4爆破施工.

10.4石质路堑爆破施工原理与有关参数计算电影《垂直极限》硝化甘油山区公路路基石方工程量大，而且集中，据统计一般约占土石方总量的45～75%。爆破是石方路基施工最有效的方法，亦可用以爆松冻土、淤泥，开采石料等等。在公路工程中采用综合爆破，不但施工技术获得了重大革新，而且对公路选线、设计也有较大的影响。公路通过鸡爪地形地段时，为了避免施工困难和节省工程量，往往是随地形曲折起伏，如采用综合爆破法施工，可取顺直的路线布置方案。沿溪线经常要遇到悬岩峭壁，施工十分困难，工程量也很大，过去多采用展线翻越，或跨河绕避的方案。展线方案，由于急弯陡坡较多，既降低路线的技术标准，又增加公路里程。跨河方案，增加桥梁工程，不仅增加工程费用，还可能遇到基础施工等困难。如能采用综合爆破法施工，功效较高，工期较短，占用劳动力较少，成本也可降低，且可考虑采用平缓顺直的沿溪线方案而无需展线或跨河。药包在无限介质内爆炸时，炸药在瞬时间内通过化学反应转化为气体状态的爆炸产物。由于膨胀作用，体积增加数百倍乃至数千倍，而产生静压力，同时产生温度很高、速度高达每秒上千米的冲击波，以动压力的形式作用于药包周围。这种极其巨大的爆炸能，差不多在爆炸的同时自药包中心按球面等量扩展，传递给周围介质，使介质产生各种不同程度的破坏和振动现象。这种现象随着距药包中心距离的增大而逐渐消失。药包布置方式药包：为了爆破某一岩体，在其中或表面放置一定数量的炸药，称为药包；集中药包：药包形状接近球形或立方体，以及高度不超过直径四倍的圆柱体和最长边不超过最短边四倍的直角六面体，属于集中药包；延长药包：药包的长度或高度超过上述情况者，属于延长药包；分级药包：将一个集中药包分为多个保持一定距离集中的子药包，以提高炸药有效能量利用率的装药方式称作分级药包。10.4.1爆破作用的基本原理一、药包在无限介质内的作用1、药包的分类（1）集中药包：形状接近球形或立方体，以及高度不超过直径四倍的圆柱体和最长边不超过最短边四倍的直角六面体。（2）延长药包：高度超过直径四倍的圆柱体和最长边超过最短边四倍的直角六面体。（3）分集药包：是提高炸药有效能量利用率的新型装药方式，是将一个集中药包分为两个保持一定距离集中的子药包。•图1-27爆破作用圈现在系统的大爆破技术，每次总装药量多达数十吨，一次爆破可清除岩石10万立方米。不仅能降低造价，缩短工期，而且能够使爆破后形成的坡面状况十分接近路基横断面设计要求。爆破方向：两个技术人员带一群民工现在对外招标，请专业爆破公司比较常见交大岩土专业爆破1．压缩圈：在这个作用圈范围内，介质直接承受药包爆炸，产生极其巨大的作用力。如果介质是可塑性的土，便会遭到压缩形成空腔；如果是坚硬的脆性岩石，便会被粉碎。所以把R压这个球形区叫做压缩圈或破碎圈。2．抛掷圈：所受的爆破作用力虽较压缩圈内小，但介质原有的结构受到破坏，分裂成为不同尺寸和形状的碎块，而且爆破作用力尚有足以使这些碎块获得运动速度的余力。如果在有限介质内，这个区间的某一部分，处在临空的自由条件下，破坏了的介质碎块便会产生抛掷现象，因而叫做抛掷圈。在无限介质内不会产生任何的抛掷现象。3．松动圈：爆破的作用力更弱，但能使介质结构受到不同程度的破坏。4．振动圈：微弱的爆破作用力不能使介质产生破坏。这时介质只能在应力波的传播下，发生振动现象。•当埋设在地下的药包爆炸后，地面就会出现一个爆破坑，一部分炸碎了的介质被抛至坑外，一部分仍坠落在坑内。形成爆破漏斗。（见图1-29所示）爆破漏斗有以下几个参数：•图1-29爆破漏斗•(1)最小抵抗线W：即从药包中心到临空面的最短距离。(2)爆破漏斗半径r：即漏斗上口的圆周半径。(3)最大可见深度h：即从坠落在坑内的介质表面到临空面最大距离。(4)爆破作用半径R：即从药包中心到爆破漏斗上口边沿的距离。•爆破漏斗的大小一般以爆破作用指数(n)来表示，即n=r/W当n=1时，称为标准抛掷爆破漏斗；n1时，称为减弱抛掷爆破漏斗；n1时，称为加强抛掷爆破漏斗。