量的计量用台秤称重。单药包的重量误差为5％。

D药包结构

爆炸排淤采用集中药包，单个药包的重量根据设计选取。将称量好的炸药装到塑料编织袋内，将导爆索的一段做成起爆头，插入炸药内部，用细麻绳捆扎袋口，导爆索的另一端用塑料防水胶布包扎。水下爆破5.软基处理水下爆破※

爆炸排淤施工方法1.药包制作与布药设备

E装药设备

装药设备采用液压式装药机。该装药机是用CAT320B挖机改装而成。CAT320B的臂长为8.6m，在其顶部加设一个加长臂，长度为3.5m，加长臂下横梁长2.5m，插药器杆长11m，则它的水平距离可达到7~7.5m，垂直深度可达到12~15m。装药器直径35cm，设底开门装置。水下爆破5.软基处理水下爆破※

爆炸排淤施工方法装药机装药器水下爆破5.软基处理水下爆破※

爆炸排淤施工方法2.装药工艺

装药器的钻杆可以在油压卡盘内上下移动。操作时挖掘机行至指定位置，提起装药器，打开底开门，人工将药包送人药室后关门。然后向设计的布药孔位置水平旋转装药器，至设计孔位后，伸臂向下旋转，通过钻杆向装药器施加压力，通过装药机上标尺控制药包深度，当药包埋设至设计深度后，打开底开门，提起装药器进行下一循环作业。水下爆破5.软基处理水下爆破※

爆炸排淤施工方法装药操作时必须做到：

A装药器底部没有支撑物时，不得松开油压卡盘以调节钻杆的卡紧位置。

B在淤泥中加压或提拔装药器时，伸臂的上下旋转范围一般为±50。在此过程中，及时调整伸臂的各部分角度并调整卡盘在滑槽中的位置，以形成对装药器的垂直中心压力和垂直中心上拔力

C伸臂至设计孔位后，向下旋转，通过钻杆向装药器施加压力，通过装药机上标尺控制药包深度，当药包埋设至设计深度后，打开底开门，提起装药器进行下一循环作业。水下爆破5.软基处理水下爆破※

爆炸排淤施工方法起爆模式

爆炸排淤的起爆网路比较简单，各药包之间用导爆索串连，然后用电雷管引爆导爆索，采用齐发爆破或毫秒延时爆破方法起爆。

水下爆破5.软基处理水下爆破※

爆炸排淤施工方法⑴施工技术要求①爆破前后均需对所爆破地段进行断面测量，以检验爆破效果。②对堤头及爆破效果不佳的地段必须增加爆破次数。③爆破时为避免对周围建筑物的影响，爆破地段由远至近，通过试爆修正药量及药包布置。④爆破后抛石棱体挤入淤泥，施工单位必须及时填补石料，保证施工正常进行。必要时进行第二次爆破。⑤由于施工炸药用量大，爆破次数频繁，施工时必须制订严格的安全措施，做好防护警戒工作。水下爆破5.软基处理水下爆破※

爆炸排淤填石法⑵装药爆破注意事项①采用长臂装药机装药时，装药器要匀速压入淤泥中，并严格控制入泥深度，保证药包装填到设计位置。②抗水药包预先在陆地加工好，导爆索必须与药包绑扎牢固，并注意保护好，药包应形成光滑的圆柱体，直径小于装药器内径，防止装药时底门打开，药包下不去。③各个药包引出的导爆索要保持在淤泥面或水面上，应有明显标记，防止联线时无法找到。④各药包导爆索与主索联接时一定要紧密牢固，一般采用“T”型结，不宜采用绑扎法。水下爆破5.软基处理水下爆破※

爆炸排淤填石法⑵装药爆破注意事项⑤起爆雷管最好置于陆地上，否则应做好雷管的防水工作。⑥选择淤泥上有1米以上的覆水时起爆；确因工期和施工需要，在水深低于1米时也可起爆，但警戒距离加大一倍。⑦爆后若有淤泥抛上已筑堤面，应及时处理。堤面标高不够应马上填补石料，新上淤泥会被挤走，堤面标高基本满足要求段需用装载机或推土机将淤泥推出海堤。⑧起爆前要做好警戒工作，特别是海上的警戒工作，一般情况下海域600米范围内不得有人或船通行。由于水中冲击波传播较远，有条件时海上警戒范围尽量扩大。水下爆破5.软基处理水下爆破※

爆炸排淤填石法水下爆破5.软基处理水下爆破※

爆炸排淤填石法装药堤端挤淤堤侧挤淤基本原理：利用水中爆炸产生的水中冲击波对水下沙、土地基的扰动与冲击振动作用，破坏沙、土颗粒骨架，使饱和沙、土发生变化与重新排水固结，起到压密的作用。主要方法：(1)水中悬挂药包爆炸压密法；(2)深埋土层封闭爆破法；(3)表面接触爆炸压缩法。水下爆破5.软基处理水下爆破※

