水压爆破.ppt

7水压拆除爆破,7.1概述,（一）定义水压爆破是将炸药置于受约束的有限水域（如充满水的炮孔、药室以及容器状构筑物或建筑物）内，利用水作为传能介质来传递炸药爆炸时所产生的能量和压力，以此来破碎周围介质的爆破技术。根据水压爆破的定义及待破坏介质所受作用的不同，将水压爆破分为两大类，即由应力波在待破坏介质中传播引起破坏的水压爆破和结构物壁整体性惯性运动引起破坏的水压爆破。,（二）原理水是难以压缩的流体，当外界压力增至100Mpa时，其密度仅增加5％左右。由于水的密度大、可压缩性小，所以装药在水中爆炸时，水本身消耗变形的能量极小，爆炸能量传递效率高。在爆炸瞬间，水中冲击波初始压力随着传播距离的增加而衰减，水中某点处的压力随时间变化可近似地表示为P＝Pme-t/Qm。图为重137KgTNT在水中爆炸时冲击波波阵面压力分布情况。,从图中可以看出，在爆源近处的压力下降较快，较远处下降较慢。但到达结构物周围的冲击波压力仍在108N／m2以上，周壁除受到冲击波的压力外，还受到来自高压气团膨胀而产生的水压作用。显然，对不同类型的容器式圬工结构物而言，在合适的炸药量的前提下，既能使结构物周壁材料松散破碎，又能比空气爆破更有效的控制飞石、振动、噪音等危害效应。水中爆破时，炸药能量用于形成冲击波的能量约占总能量40％，保留在高压气团中的能量约占40，剩余20％的能量消耗于热能与声能之中。确切数值取决于炸药的品种和密度。,1、优点（1）不需要钻孔。节省钻孔的费用和作业时间，加快施工进度。（2）水介质的能量传递效率均匀，故炸药消耗量少，结构物容器破碎均匀。（3）安全性好。水压控制爆破的振动和噪音都很小，碎块的飞散距离近，同时炸药爆炸所产生的有毒气体和粉尘都很少。（4）药包个数少，大大简化了爆破网路。（5）水压爆破的费用低，一般为钻孔爆破施工费用的1/18～1/10。（6）改善了工作环境，降低了劳动强度。,（三）特点,2、缺点（1）受到水源的限制，即水源困难地方，难以实施水压爆破。（2）有时排水困难，易造成水患，造成不良影响（如因大量水泄出而影响工地的正常施工或影响居民生活等）。（3）堵水作业困难，需预先将漏水部位砌墙或其它材料堵住，以防漏水，且要求砌墙的强度尽量与结构物强度一致，有时因堵水不好而直接爆破效果。（4）对炸药及起爆器材和点火线路的防水要求很高，爆破器材在水中浸泡时间太久容易失效。,7.2装药布置,1、在同一容器的爆破体中，药包的数目应尽可能的少，壁厚相等材质相同的圆形、正方形建筑物，一般只需在中间布置一个药包，爆破时，构筑物周壁承受均匀荷载，从而达到良好的爆破效果。一般情况下根据容器体积V大小来确定药包个数（1）V＜1m3，N＝1个（2）V＝1～25m3，N＝1～3个（3）25m3≤V≤100m3，N＝2～4个（4）V＞100m3，通过设计确定。,2、药包间隔当构筑物的长宽比或高宽比大于1.2时，在计算爆破总药量后，应将总药量均分为两个或几个药包，其装药间隔应使结构物容器壁受到均匀的破碎作用，一般情况下a≤1.31.4hw（7－3）式中a------药包间隔；hw----药包中心至结构容器内壁的最短距离。,3、偏炸距离如果同一结构物容器的壁厚不等，或强度不同，或周围环境不同,爆破应布置偏炸药包，即将药包放置于壁厚或强度大或环境较好的一侧，结构物中心至偏炸药包的距离，称为偏炸距离，如图7-3所示。当δ1＞δ2时，偏炸距离为XR（δ1-δ2）/（δ1δ2）（7－4）R1RXR2RX式中X------偏炸距离；δ1、δ2------结构物容器两侧壁厚，δ1≥δ2；R1、R2------药包至两侧内壁距离；R------结构物容器中心至内壁距离。,4、药包入水深度欲爆结构物容器，原则上应充满水，药包入水深度最好在水深2/3处，即H1＝2/3H，一般不小于药包中心至结构物内壁的内壁距离hw。药包距结构物底板的垂直距离H2＝1/3H或H2＝1/2hw，如图7-4所示。5、预先处理结构物容器内的立柱。欲爆结构物容器内有立柱等非均质结构时，应在这些部位钻孔或用裸露药包将其预先爆掉。也可与水压爆破同时起爆。,6、药包形状选择在水压爆破施工过程中，多采用集中药包，然而国内水压爆破的实践，在非球形结构物中进行水压爆破时，使用集中药包存在的问题不少，其中较为突出的问题是被爆体受压不均匀，被爆体破碎不均匀，对长边与短边之比较大的结构物实施爆破时爆破效果更差。对比试验和实践表明，在水压爆破中，与集中药包相比较，柱状药包具有以下优点1、破碎块度均匀；2、破坏范围大，能量利用率高；3、飞石距离小，从而缩小了爆破安全距离。