水压控制爆破教材

第6章

水压控制爆破

6.1水压控制爆破概述在容器状构筑物中注满水，起爆悬挂在水中一定位置的药包，利用水作为中间介质，传递爆破压力，达到破坏构筑物，并使爆破中产生的冲击波、振动、飞石和噪音等都得到有效控制的施工方法，称为水压爆破。水压控制爆破拆除的爆破对象水池、油罐、碉堡、水槽、煤斗和金库等混凝土和钢筋混凝土容器类构筑物，而且还成功地应用于旧楼房和高耸建筑物的拆除。水压控制爆破特点不需钻孔，节约了钻孔费用和钻孔时间；药包数量小，雷管用量少，爆破网络简单；水介质传能效率高，炸药用量少；飞石飞散距离小、爆破粉尘少、爆破噪音小；拆除速度快、爆破直接成本低；只能用于容器类构筑物；采用齐发爆破，爆破地震动大；容器体积大时，爆后水患问题严重。

水压爆破的基本原理水做为传能介质，可压缩性小，传能效率高。当外界压力提高到100Mpa时，水的密度仅增加5％左右，可以视为一种不可压缩的液体。与空气相比，由于水的密度大、不易压缩，炸药在水中爆炸时，水本身所消耗的变形能小，因而水的传能效果好。水易获得，价格低，因此，水压控制爆破能取得较好的经济效益。水压爆破的基本原理

炸药在水中爆炸的瞬间，虽然冲击波的初始压力随着传播距离的增强而迅速衰减，但到达建筑物周壁时，冲击波压力仍在100MPa以上。在冲击波作用下，建筑物周壁开始向外位移变形。当周壁上的环向拉应力达到材料的抗拉强度极限时，周壁产生裂纹，出现破裂。紧接着周壁上又受到爆炸产生的高压气团膨胀而引起的水压力。将能量再次传递给建筑物的周壁，又一次形成冲击性的加载.更加剧了周壁破坏。具有残压的水流从容器壁裂缝中向外喷出，并带出少量飞石四处飞散。水压控制爆破分类根据建构筑物顶部封闭形式的不同，水压控制爆破分为开口式和封闭式两类。在开口式容器内实施水压控制爆破时，其容器内形成的水柱上冲高度大，高压气团产生的水的膨胀压力耗散快，因而周壁破碎效果也较差。而在封闭式容器内实施水压控制爆破时，水的膨胀压力耗散慢，炸药能量利用率高，因而周壁破碎效果较好。6.2水压控制爆破技术设计水压控制爆破设计，主要是合理布置药包，包括药包的炸药量，炸药包的数量，每个炸药包的布设位置。对于体积不大的球形、立方形容器，只需要在容器中心布置一个炸药包，使爆破容器的四壁承受均匀的荷载，从而达到良好的爆破效果。6.2.1药量计算公式许多学者都渴望从理论上解决水压控制爆破炸药量计算问题，并取得了可喜的成果，但由于水压控制爆破涉及的因素太多，迄今尚未建立十分圆满的理论计算公式。所以，现今仍以经验计算公式为主。下面介绍几种我国爆破工作者在工程实践中采用过的几种炸药量的计算公式。⑴考虑注水体积的炸药量计算公式

多药包炸药量的计算公式单药包炸药量的计算公式⑴考虑注水体积的炸药量计算公式式中：Q—水压爆破炸药用量，kg；δ—构筑物壁厚，m；σ—周壁材料的抗拉强度，Pa（10-6N/mm2）；V—注水体积，m3；K—与炸药性能、爆破方式等因素有关的参数，用硝铵炸药，开口式水压爆破k=0.1；封闭式水压爆破K＝0.8；n—炸药包个数。⑵能量公式

⑵能量公式

k1—结构特征系数，封闭式水压爆破取0.5~1.0，开口式水压爆破取0.9~1.2（顶盖上开口大取大值，反之取小值）；k2—与材质和环境条件有关的系数。混凝土取0.4~1.6，钢筋混凝土取2~4，砖砌体砂浆抹面取0.2~0.8；δ—建筑物壁厚，m；B—药包到容器壁的距离，圆形建筑物取内径，矩形建筑物取短边长，m。⑵能量公式

上式是用2号硝铵炸药做试验得出的药量计算公式，若采用其他炸药要换算为2号硝铵炸药；要求B＞2δ，1m≤B≤3m；容器断面形状为圆形或正方形，如为矩形时，可用长与宽之比乘以k4=0.85~1.0的结构调整系数，再乘以计算值；若容器较大，采用多个药包进行水压爆破时，上式再乘以药包调整系数k5，k5=1.05~1.35，药包数量越多，系数越大。

