工程爆破理论与技术系列培训之水下爆破

水下爆破工程爆破理论与技术系列培训之一、水下爆破概述1、水下爆破的工程的作用概念：爆源置于水域制约区内与水体介质相互作用的爆破；工程类型：深水、浅水、近水面、水底裸露、水底钻孔、水下峒室、挡水体爆破。

普通炸药的性能在水下有有很大变化。水的易流动性、弱粘性、微压缩性，深水压力使水下爆与露天爆破有明显区别。水下爆破水中冲击波的曲线PP/eOG实测曲线理论曲线水下爆破水下爆破概述2、水中爆炸的类别当水深H＞6m时，深水爆炸；能量损失少当水深H＜6m时，浅水爆炸；能量损失多近水爆炸以爆炸的火球是否和水面接触判断。深水爆炸的特点：水下爆破的能量释放：水中冲击波约占炸药能量的50%；脉动压力占冲击波能量的30%；热能形式占总能量大于30%。水下爆破水下爆破概述浅水爆炸的特征与现象1、冲击波反射在水的表面形成水柱。2、气泡上冲形成水喷；3、接近水底爆破形成弹坑；4、形成涌浪爬高现象；5、近水爆炸形成水面弹坑现象。水下爆破水下爆破概述二、水下爆炸冲击波理论及分析计算1、冲击波理论水中爆炸的压力峰值：

P=k(Q1/3/R)a

冲量

I=LQ1/3(Q1/3/R)B

能流密度

E=mQ1/3(Q1/3/R)r

其中：k.L.m;a.B.r与爆源性质和炸药品种参数。水下爆破2、水下冲击波参数计算库尔经验公式：

P=k(Q1/3/R)a=533(Q1/3/R)1.13

压力常数K、衰减指数a值，TNT深水实验确定。冲击波衰减规律：

P=kQ1/3(Q1/3/R)a冲击波的冲量公式：

I=0.0588Q1/3(Q1/3/R)0.89冲击波能流密度：

E=83Q1/3(Q1/3/R)2.05水下爆破水下爆炸冲击波理论及分析计算3.其它水下爆炸参数计算水体界面对水中冲击波的影响；水下爆炸气泡脉动及参数的计算；浅水爆炸水喷和波浪效应.水下爆破水下爆炸冲击波理论及分析计算三.水下爆破工程技术(一)、水下钻孔爆破

1、水下钻孔爆破机理：水饱和岩体的波阻抗大，使冲击波对水中岩体的拉伸破坏能力大大下降。岩石的移动受水压的作用大大减慢，单耗增加，移动、抛掷减少。冲击波、应力波、地震波在水中衰减减慢，爆破危害效应增加。水下爆破2、水下钻孔爆破装药量计算一般比露天爆破装药量增加（15~20）%与岩性和炮孔布置有关；3、水下炮孔爆破布孔原则布孔一定结合钻孔方式进行；潜水员钻孔孔深深度与孔距受到限制。平台钻孔：孔深和孔距合理实现。参数：坚硬完整岩石a=(1.0~1.25)w;b=(0.8~1.2)w;

裂隙发育、中硬a=(1.25~1.5)wb=(1.2~1.5)w

超深：国内1.0~1.5m,一般不低于2米，达到3米。采用的钻孔形式：直孔、尽量选用斜孔。水下爆破水下爆破工程技术4、钻孔爆破施工技术钻孔平台：自升式水上升降平台；凿岩型式：双管式回转冲击凿岩机；装药机具：密封圆桶装药器具、气压装药器、水压装药器。火工材料：耐水耐压火工品材料；起爆器材：遥控起爆。

水下爆破水下爆破工程技术5、目前平台技术（1）、固定支架平台：水浅、水速慢，作业船无法作业的水中；平台在爆破区上。（2）、浮式作业平台：依靠锚缆固定移动型平台。作业机具固定于其上。（3）、永久型专业钻孔爆破船。水下爆破水下爆破工程技术(二)、水底裸露爆破法裸露聚能爆破法：将药包按聚能原理布置。普通药包矩型扁平爆破法：增加炸药接触面积。药包的制作：爆破能量大、抗水性好、耐磨性好、抗压能高。药包的布置：聚能药包---潜水员、保证聚能方向的布置法。一般药包—-潜水法、直接布置、沉排法、船投法、缆递法。水下爆破水下爆破工程技术水底礁石、孤石裸露爆破药包药包药包药包药包平衡块岩体岩体水下爆破水下爆破工程技术（三）、水下软土地基爆破处理技术与应用1、目前的技术应用情况爆夯是强夯、桩基加固、预压排水固化、清淤置换等基础处理方法之一；适用疏松土、密度1.45~1.55g/cm3

的砂软图。2、爆炸压密处理技术爆夯法：药包悬挂于离水底一定高度位置进行爆破的爆破压实方法。参数计算：（1）药包最小水面悬挂深度h：

h=k1Q1/3=2.32Q1/3(2)水中药包离土层适宜高度⊿h:⊿h=K2Q1/3水下爆破水下爆破工程技术(3)药包适宜质量Q：Q=K3HB(4)土层有效压密深度he=⊿h=K4Q1/3(5)响应爆炸最大作用半径R：R=K5Q1/3(6)药包间距：a=2R(长方形布置药包）水下爆破水下爆破工程技术各种土层悬挂药包爆炸压密常数土的种类K1K2K3BK4K5砂、砾石2.320.350.12.461.82.0松饱和沙土2.320.350.12.463.02.5~3.0块石垫层2.1~2.60.25~0.30.1~0.152.31.5~2.2砂砾垫层2.1~2.60.4~0.60.07~0.112.51.8~2.5水下爆破水下爆破工程技术爆炸参数与悬挂关系HRQh⊿h⊿hhRH水下爆破水下爆破工程技术爆破次数与相对沉陷关系碎石层砂砾层爆炸夯实次数相对沉陷水下爆破水下爆破工程技术深埋药包爆破压密法1、药包与埋深的关系