水下沙、土地基的爆炸压密

1)水下爆夯法，与处理淤泥地基类似，此法只是在饱和砂基上，用网格形点阵式群药包，悬挂在水中离垫层一定高度起爆。2)砂基钻孔爆炸法，在饱和砂基内，按一定间距，布置成正方形和三角形，钻孔装药爆破。

这两种方法的作用原理都是在爆炸荷载作用下，使饱和砂基中的空隙水被挤出，并产生振动液化，造成结构重组，形成新的加密砂层，达到提高地基承载能力的目的。

水下爆破5.软基处理水下爆破※

饱和砂基的爆炸加密

爆炸法加密饱和砂土，其基本过程可以理解为在强动荷载下土体液化和土颗粒重新排列。

爆炸荷载与饱和砂土的相互作用主要有四种形式：爆冲力对砂土的强夯、冲击波在砂土中的传播、爆炸气体与砂土的相互作用以及爆炸荷载产生地震对砂土的震动。

爆炸加密饱和砂土的过程首先是爆冲力强夯的作用将砂土挤密，爆源点形成高压气囊；然后是高压气体扩散，气囊压力减小，砂土颗粒回落气囊；水下爆破5.软基处理水下爆破※

饱和砂土爆炸加密的基本过程同时，高压气体使砂土中自由水压力升高，形成超空隙水压力，以及扩散的气体对砂土颗粒的裹附，削弱了砂土的抗剪强度，加之爆炸冲击波和地震力的共同作用，使砂土剪切破坏，颗粒离散，呈游浮状态，砂土液化；最后，液化砂土随着气体压力逐渐减小到零，超空隙水压力消失，颗粒在自重作用下呈加速趋势沉积，重新排列组合，快速排水固结，形成更紧密的结构。整个过程，饱和砂土由固体颗粒和水的二相结构变为固体颗粒、水和气体的三相结构，然后再由三相结构变为二相结构。水下爆破5.软基处理水下爆破※

饱和砂土爆炸加密的基本过程水下爆破6.水下岩塞爆破

在需要从已有水库、湖泊进行引水发电、灌溉、泄洪或降低水库水位等为目的，将引水或泄洪隧洞打至库底或湖底后，预留的一块岩体（又称岩塞）用爆破法炸除的工程称为岩塞爆破。岩塞爆破源于挪威，并实施了500多例

我国1969年开始建设丰满水电站岩塞爆破工程，并在辽宁清河211工程和镜泊湖310工程进行岩塞爆破试验。至今我国实施的岩塞爆破工程20余个。2012年4月1日，河北王快水库渠首引水隧洞岩塞爆破，采用钻孔爆破法。一般知识水下爆破6.水下岩塞爆破6.1岩塞爆破设计要点6.1.1岩塞位置与尺寸确定岩塞爆破后作为水工建筑物的进水口，过水条件好与运行期岩体稳定是工程获取成功的必要条件。塞口岩石覆盖层薄、便于施工、岩石地质构造较为简单、节理裂隙不甚发育以及爆破时不影响其他水工建筑物的安全等是其选取的重要条件。岩塞形状一般采取倒圆锥体，即迎水面的尺寸大于洞内塞口直径。目前国内外采用岩塞爆破方案主要有两种方式：洞室爆破与钻孔爆破。位置确定水下爆破6.水下岩塞爆破6.1岩塞爆破设计要点6.1.1岩塞位置与尺寸确定根据岩塞爆破后的冲渣方式，可设计有聚渣坑的岩塞和冲渣型岩塞。类型有聚渣坑的岩塞冲渣型岩塞水下爆破6.水下岩塞爆破6.1岩塞爆破设计要点6.1.1岩塞位置与尺寸确定岩塞尺寸应满足过水最大流量要求，使水的流速不大于塞口岩体抗冲刷流速。当需要泄渣时，应尽量使石渣下泄时的水流流态平缓，减轻石渣的冲刷力。岩塞厚度应根据采取洞室与排孔爆破的情况而定。在保证施工期岩塞稳定情况下，尽量减少厚度。当采取洞室方案时，岩塞厚度与直径的比值在1.0～1.5之间选取，个别地质状况较差时也可选择大于1.5的比值。当采取排孔方案时，厚度一般小于直径。但最好由水工模型试验确定。经验比值约为厚度是直径的1.0～0.85倍。尺寸确定水下爆破6.水下岩塞爆破6.1岩塞爆破设计要点6.1.2药包布置与计算①钻孔爆破方案；②洞室爆破方案；③钻孔与洞室爆破结合方案。④深厚覆盖层水下岩塞爆破：集中药包一次爆破成功；深孔爆破法。爆破方案水下爆破6.水下岩塞爆破6.1岩塞爆破设计要点6.1.2药包布置与计算