⑶考虑建筑物断面面积的经验公式

⑶考虑建筑物断面面积的经验公式k1—材质系数，混凝土取0.20~0.25，钢筋混凝取0.30~0.35，砖石砌体取0.18~0.24；k2—炸药换算系数，黑梯炸药取1.0，2号硝铵炸药取1.1，铵油炸药取1.15；A—通过药包中心的水平面上容器壁的断面积，m2。⑷考虑结构物直径及破碎程度公式

⑷考虑结构物直径及破碎程度的公式式中：Q—密度为1.5g／cm3时梯恩炸药的用量；k1—与结构特点及材质有关的系数;k2—厚壁圆筒(δ/R＞0.1)修正系数；k3—破碎程度系数，松动破碎4~5；结构完全破碎18~22；δ—壁厚，m。(5)冲量准则公式(5)冲量准则公式K——与材质、破碎程度有关的系数

R——非圆容器的等效半径(m)δ——非圆容器的等效壁厚（m）SR——容器内空腔横截面积，m2Sδ——容器壁横截面积，m2。(5)冲量准则公式非圆容器的等效半径非圆容器的等效壁厚6.2.2药包位置的确定关于药包位置的确定。炸药包所布设的位置恰当与否，将直接影响到水压控制爆破效果的质量。药包位置的确定主要取决于建筑物的形状、大小和强度。6.2.2.1入水深度的确定

对于单个药包布药，炸药包一般放在水面以下2／3的水深处，即：

h=0.6~0.5Hw式中：h—炸药包的入水深度，m；Hw—容器注水深度，m。当容器的高度H≥1.4B时采用竖向多层布药形式，以获得均匀的破碎效果。对于这种布药的容器，h1≥1.355RW，h2=1.55RW6.2.2药包位置的确定6.2.2.1入水深度的确定其最小入水深度hmin与药包药量也有关，一般按下式计算：

hmin≥Q1/3

式中：hmin--最小入水深度，m；Q—药包重量，kg。当计算出的最小入水深度h<0.4m时，则取0.4m。即爆破时炸药包的入水深度不得小于0.4m。6.2.2.2药包平面布置(1)对于体积不大的球形、圆形和正方形容器式建筑物，尽可能采用集中药包方案，并应放置在横断面的几何中心处。6.2.2.2药包平面布置(2)对于矩形容器式构筑物，当长宽比大于1.4时，可布置2个或2个以上的药包，使容器受到均匀的破碎作用，其药包间距：a=1.3~1.4Rw，式中：a—药包间距，m；RW—药包中心至容器内壁的最短距离，m。6.2.2.3特大型容器布药特大型容器要采用布置多层药包、每层又布多个药包的布药方式。每层内药包间距和药包层间距均按下式a=1.3~1.4Rw进行计算，容器的中间一般还要布置补充能量的药包，每个药包药量按5式，

进行计算。6.2.2.4偏炸布药方式

对于那些周壁厚度不等的容器式建筑物，药包应采用偏炸布置方式。其药包位置应偏于周壁较厚的一侧。容器中心至偏炸药包中心的距离，如图所示。偏炸距离x按下式计算：6.2.2.4偏炸布药方式

6.2.2.4偏炸布药方式

x——偏炸距离，m；R——容器中心至侧壁的距离，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偏炸布药方式

6.3水压控制爆破施工技术水压控制爆破与钻孔爆破相比虽然具有许多优点，但也有其特定的使用条件，在爆破方案选择时应特别注意。6.3.1构筑物开口的封闭处理在进行水压控爆前，必须认真做好出入口、射击孔和门窗等开口的封闭处理，做到不渗水，并使封闭材料具有足够的强度。封闭处理的方法，可用钢板和钢筋锚固在构筑物壁面上，并用橡皮圈作垫层以防止漏水；可浇灌混凝土或用木板夹填粘土夯实。封闭部位是容器结构物中的薄弱环节。施工时还应采取必要的防护措施。6.3.2起爆网路

为提高水压控制爆破起爆的安全可靠性，可采用电雷管、非电导爆管雷管起爆网路，一般每个药包放2发或多发雷管，采用复式爆破网路。网路联接应注意避免在水中出现接头，塑料导爆管内切勿进入水滴或杂物，以免拒爆。6.3.3炸药的选择水压爆破，应首选梯恩梯、水胶炸药、乳化油炸药。若用普通岩石销炸药，应作好起爆体的防水措施。炸药包在容器状构筑物中的固定方式，可采用悬挂式或支架式，要按设计位置加以固定，并将炸药包附加配重，以防悬浮或走位，影响水压控爆质量。

6.3.4结构体非爆除部分保护方法

对结构体非爆除部分，以及对不爆除，但与爆破体有联结的结构部分，应事先将其与爆破部分切割，以免爆破时产生破坏。对同一容器状构筑物的非拆除部分，可采用填砂、与爆破段交界处预裂或者预加金属箍圈予以保