Q=K1h3=0.055h32、有效埋深度：

he=K2Q1/3=4.0Q1/33、单个药包最大影响半径R：

RMax=K3Q1/34、单个药包有效压密半径Re=K4Q1/35、药包间距：a=b=Re水下爆破水下爆破工程技术埋深爆破压实的优点：爆破效果好、4~5次爆破夯实即可达到目的。裸露腰包爆破爆炸压密法，爆破效率低、爆破压实有效半径为深埋的一半。方法简单，易行。水下爆破水下爆破工程技术水下淤泥地基爆炸处理技术1、爆破夯实法；2、排淤填石法；3、堆石下爆破挤淤法；4、水下触底爆夯挤淤法。水下爆破水下爆破工程技术(四)水下岩塞爆破1、岩塞爆破的技术难点

①岩塞口的位置、形式、参数；

②对环境结构物的保护；

③岩塞爆破施工的生产安全保证。2、勘察设计与测量

①勘察现场与岩性

②位置选择原则：符合洞口设计要求；有利设计，一次爆通；岩塞厚度保证强度与稳定要求；水下爆破水下爆破工程技术3、爆破设计方案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；水下爆破水下爆破工程技术4、药量计算①药量考虑：比陆地多增加10~30%；②爆破作用指数：n=0.8~1.2；③抵抗线W：临洞临空面W；

临水临空面W=1.15~1.20；④深孔爆破，平均单耗增加30~50%。5、爆破施工①打贯通孔、检查、核对岩性及尺寸；②导洞开挖打超前勘察孔；③准确测量断面；④采取封堵和堵漏措施；⑤控制钻孔深度，一般孔底至临水空面的距离0.2~0.5m；⑥调整药量使孔底药量均匀；⑦抗水炸药与抗水措施准备；⑧网路的准爆性、可靠性；⑨进行必要的爆破实验。水下爆破水下爆破工程技术1、水中冲击波的影响；2、爆破冲击波与气浪压力对隧道的影响；3、岩塞爆破的地震效应；4、石渣运动的危害影响。水下爆破四.有害效应与安全防护围堰结构爆破拆除技术

霍永基（中国水利水电科学研究院）

围堰结构爆破拆除技术

一.概述

围堰结构是一项用途广泛的临时挡水建筑物。为使主体工程能在旱地上修建,一般先在滩地或水域中修筑挡水围堰，然后抽干围堰内的基坑积水，再进行主体建筑物基础开挖和筑造。因此，围堰结构应具有良好的挡水能力和防渗稳定性。围堰工程广泛用于水利电力、铁道交通、港口码头和桥涵隧洞工程施工。围堰结构种类繁多，按使用材料可分为土石围堰、混凝土围堰、岩坎围堰、竹笼围堰、木笼围堰、草土围堰、钢板桩围堰以及复合型围堰等。按水利水电拦河大坝及电站厂房施工用途又可分为上、下游围堰，纵、横向围堰，汛期临时过水围堰和不过水围堰等。围堰爆破拆除工作亦常用于配合截流工程，实施爆破分流。围堰拆除时机为，当主体工程具备自身挡水能力，或已基本完建，需投入使用时，围堰需全部（或部分）拆除。采用何种拆除方法应视围堰结构类别和工程环境的限制要求等具体条件而定。钢板桩围堰一般采用机械拔桩法拆除以利重复使用。而岩坎围堰和混凝土围堰等通常采用爆破法拆除。因此，非溢流围堰工程除满足安全挡水条件和要求（堰顶高于最高档水位，堰体稳定、不透水和耐冲刷）外，还应考虑建筑工程量小，结构简单，施工方便，造价低，工期短并有利于拆除清运。由于围堰爆破拆除时，离主体建筑物一般都很近，爆破对工程环境的各种有害效应及安全影响威慑都较大，因此研究围堰工程爆破拆除的优化设计，合理施工和有效的安全防护措施对确保工程项目的胜利完成具有重大的现实指导意义和巨大的社会经济效益。二.围堰爆破拆除工作的特点和有害效应分析1、围堰爆破拆除工作特点

围堰拆除的时机需视主体建筑物施工进度和完建日期而定，两者应同步安排。围堰拆除工作包括预拆除和正式爆破拆除。围堰预拆除目的是减少正式爆破的工程量、降低爆破对主体建筑物和环境的有害效应和减少水下清运工作的困难、缩短施工工期和降低施工费用，并有利于工程项目胜利安全竣工。但是，围堰何时预拆除至何等地步，要紧密结合当地水情、工程分析和雨情预报，严格按照水工建筑物围堰工程等级划分和防汛安全标准的有关规定，研究不同类型围堰的安全挡水条件和要求。土石围堰顶高程还需考虑风浪爬高的影响，应分析汛期不同期间的可能最高挡水位并具有必要的堰顶超高，避免因水位上升造成堰顶溢流，冲刷破坏和基坑积水等带来的损失。