对于洞室爆破方案：洞室布置在岩塞中部，应保证爆破后岩塞被拉通。成型及边坡处理一般采用预裂爆破法。药量计算一般采用地面洞室爆破或钻孔爆破的药量计算公式。集中装药量在水深小于20m时，单耗增加30%～40%；水深在20～40m时单耗增加50%～150%；当水深大于40m时，单耗应增加150%以上，并应进行验证性试验。预裂孔装药量与陆地爆破基本相同。洞室爆破水下爆破6.水下岩塞爆破6.1岩塞爆破设计要点6.1.2药包布置与计算钻孔爆破方案视岩塞地质状况而定，必要时应进行锚固灌浆处理，亦可将上述部位延至保留区内。如果在保留区距边界一定范围内布置锚杆，虽增加少量投资，但对岩塞体的稳定大有好处。钻孔爆破方案中，一般由洞内向湖内打孔，其中孔底距湖底面最小距离约为1.0m左右。岩体较完整时可适当缩小。钻孔爆破炸药单耗值可取1.0～1.8kg/m3。爆渣可采用保留在塞体下部的聚渣坑内，也可采取将其冲走的冲渣方式。聚渣坑的大小除将塞体松散的渣体装入外，还应增加塞体其他部位的塌落方量。冲渣的缺点是石渣对石堆洞壁的磨损，因此爆块较小时可减轻磨损，也是钻孔爆破炸药单耗取大值的原因之一。钻孔爆破水下爆破6.水下岩塞爆破6.2岩塞爆破施工要点岩塞施工中最大的问题是漏水和保持围岩稳定，灌浆及锚固是应采用的重要措施。也可采用引水的方法。例如我国丰满水电站岩塞和211工程岩塞均采取引水法，香山和密云水库岩塞采取化灌和水泥、水玻璃锚浆法。炸药及起爆器材应采用防水炸药或对其做必须的防水处理。施工要点水下爆破6.水下岩塞爆破6.3岩塞爆破安全控制岩塞厚度小于10m时，不应采用硐室爆破法。岩塞体漏水量过大时，应作引水或止水处理。装药工作开始之前，应将距岩塞工作面50m范围内的所有电气设备和导电器材全部撤离。岩塞爆破应采用导爆管雷管复式起爆、电雷管起爆或电子雷管起爆网路；爆破器材应按设计要求进行防水试验，起爆网路应有可靠的保护措施。爆破安全规程有关规定水下爆破6.水下岩塞爆破6.3岩塞爆破安全控制岩塞爆破的安全控制分两部分：施工期的安全问题，与一般地面爆破相同；爆破有害效应控制：（1）爆破振动效应。

与地面爆破相同。（2）水中冲击波效应。岩塞爆破由于一面临水，水下冲击波是不容忽视的有害效应。（3）地震波与水下冲击波的联合作用。

岩塞爆破时，周围水工建筑物同时受到地震波与水中冲击波联合作用的影响。一般地震波先期到达，接着水中冲击波的高频冲击到达，即在建筑物上测得的波形图由上述两部分组成。其中水中冲击波到达后形成与地震波叠加的组合波形。岩塞爆破安全控制水下爆破7.水下爆破的安全控制（1）爆破振动效应

与地面爆破相比，水下爆破时地震效应的强度会有较大幅度的提高，在陆地土层中爆破，地震波能量一般只占爆破总能量的2%~6%，而在水下介质中爆破时，地震波能量可达20%。

振动速度计算公式同地面爆破：水下爆破安全控制水下爆破（2）水中冲击波效应

炸药在水中进行爆炸时，具有高温、高压的爆轰波急剧压缩和冲击波周围水介质，形成强烈的水中冲击波，向四周传播，由于水是几乎不可压缩的介质，冲击波的能量衰减较慢，可以传播较远。这对于船泊航行、水工建筑物、岸边设施和水产养殖业都会造成安全影响。水下爆破安全控制7.水下爆破的安全控制

水中冲击波造成严重事故的一次是在1989年，北京某公司在渤海湾海域进行管道开挖的浅水爆破，利用退潮时装药，涨潮期间爆破。响炮后，爆炸产生的水中冲击波、高速运动的水流和裹挟的飞散物将附近船只及岸边设施造成严重的破坏，损失很大，导致该公司的破产。水下爆破（2）水中冲击波效应

据日本的有关文献介绍，他们对水中爆破时造成鱼类的伤害进行了调查：水中冲击波峰值压力在0.03~0.2MPa鱼类还有清醒过来的可能；压力达到0.2~0.35MPa鱼类还存在复活的可能；压力达到0.35~0.7MPa,鱼类复活的可能性很小；压力大于0.7MPa后，鱼类就不可能再复活了。水下爆破安全控制7.水下爆破的安全控制

1991年1月广东省芝麻州岛3200t硐室爆破时，爆破抛掷大量岩块，激起水中冲击波及高速运动水流，产生的涌浪高达2.5m，当遇到高约3m的码头时，涌浪爬高至6m，将码头上的几十座工棚全部推倒。长500m、宽300m的码头全部涌有水，码头边沿上的石头也被部分冲上码头。涌浪还对海中鱼类大量伤害，造成渔业资源损失近200万元。水