药包的最小抵抗线•指从装药重心到自由面的最短距离，需要根据不同爆破形式来进行确定。1.光面爆破与最小抵抗线大量的爆破实践证明，不同岩石光面爆破效果通常与岩石最小抵抗线大小有关，当最小抵抗线过小时，爆轰作用过大，造成爆破过分破碎形成超挖。故此，确定合理的岩石抵抗线，是提高光面爆破效果的最有效途径。2、最小抵抗线因所在岩石的性质和爆破材料以及爆破形式而不同。二、药包在有限介质内的爆破作用与爆破漏斗1、药包在有限介质内爆炸时，药包的球形爆破作用，在具有临空面的表面，都会形成漏斗状的爆破坑。2、这种爆破坑的形状、数量和大小、不但与药包量大小、炸药性能、介质的性质等有关，同时还与临空面的数量和所处的边界条件有关。3、当临空面不只是一个，而是数个或个别作用圈，且最小抵抗线均相等时，则在各临空面内均形成爆破漏斗，爆能将在各临空面内均匀分布；当药包中心至各临空面的最短距离不相等时，其最小的一个才是药包的最小抵抗线。10.4.2炸药的种类、起爆器材与起爆方法炸药种类1、起爆炸药：爆速可达2000~8000m/s起爆炸药是一种爆炸速度极高的烈性炸药，爆速可达2000～8000m/s，用以制造雷管。起爆炸药又可分为正起炸药和副起炸药。正起炸药对热能和机械冲击能均具有强烈的敏感性，如雷汞、叠氮铅、黑索金、泰安等；副起炸药须由正起炸药起爆，其爆速甚高，可加强雷管的起爆能量，如三硝基甲硝胺，四硝化戊四醇等。2、主要炸药：缓性炸药爆速为1000~3500m/s粉碎性炸药爆速为500~7000m/s•1.黑色炸药：由硝酸钾（或硝酸钠）、硫磺及木炭所组成的混合物，对火星和碰击极敏感，易燃烧爆炸，怕潮湿，威力低，适用于开采石料。•2.梯恩梯：不吸湿，爆炸威力大，爆炸时产生有毒的一氧化碳气体，不宜用于地下作业。•3.胶质炸药：它是由硝化甘油和硝酸铵的混合物，另加入一些木屑和稳定剂制成的。对冲击、摩擦和火星都很敏感，威力大，不吸湿，适合于水下和坚石中使用。•4.硝铵炸药：它是硝酸铵、梯恩梯和少量木粉的混合物。有吸湿性与结块性，受潮后敏感性和威力显著降低，同时产生毒气。5.铵油炸药：它是硝酸铵和柴油（或加木粉）的混合物，这是一种廉价、安全、制造简单、威力比硝酸铵炸药略低、敏感性低的炸药。6.浆状炸药。它是以硝酸铵、梯恩梯（或铝、镁粉）和水为主混合而成的一种浆糊状炸药，它的威力大，抗水性强，适用于深孔爆破，但需烈性炸药起爆。•7.乳化油炸药。它是以硝酸铵、硝酸钠、高氯酸钠等水溶液，石蜡、柴油和失水山梨醇单油酸脂的乳化剂，以及含有微小气泡的物质如空心玻璃微球或膨胀珍珠岩等，混合而成的一种乳胶状抗水炸药，具有中等威力起爆材料及其起爆方法1.雷管及电力起爆方法火雷管与电雷管的不同之处，是在管壳开口的一端，火雷管留出15mm左右的空隙端，以备导火索插入之用而电雷管则有一个电气点火装置，电气点火装置通电时灼热的电桥就能点燃引燃剂，使电雷管的正副起爆药发火起爆。并以防潮涂料密封端口。延期和毫秒电雷管的特殊点是在点火装置和正装药之间加了一段缓燃剂。起爆材料及其起爆方法2.导火索及火花起爆法导火索是点燃火雷管的配置材料，外形为圆形索线，索芯内有黑火药，中间有纱导线，芯外紧缠着一层纱包线或防潮剂。导火索的要求是燃烧完全，燃速恒定。根据使用的要求导火索的正常燃速为100～120s/m，缓燃导火索燃速为180～210s/m。导火索在使用之前必须进行外观检查，不得有表层破损、折断、曲折、沾有油脂及涂料不均匀等情况，并应作燃速试验。火花起爆法是利用导火索燃烧引爆雷管，从而使药包爆炸的一种起爆方法。起爆材料及其起爆方法3.传爆线及传爆线起爆方法传爆线又称导爆线，其索芯用高级烈性炸药制成，内有双层棉织物，一层为防潮层，一层为缠绕着的纱线。为与导火索区别，表面涂成红色或红黄相间等色。我国制造的传爆线是用黑索金或泰安为索芯的，爆速为6800～7200m/s.