围堰结构爆破拆除技术

围堰爆破拆除工作的特点和有害效应分析2.围堰爆破拆除有害效应分析

无论围堰在预拆除或正式爆破拆除时都应充分考虑爆破的各种有害效应。预拆除工作一般在围堰挡水位以上或不受水位影响的围体部位进行陆地施工。故其爆破的有害效应主要是飞石和地震效应。但正式爆破拆除时，因一次爆破拆除量大，且存在围堰内基坑充水与否两种不同的选择。其相应产生的有害效应各有利弊。假若围堰内充水，则除爆破飞石外，对主体建筑及其设施（通水管道、挡水闸门以及起闭室等）将产生的水中冲击波和动水压力以及地震荷载都较无充水情况强烈。同时围堰爆破物落入水中将产生波浪效应。但围堰爆破破碎物及淤积物大部分原地堆积，若基坑内充水位高于围堰外水位时，部分堆积物还可能随水流流向围堰外侧。但无充水情况爆破拆除时，除了同样产生爆破飞石和地震效应外，由于挡水围堰爆除后，将形成水体突泄，从爆破口门涌进基坑。

围堰结构爆破拆除技术

围堰爆破拆除工作的特点和有害效应分析当水头（水位差）较大时会产生水跃现象，对基坑产生强烈冲刷，对主体建筑结构迎水面产生强大的破碎浪压力，甚至在闸门井控制室通道产生“井喷”现象，并携带大量淤积物及堰体破碎物涌入基坑，并淤积于进水设施通道里外和基坑上，造成不利影响。因此，无论围堰内充水与否，爆破时都应分别采取相应的安全保护措施。譬如，用气泡帷幕削减水中冲击波；用临时屏障阻挡泥沙、碎石直接灌入进水口门，冲刷毁损建筑设施等。

围堰结构爆破拆除技术

围堰结构爆破拆除技术

三.几类典型围堰结构爆破拆除的基本方法

1、混凝土防渗心墙土石围堰结构爆破拆除法。混凝土心墙是一道现场连续建筑的高大刚性墙体，必须爆破破碎后才能清运。为此，采用沿墙体中轴线布置一排垂直超深孔钻爆法设计最为适宜。而炮孔参数则应按挤压破碎相似条件选定。炮孔装药结构宜采用间隔耦合（准耦合）药卷，起爆药包放置须根据炮孔装药长度布设，各自选用上、下正反向起爆药包微差延时爆破。

围堰结构爆破拆除技术

此类围堰结构特点为迎水面近乎垂直面，而背水面约为1：0.6左右的斜面，故一般宜采用垂直孔为主或垂直孔与斜孔相结合的分层钻孔爆破法。为确保围堰拆除范围以外部分的堰体与之相连接的主体结构物不至受损，应在边缘连接处布置必要的预裂孔、隔振孔（拉裂孔）。炮孔临空面应以朝向挡水面为主，采用抛掷爆破或加强松动的微差爆破“V”型起爆法，以确保爆破后形成形态标准、尺寸正确的过水口门。同时为了尽量避免大量爆破破碎物抛向主体工程造成损坏。对朝向基坑内的炮孔，应选取以松动或加强松动爆破为主的炮孔设计参数。

2、混凝土重力式围堰爆破拆除法几类典型围堰结构爆破拆除的基本方法

3、大型岩坎（含小子堰）围堰爆破拆除法

几类典型围堰结构爆破拆除的基本方法

这类围堰可采用垂直钻孔爆破法或水平深孔（超深孔）爆破法，或垂直孔与水平孔相结合布置爆破拆除法。垂直钻孔法具有开孔容易、钻孔效率高、施工简便安全等优点。对于迎水向外坡平缓的岩坎围堰，采用水平深孔（超深孔）钻爆法，它可在基坑内陆地施工，避免外坡岩坎水下钻孔爆破工作的困难。但是，打超深水平孔时，由于受钻头和钻杆自身重力影响，钻孔随钻深会向下倾斜弯曲。因此，常采用缓倾角（8～10º左右）向下倾斜施钻。这对钻孔和装药堵塞等项工作都比较有利。多排水平深孔爆破法应充分考虑炮孔最小抵抗线朝上时，爆破破碎物会部分回落，增加后来起爆炮孔的压重，容易影响爆破抛散效果。爆堆原地积聚过多，影响爆破口门通畅过水能力，故采用扬弃或定向抛掷爆破。对于围堰长度大、围体底部宽的大型岩坎围堰，常若采用深孔爆破法施工，在爆破拆除的围堰中部的多排水平深孔先后起爆向上抛散，拉出一段呈倒梯形槽口临空面，接着两侧上下炮孔分段作侧向相对起爆，使岩块碰撞和挤压，获得充分破碎的效果。同时，爆破地震效应亦会相对减轻。围堰结构爆破拆除技术

围堰结构爆破拆除技术

4、高大岩坎土石复式围堰爆破拆除法

几类典型围堰结构爆破拆除的基本方法

该类围堰下半部为宽厚岩坎，上半部为土石加高而成的整体围堰。爆破拆除难度很大。因长期挡水运用，围堰内渗润线较高，岩体大部处于水饱和状态，防渗体万一遭受破坏，将渗流加激，严重时会造成土石围堰渗透破坏引起边坡失稳溃决。因此，预拆除时应格外小心。此类围堰采用常规的钻孔爆破法很难获得良好的爆效。此时，可考虑围堰上部按扬弃爆破设计竖井药室，下部采用水平超深孔布置相结合的爆破拆除法方案设计。上部药室先行起爆，为下部水平深孔接着相继起爆创造必要的良好临空面。实践证明该法效果良好。四.围堰爆破拆除设计与施工

1、爆破设计原则

（1）围堰爆破拆除要求一次爆通过流，因此爆破设计参数应以确保堰体能充分爆破破碎、塌落或扬弃抛散，形成必要的过水口门，并确保主体工程及其设施的绝对安全。同时要尽量减少和避免事后进行水下补充爆破工作。尤其是在配合大江大河截流而对导流隧洞（或明渠）进出口的围堰进行爆破分流时更应如此，这是关系截流成败的重要举措。因此，应以确保围堰充分爆碎、定向抛掷、槽口显露、过流通畅作为爆破设计原则。贵州省东风水电站导流隧洞进口围堰，以次爆破拆除成功，使河水分流量达99％，这是成功的范例。相反，个别工程，因设计不当，围堰爆破，碎而不散，分流受阻，损失惨重，应引以为戒。不同类型围堰的拆除爆破应针对围堰结构特点，结合施工机械的配置情况和要求，研究确定采取最可靠和最简便有效的爆破拆除法。我国已成功实施的和较成熟的围堰爆破拆除法包括：钻孔爆破法（含垂直孔、斜孔和水平深孔）、竖井药室爆破法和两者相配合使用的爆破设计方案。围堰结构爆破拆除技术

围堰爆破拆除设计与施工

围堰结构爆破拆除技术

（2）爆破施工

围堰拆除爆破的施工难点是围堰渗流问题，尤其是采用竖井法和超深水平孔爆破法时，药室和炮孔常受渗透水压力影响，造成竖井井壁坍塌、钻孔内掉块堵孔、孔内积水严重，甚至会出现涌水和射流等情况，给装药、堵塞、安全准爆带来许多困难和不安全因素。因此，必须使用抗水型的炸药和其它起爆器材，采取有效的防水措施，并经深水长时间浸泡后进行检验和爆破试验，及格后方可正式使用。选择钻孔爆破法时，炸药常用专门定制分节的PVC塑料外壳药卷，其直径应较炮孔直径小2～3㎝，以利装药和防止装药过程中受孔壁和碎石摩擦破损。炮孔堵塞物一般可用砂质土和袋装砂土堵塞，既能排水减压，又具备堵塞物的整体性效果。对于强渗流的水平深孔，还应预先制备一些带槽孔的木塞作孔口加强堵塞之用。起爆药包的引出线可从槽中引出，渗透水流亦可排出，堵塞质量可以得到保证。采用竖井法施工时，要注意防止井口和井壁坍塌和渗透水的影响，以及采取积水下相应的装药、堵塞和起爆网络等安全措施。五.典型围堰爆破拆除工程实例分析

1、大型混凝土防渗墙土石围堰结构爆破拆除法

——葛州坝水电站大江上游围堰爆破拆除技术

该围堰全长890m，堰顶高程66m，底宽约189m，挡水深度达35m。围堰主要用材为混合料，沙砾石，容重为1.88～2.26t/m3。围堰地基有厚达数米的沙砾石覆盖层。为解决围堰的渗流问题，沿围堰顶轴线的上游侧设置两道各自厚度为0.8～1.0m的混凝土防渗心墙，两墙间距3.5m。墙体施工采用УГАС冲击钻机从围堰顶往下造孔至新鲜基岩上，用泥浆护壁，在槽孔内连续浇筑200#混凝土成墙。该围堰结构见图（1）。

围堰结构爆破拆除技术

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图（1）葛洲坝工程大江上游围堰结构

典型围堰爆破拆除工程实例分析

正式爆破拆除前，围堰挡水位60m。因此，围堰预拆除至61m高程，下游边坡做了相应的预拆除。正式爆破前，围堰内冲水至52.8m高程。

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典型围堰爆破拆除工程实例分析

该围堰拆除的难点是两道混凝土防渗墙必须爆破破碎后才能用机械挖运。为此，沿两道墙体的中轴线分别采用垂直超深孔钻爆法将墙体充分爆破破碎。墙体全长723m，总方量约39,000m3。分24段起炸，最大一段药量为282㎏，总装药量47.78t，总延时8.1秒。因墙体两侧均受砂卵石料约束，无临空面，属坚硬非均质体内挤压破碎爆破性质。因此，不能以炮孔中心至墙体两侧边缘距离看作最小抵抗线，按松动爆破计算装药量，炸药单耗应经试爆后确定。炮孔参数选择：鉴于墙体薄、钻孔精度要求高，垂直钻孔的偏差应控制在5‰以内。故用GYQ-100型全液压潜孔钻造孔，孔距60～80cm很适宜。炮孔装药q值，在装药顶部5m内为0.6kg/m3，其余则随孔深增加（至15m以下）q值增至2.5kg/m3左右。同时为了提高墙体的爆破破碎度，炮孔内采用间隔耦合（准耦合）的装药结构，以及两相邻炮孔内的炸药按错位布置，使炮孔间墙体的爆破破碎分布均匀，降低爆破颗径。如图（2）示。