传爆线着火较困难，使用时须在药室外的一段传爆线上捆扎一个8号雷管来起爆，传爆网路与药包的联结方式有并联、串联、并簇联等。由于传爆线的爆速快，故在大量爆破的药室中，使用传爆线起爆可以提高爆破效果。但必须严格遵守安全规定。起爆材料及其起爆方法4.塑料导爆管非电起爆方法塑料导爆管由高压聚乙烯，制成内外径分别约为1.4和3mm的软管，内涂有以奥克托金或黑索金为主的混合炸药，药量为14～16mg/m。国产导爆管爆速为1600～2000m/s.可用雷管、导爆索、火帽、引火头等能产生冲击波的器材激发。很安全，可作为非危险品运输。一个8号雷管可激发30～50根导爆管。起爆网路与药包的联结方式有并联、串联、簇联和复式联结法等。该起爆方法具有抗杂电、操作简单、使用安全可靠、成本较低等优点，致使有逐渐替代导火索和导爆索起爆法的趋势。10.4.3药包量的计算在爆破工程中，一般分为平坦地形（地面坡度角=0～15）、倾斜地形（α15）、凸形多面临空地形（山包地形）和凹形地形（垭口地形）四类。其中倾斜地形又分为缓坡地形（=15～30）、斜坡地形（=30～50）和陡坡地形（50）。一、多边界条件下爆破漏斗体积计算多边界条件下爆破作用的特性多边界条件的爆破漏斗体积按下式计算：1．倾斜、水平和多面临空地形（V）（m3）2．凹形垭口地形（V）（m3）VnWAB1223上VnWAnY322cossinsin上二、药包在多边界条件下的主要作用1.上抛作用。药包爆炸的一个作用是把介质向上升起，然后再向四周抛掷出去形成爆破漏斗。抛掷效果取决于所产生的动能，用药量愈大，抛得愈高，则所获得的抛掷量就愈大，爆破效果就愈稳定。若药包埋置较深，被抛起的介质有可能大部分将重新落入爆破漏斗，使实际的可见漏斗体积减小，甚至与松动爆破的漏斗相似。所以，在水平边界条件下，抛掷率与药包量大小成正比。上抛作用，是平坦地形和凹形地形确定可见漏斗体积的依据。2.崩塌作用。在非水平地形条件下，崩塌漏斗内的岩体由于爆能的作用被破坏，在本身自重作用下发生崩塌，明显地扩大了爆破范围，急剧地增加了爆破量。崩塌作用大大降低了单位耗药量。3.坍滑作用。岩体因爆能的作用破坏成松散岩块所释放出来的位能，使岩块向路基外坍滑。这是“抛坍爆破”能获得抛坍率的主要理论根据。它与地面坡度、岩石的爆破安息角、松散系数等有关。4.侧抛作用“鼓包”沿最小抵抗线倾斜上升，岩体具有一定的位能和有利的抛射角，使侧向抛起的岩块不易再落回爆破漏斗。因此只需要较小的抛起高度和抛距，即可获得较高的抛掷率。这种动位能的共同作用，称为“抛掷作用”。在此情况下，如药包量不变，爆破效果与自然地面坡度成正比。3、多边界条件下药量的计算公式Q=e·d·k·w3·φ(E)·f(a)=e·d·k·w3·F(E,a)e——炸药换算系数d——堵塞系数K——形成漏斗时，每立方米的耗药量kg/m3W——最小抵抗线，m4、标准抛掷药包、松散药包的计算1.标准抛掷药包。2.松动药包。在水平边界条件下在陡坡地形或阶梯地形，QKWQKV30或QKW0453.QKW0333.5、延长药包与分集药包的计算1.延长药包的计算。与临空面平行的延长药包与临空面垂直的药包QKlWFE2,QKlFE5633,药包性质指数F(E,α）与E,α关系曲线2.平面药包的药量计算。3.分集药包的计算。qKFE平11113.,QQWfWfQQQ1213123212::32爆破施工作业炮位选择避免在层理和裂缝，以免药包爆炸时，气体由裂缝泄出，降低爆破效果或失效。选临空面较多的部位，或有意识地创造临空面。凿岩(钻孔)凿岩设备有空压机、凿岩机和钻孔机等。对于浅孔，采用凿岩机对于深孔，使用冲击式钻机，回转式钻机等。33起爆和清方有火花起爆、电力起爆。清方机械的选择运距在40～100m：用装载机运距在100m以上：用挖掘机配合自卸卡车运距小于40m时：用推土机10.4.4设计参数的选择及有关数据的