典型围堰爆破拆除工程实例分析

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图

（2）防渗墙炮孔装药结构

典型围堰爆破拆除工程实例分析

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爆破网络设计：鉴于爆破规模大、炮孔多达3,548孔，允许一段最大炸药量限制在500kg以内。为了减小爆破水中冲击波、地震波及飞石对电厂及周围建筑设施的有害效应，起爆网路采用非电导爆管延时雷管组成双复式交差接力传爆网络安全准爆的可靠性好。鉴于两道墙体很长，炮孔个数很多，若两道墙体间的起爆网路不相互交叉连接，会可能用爆破元件延时的累积误差，出现两道墙的炮孔不能同时同步向前接力传爆，导致部分炮孔因网路受损而拒爆。爆后检查表明，该围堰爆破十分成功，墙体破碎均匀，无飞石影响，离电厂最小距离200处坝段的最大爆破震动速度在0.1㎝/s左右。水中冲击波和波浪压力也不大。所有建筑物及设施安全无恙。围堰结构爆破拆除技术

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2、大型船坞岩坎浆砌石复式围堰爆破拆除法

——“2458”工程船坞口围堰爆破拆除技术

A.工程概况

该大型船坞围堰主体下部为中细粒花岗岩岩坎。岩体为濒海斜坡岩礁，岩质坚硬，但节理较发育，呈块状结构。上部用浆砌块石加高作子堰挡水。堰顶高程7.0m，爆区部位最大潮差5.61m，高潮时潮水位达+5.13m，低潮时－0.48m。围堰全长250m，高16m，呈扇状分布。围堰设计爆破拆除区总长160m，需一次爆除至岩坎底高程，总方量达69,000m3。围堰爆破拆除区至船坞口的最近距离约15m。该工程总体布置见图（3）。

典型围堰爆破拆除工程实例分析

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图

（3）船坞围堰及炮孔布置

围堰拆除爆破要求一次爆通成型至－9.0m，并确保已建成的船坞结构、码头及附近重要设施的安全。

B.爆破设计原则研讨

典型围堰爆破拆除工程实例分析

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①鉴于该围堰虽属于岩坎与浆砌石复式结构，但上部浆砌块石子堰高度小，断面窄，方量不大，爆破时基本上处于挡水位以上，作业简便，仅需用手风钻沿中轴线钻孔，采用松动爆破法即可拆毁。下部岩坎是本围堰的主体，属高宽挡水岩坎，爆破拆除区长，孔数多，方量大，要求一次爆通船舶进出坞外航道。若采用垂直钻孔爆破法，虽在海面架设钻孔平台进行大范围（约160×3.5m）钻孔，既不经济，又难保证孔位精确性要求。因此采用水平深孔微差爆破法具有设备简单，可在围堰内侧陆地施工，作业方便，工期短和费用省等优点。

②因岩坎高达9m，采用水平孔向上爆破布置时，需考虑排数不宜过多，排距又不宜过大。因此选定为4排，排距为2.3m左右，孔距3.0m，按矩形布孔是适宜的。而各排水平孔的钻孔深度应根据岩礁的水下地形变化情况，按一次爆通至－9.0m航道要求而定。以该围堰39#爆破断面为例，各排水平炮孔的开孔高程和钻孔深度相应为＋0.2m,（深12.5m）；－2.1m,（34m）；－4.4m,（40m）；－6.7m,（22m）和－9.0m,（9m）。如图（4）示。

典型围堰爆破拆除工程实例分析

围堰结构爆破拆除技术

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图

（4）岩坎围堰水平深孔布置

③起爆方式与起爆顺序。浆砌块石子堰必须先行用松动或加强松动微差爆破法炸毁坍塌散落，为水平炮孔创造临空面。然后在爆区中部的各排水平孔从上至下朝上用毫秒延时扬弃爆破法拉出一段槽坑空间后，在槽坑两侧的水平炮孔改变为多排孔侧向逐段微差起爆。见图（5）示。这样既可大量减少各段爆破炸药量，减轻爆破地震强度。同时获得侧向挤压爆破破碎岩体的良好效果，减少块度尺寸，爆堆较集中，有利于挖运。

典型围堰爆破拆除工程实例分析

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图

（5）岩坎围堰炮孔起爆方式

④在围堰爆破拆除区两侧布置必要的预裂孔，以减轻爆破对船坞结构及附属设施的有害影响。

C.爆破施工及安全防护措施

典型围堰爆破拆除工程实例分析

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水平炮孔按俯角10º施钻，采用CLQ－80型潜孔钻机造孔，孔径100m.m。水平炮孔共计365孔（65列主炮孔，2列预裂孔），炸药总用量40.29t。炸药单耗为0.58～0.73㎏/m3。起爆网络选用非电导爆管雷管孔内外延迟微差起爆法，实现多段分排接力按顺序起爆。最大一段的炸药量为2600㎏，段差间隔时间取25～50ms，孔内用10段毫秒延时导爆管雷管。爆破总延时1750ms，以降低爆破地震效应。水平超深孔容易下垂弯曲，岩坎裂隙发育在强渗流情况下，炮孔容易掉块和积水。因此必须采用抗水炸药和起爆器材。炸药卷为PVC塑料外壳包装乳化炸药，节长50㎝，直径φ80m.m及以下几种规格。利于顺利装填和避免与孔壁碎石摩擦受损。炮孔底部1.0m范围内，装药量倍增，避免炮根留梗。炮孔堵塞采用砂质土，对强渗流炮孔，除一般堵塞方法外，采用带槽孔木塞固定在炮孔口上，便于排水减压，防止渗透水涌出破坏堵塞物和起爆网络。爆前在船坞首口部设置临时堵口方块，防止大量砂石随坞口围堰炸开时水流挟带进入船坞，造成冲刷淤积，因此是必要和有效的。

典型围堰爆破拆除工程实例分析

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3、大型岩坎土石复式围堰结构爆破拆除法

——鸭河口火电厂取排水口围堰爆破拆除技术经验

A.工程概况

该围堰是为修建河南省南阳市鸭河口大型火电厂的取排水口工程而建。围堰结构：下部为通向鸭河口水库的引水明渠（长103m，底宽30m，两侧边坡为1：2.0）的原生岩体作岩坎围堰，高约7m，属强生代花岗岩片麻岩，裂隙较发育，岩层走向与围堰轴线呈45°交角，倾角约80°。岩坎顶以上的岩体部分，用石渣和黏土填筑成粘土斜墙土石围堰。围堰最大总高近20m，顶长55m。围堰内坡脚距离取排水口约20m，如图（6）示。图

（6）鸭河口围堰拆除爆破

围堰挡水位随鸭河口库水位变化。预估6月份围堰爆破时挡水位为167.5m左右。因此可将围堰顶部从173.5m预拆除至170.5m，整个围堰的下游坡亦做了相应的削坡拆除，以减少正式爆破量和水下清渣工作量，缩短工期和节省施工费用。该围堰待取排水口工程基本完工，进水口闸门等设施安装结束后，于1995年7月28日胜利实施拆除爆破成功，效果良好，主体工程及设施安全无损。典型围堰爆破拆除工程实例分析

围堰结构爆破拆除技术

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典型围堰爆破拆除工程实例分析

B.爆破设计与施工主要经验

①拆除爆破总体设计方案。鉴于该围堰具有岩坎高7m，外坡平缓，堰底宽近80m，上部土石围堰堰体高约13m，顶长55m，顶宽6m，堰体宽大，难以采用垂直钻孔爆破法一次爆破拆除。上部土石堰体部分采取多个并列竖井布置形式，从堰顶开挖至岩坎表面，布置集中药室逐个分段延时先行扬弃爆破。下部岩坎则采用4排水平超深孔布置至引水渠底高程，两侧边孔按引水渠边坡轮廓布置。继竖井起爆形成岩坎临空面时，水平深孔逐排朝上起爆，以期一次爆除围堰，同时挖出引水渠基本断面。剩余水平超深孔达不到的小部分石梗，待围堰爆除后用水下钻孔爆破法完成。

②爆破施工与安全防护。爆破施工包括在围堰上部开挖5个直径为100㎝，深12m，间距8m的竖井，底部为集中抛掷药包，设计装药分别为800～

1000kg乳化炸药，共4.7t。竖井堵塞大于10m，单耗1.0kg/m3，水平深孔4排，爆破参数：孔径100～110m.m，孔距2～2.5m，上下排距2m，钻孔开口高程分别为132.5m～154.0m，孔深10～50m，堵塞长2.5～3m。炸药为防水性能良好的乳化炸药，药卷直径φ90m.m，共62个炮孔，总装药量约6.7t，炸药单耗0.6kg/m3。因取排水口施工拖延达1个月之久，装药时库水位已升至170m，炮孔内大部分有渗水，积水，且形成一定的渗透水压力。为确保安全准爆，对所用的防水乳化炸药和导爆索、导爆管、雷管等爆破器材专门做了防水性能试验，分别浸入水下3m浸泡24～

48小时后进行爆破测验。结果表明，浸水后的低段（MS2）和高段（MS20）非电雷管单发均能起爆直径为φ90m.m的乳化炸药药卷。浸水后的乳化炸药殉爆距离为7cm，满足技术要求。但当地生产的塑料导爆索浸水后，单根不能引爆浸水后的乳化炸药，需用双根导爆索捆绑在药卷上才能保证有效起爆。故施工中未使用该导爆索。

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对水平深孔大于10m以上者，每孔放入两个起爆药包，分别放在离装药底部和顶部1/4装药长度位置，每一起爆药包安放两发同段雷管，确保安全准爆。根据现场爆破试验获得的爆破地震动速度回归方程，以取排水口弧形面梁基础的安全震速12cm/s控制，最大单响药量不超过800kg。因此将炮孔的总装药量分成20段，采用双复式非电导爆管雷管孔内外微差起爆网络。孔内雷管用MS20，孔外用MS2段特制高精度非电毫秒雷管。爆破总延时1150ms。为了防止围堰爆破拆除时库水挟带大量砂土碎石涌入取排水口，造成大量淤积，爆前在取排水口进口面上用木栏栅与竹排设固定屏障，但因围堰内外水位差较大，爆破后被涌水破坏，部分泥石淤积于内。事后用人工清理。围堰外坡脚残留未爆岩梗，用水下钻孔爆破开挖，采用气泡帷幕保护措施，效果良好，工程顺利完成。

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③爆破时机与围堰安全挡水位分析。原定围堰拆除在汛前进行，但因施工拖延，至7月初临近汛期，当地开始连降大雨，库水位急剧上升。当时围堰高度已做预拆除至173.5m。万一水位再上涨至堰顶高程，将会因满溢冲刷而溃决。因此需根据水文资料统计分析，对围堰爆破拆除的时机作最后决定。经对该水库34年逐月水位变化的记录资料统计分析，得到如下结论：若在7月初爆破，围堰的防洪标准约为30年一遇；若在8月初爆破，围堰的防洪标准仅10年一遇；最高库水位超过173m的年份共计24年。因此，围堰爆破拆除的时间最晚应在7月中旬进行。并应日夜关注雨情、水情和围堰的渗流变化，上、下游坡的变形和险情现象，及时报告，为围堰安全实施紧急爆破拆除时限，提供依据。是确保该工程安全施工胜利实施的重要经验。典型围堰爆破拆除工程实例分析

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4、混凝土重力式围堰爆破拆除法

——岩滩水电站碾压混凝土重力式围堰爆破拆除技术

A.工程概况

岩滩水电站装机容量121万kW。上、下游施工围堰均系碾压混凝土（RCC）重力式围堰。当大坝基本完建后，需拆除部分下游围堰，开挖尾水渠并在上游围堰开挖二个缺口等工作，以确保按期发电。围堰整体布置见图（7）。下游围堰必须爆破拆除至河床高程。避免尾水位抬高，减少电厂发电效益。围堰拆除段长314.8m，高33.2m，顶宽7.4m，方量达96,300m3。该围堰剖面见图（8）。加之上游RCC围堰二个缺口开挖总工程量达24万m3。

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围堰结构爆破拆除技术

图

（7）岩滩水电站总体围堰布置

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围堰结构爆破拆除技术

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图

（8）岩滩工程下游围堰剖面

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B.RCC围堰爆破拆除技术方案

1991年8月，经专家技术咨询委员会研究确定RCC围堰爆破拆除技术方案的基本原则：①

根据围堰拆除部位的结构特点和周围环境条件，采用潜孔钻钻孔，分层多段毫秒延时爆破拆除，在拆除边界处加设预裂孔和隔震孔等防震措施。下游RCC围堰第一层爆破拆除结合试验进行，以确定合理的孔网参数、炸药单耗、起爆网络及相应的破坏影响。第二层以下的各层爆破拆除高程应根据汛后当时具体水情变化情况，确保安全挡水为原则而定。②上游RCC围堰二个缺口爆破拆除：河中缺口考虑斜面开槽预裂施工较困难，可改用分层垂直预裂与分层爆破同步进行。而18#坝前纵向围堰段缺口爆破拆除工作，考虑到围堰与坝体间有1.0cm宽的结构缝，可采用密集孔爆破法拆除。③

炮孔装药原则是迎水面可大一些，背水面靠厂房方向药量应小一些；围堰上部药量小一些，下部可大一些。炸药单耗控制在0.45～0.6㎏/m3之间。④

下游围堰拆除进度应按当月十年一遇标准的洪水位，控制拆除高程，拆除工作可在汛末9月份开始。

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⑤

上游围堰河中缺口开挖工作在下闸前开始，18#坝前纵向围堰段的缺口爆破拆除在明渠下闸后立即进行，钻孔准备应予提前。RCC围堰拆除采用方形或矩形布孔，对角线起爆形式。实际起爆网络采用非电导爆管雷管与导爆索混合排间毫秒（50ms）复式接力网络为主。紧接18#坝段采用孔间毫秒顺序接力起爆网络，尽量减少单响药量。爆破安全控制标准：厂房建筑物允许垂直振速4.0cm/s；水平振速2.0cm/s。18#坝段和12#导水墙：垂直向6.0cm/s；水平向4.0cm/s。实际爆破效果很好，飞石抛距大部分在30m范围内，开口处约50m，爆破震动基本上控制在允许安全值范围内。未对建筑设施造成损害。

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5、隧洞口岩坎混凝土复式围堰爆破拆除法

——大朝山水电站尾水洞出口围堰爆破拆除技术

A.工程概况

大朝山水电站位于云南省澜沧江中游河段上。水库大坝为碾压混凝土重力坝，坝顶长536m，最大坝高120.5m，最大底宽87m。水库正常蓄水位899.0m，总库容8.9亿立方米，电站装机容量135万千瓦。该电站两条尾水隧洞均布置在右岸，洞径φ15m，隧洞出口段地质条件较差，每条隧洞分两个出口。尾水出口处岩石为玄武岩，岩石破碎，裂隙发育为Ⅳ类岩石，其挡水岩坎围堰经灌浆防渗处理后，渗漏很小。围堰爆破区环境复杂，岩坎两侧与混凝土翼墙紧邻，与尾水洞出口混凝土底板相距仅4～11m。离检修闸门、启闭机室约50m左右。工程布置见图（9）。

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图（9）大朝山水电站尾水洞出口布置

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B、围堰爆破拆除方案技术要点

①为减少围堰爆破拆除后堆积在洞前的堆渣量，对围堰进行预拆除至顶高程796.5m，围堰内坡亦相应削坡。1#，2#支洞的混凝土岩坎及围堰的实际爆破拆除量约6,100m3，其中混凝土约300m3。

②围堰爆破前采用围堰内侧至隧洞尾水出口修理闸门之间的基坑充水位高于围堰外侧水位约3m。尾水出口闸门处于水下淹没状态。此措施虽会因爆破水中冲击波和动水压力对尾水闸门产生不利影响。但可用气泡帷幕较容易削减水中冲击波峰值压力，此时它相对于不充水情况下围堰爆通瞬时出现水体突泄，挟带大量碎块的水流涌进产生的涌浪基坑，对隧洞结构、闸门密封上水和厂房设施的破坏影响的威慑小得多。

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③利用发电尾水冲渣代替人工机械清渣法。为此，针对该岩坎围堰顶宽4m，底宽11m情况，采用钻爆法施工，在岩坎顶部布置多排垂直炮孔和倾斜孔，主炮孔按矩形布置，孔距a=1.5m，孔底排距b=1.8m，同时为增加岩坎顶部混凝土子围的破碎度，用手风钻钻孔，排距为0.7～0.8m，孔深0.7～1.5m，力求使爆破块度小于30cm。设计总装药量9386kg，炸药单耗为1.5kg/m3。利用发电尾水冲渣代替人工机械清渣法。为此，针对该岩坎围堰顶宽4m，底宽11m情况，采用钻爆法施工，在岩坎顶部布置多排垂直炮孔和倾斜孔，主炮孔按矩形布置，孔距a=1.5m，孔底排距

b=1.8m，同时为增加岩坎顶部混凝土子围的破碎度，用手风钻钻孔，排距为0.7～0.8m，孔深0.7～1.5m，力求使爆破块度小于30cm。设计总装药量9386kg，炸药单耗为1.5kg/m3。

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④起爆网络采用塑料导爆管雷管接力式起爆网络，通过孔外低段，孔内高段延时雷管MS15（880ms）起爆总延时为

1140ms。达到高单耗，底单响药量的设计要求。起爆方式和顺序是首先在围堰临水面中部逐排起爆形成“V”形槽口后，向两侧依次进行孔间接力传爆。所有孔内雷管、导爆索均作防水处理。该工程尾水洞3#，4#支洞的岩坎围堰相继于2002

年3月19、24日爆破拆除。4月1日，3#，4#明渠捞渣施工结束。而1#，2#支洞出口围堰于同年3月22日顺利爆破拆除。爆后查明，该围堰爆破拆除效果良好，爆渣在洞口底板上堆积高度仅0.5～1.0m，大部分向围堰外侧抛掷，爆破产生涌浪高约4m，未造成任何破坏影响。

印江滑坡坝抢险岩塞爆破工程——中国工程爆破典型实例——霍永基（中国水利水电科学研究院）一.工程概况

1996年9月18日在贵州省印江县上游4.1m的印江河段处发生了特大型山体滑坡，约230万m3山石划入河中，形成了一个高近60m的滑坡堆石体，阻塞了印江河。导致水位上升形成一个最大水深约40m的堰塞湖，蓄水达3900万m3。淹没了距岩口滑坡处4.6km的郎溪镇，造成8252人无家可归，90.3km耕地和3座拦水站和1座水电站被淹没，公路交通受阻，财产损失严重。灾情发生后，党中央、国务院、水利部和贵州省、地、县各级领导十分关切，组织专家组赶赴现场深入调查、研究后，提出了对特大滑坡灾害的应急整治方案，即争取在大汛到来之前，对滑坡堆石体进行整治的同时，兼挖三条高程不同的应急泄洪洞（右岸两条、左岸一条），以实现堆石体下游印江县城及沿河两岸居民的度汛安全。应急治理的工作重点在左岸导流兼泄洪洞，该洞的进水口位于水下近30m，须采用水下岩塞爆破法贯通成洞，宣泄堰塞湖水，让居民及时还乡清理财物并确保沿江下游地区的安全度汛。滑坡坝抢险岩塞爆破滑坡坝抢险岩塞爆破因滑坡去无足够的地形地质勘测资料，因此，只能根据现场岩体露头地质情况初步判定断选定隧洞进口岩塞位置。然后，经过对岩塞口周围3-5倍直径范围内进行水下地形测量，并在岩塞顶面布置3个深孔，进行压水试验和声波试验，查明岩塞进口覆盖层厚度、强弱岩体的分界和岩石的物理性能，并结合隧洞开挖的岩体地质情况，最后确定岩塞几何尺寸为底部开口直径（R底）6.0m，上部塞岩开口直径为12.0m的截头圆锥体。该岩塞进口处的地形地质情况见图（1）

工程概况

图（1）岩塞山体爆破纵剖面

滑坡坝抢险岩塞爆破工程概况

二.岩塞爆破设计方案

为了减小岩塞爆破对进水口周围岩体和滑坡体的破坏和震动影响，确保岩塞口爆破贯通成型良好和长期稳定安全，本工程采用大孔径排孔爆破方案：岩塞周边采用预裂爆破，以控制进口轮廓和对主炮孔爆破的减震作用；岩塞中新设一空心孔；垂直掏槽孔4个；主炮孔分3圈布置，共44个；另设1个贯穿孔及18个超前探孔兼作灌浆孔，以确定岩塞的实际厚度及防止渗透水流影响。炮孔布置及其参数设计与控制见表1及图（2）、（3）所示。

滑坡坝抢险岩塞爆破位置掏槽孔/m内扩孔/m中扩孔/m外扩孔/m预裂孔/m半径孔距半径孔距半径孔距半径孔距半径孔距岩塞底面0.30.4240.80.612/0.3121.60.8282.50.975/0.6533.00.3142.0m剖面0.30.4240.9900.758/0.3861.9791.0243.0921.206/0.8