因此，在非球状结构物容器中，进行水压爆破时，柱状药包优于集中药包，因此，应优先使用柱状药包。但在球形或近球形结构物容器中，爆破时应首先选用集中药包。,7.3水压爆破参数的选择和计算,（一）注水深度hh≥0.9H（7－5）式中H--------被爆结构物的高度。（二）药包最小入水深度hmin（7－6）式中C---药包重量kg。当计算值小于40cm时，一律取40cm。（三药包个数N,（四）偏差药包当结构物的截面为长方形，而两侧的壁厚不相等时，可将总药量分为大小不相等的两个或两个以上的药包，等距分布。大药包装置在壁厚的一侧，这样布置的药包叫做偏差药包。偏差药包可按下式来计算,（五）药包分层当被爆结构物容器的高度H与半径R之比超过3时，即H/R3或其高度大于或等于3hw时，可沿它的垂直方向布置多层药包。1、当H/R＜3时，N1个。2、当H/R≥3时，一般在竖直方向设置两层或两层以上的药包，即N≥2个。用单层药包爆破，敞口容器结构，装药中心以上的水深H1与其壁面的距离R之间关系H1＞1.2R时，混凝土碎块一般不飞散。H1＜0.7R时，有混凝土碎块飞散。可通过调整装药沉入水面以下的深度控制碎块的飞散。,1、根据动量守恒建立的药量公式（冲量准则公式）水压爆破时，容器型结构在爆炸冲量下获得了动量，其材料质点便以一定速度运动，而发生位移，从而在材料内部产生了环向拉伸应力，当质点的速度达到临界速度时，材料内部的环向拉伸应力达到脆性材料的抗拉极限，则结构发生破坏。根据动量守恒定律，结构破坏所需要的动量等于水中爆炸的作用冲量。据此，建立药量、临界速度和结构尺寸的关系，经过简化并确定经验系数，得到如下公式式中C--装药量（Kg；δ--圆形容器结构的壁厚m;R--圆容器的内半径m;K--与材料性质、结构强度和破坏程度有关的系数，对砖K2～3，对砼K＝2～4，对钢筋砼K＝4～11；,（六）药量计算公式水压爆破的药量计算，目前还无统一的计算公式，多为经验公式，或半经验半理论公式,对于非圆形容器结构，引进等效半径和等效壁厚来代替，则上式可写成公式2、按等效静载建立的药量计算公式（半理论半经验公式）水压爆破使容器型结构周壁上的材料在爆炸冲量作用下产生位移，当位移的大小与某一静力作用下产生的位移相等（即等效）时，则这一静力是爆炸冲量的等效静载。据此，将动力破坏化为静力破坏，从而根据静力学理论，按等效静载的大小建立结构尺寸的关系式，经过推导、简化、确定经验系数，得出下面的量计算公式。,式中C--TNT炸药量kg；Kb--破坏程度系数，当要求表层砼出现裂缝并少量剥落时，Kb10～11；结构物局部破碎时，Kb20～22；要求完全破碎时，Kb40～44。Kg--动载系数，对混凝土Kg1.4，对钢筋混凝土Kg1.35。б--混凝土的静力抗拉强度，（N/cm2），查表3－8；Vf--混凝土的纵波速度（m/s），查表3－8;R--圆形容器结构内半径（m）;δ--圆形容器结构物的壁厚（m）。,公式3－88适用于薄壁圆筒，对厚壁圆筒用上式计算的药量就增大Ki倍，Ki称为厚壁圆筒修正系数，见表3－9。,3、根据截面积计算装药量的经验公式CfS式中C--梯黑炸药量（g）；f--破坏系数，混凝土为0.02～0.025；钢筋混凝土为0.03～0.033；S--通过装药中心水平面的槽壁断面面积（cm2）。4、根据壁厚和内半径计算药量的经验公式CK1K2δR2式中K1--与封闭状况有关的系数，开囗式为1.0～1.2，封闭式为0.7～1.0；K2--与材质状况有关的系数，砼为0.1～0.4，钢筋砼为0.5～1.0；δ--结构物的壁厚m；R--结构物内半径或短边长m。,5、根据注水体积的药量计算公式（1）CKδRrV2/3式中K--与炸药性能和爆破方式等因素有关的系数，使用2＃岩石硝铵炸药时，开口K0.1;封闭K0.08；δ--结构物厚度m；Rr--结构抗拉强度kg/cm2，如下抗压强度бT75100150200250300400抗拉强度Rr681216192125V------注水体积（m3）。（2）C＝KV式中K-----系数，砼为0.05～0.07kg/m3；钢筋砼为0.06～0.1kg/m3。,7.4、水压爆破的设计与施工,（一）水压爆破设计1、了解情况在确定采用水压爆破方案前，应了解和掌握以下问题（1）爆破体的结构，包括各部尺寸、材质、布筋情况，以及爆破体周围环境对安全的要求；（2）对破碎块度的要求以及其它施工工序的关系；（3）是否具备采用水压爆破的条件，即能否储水、水源条件及爆破后水的出路等；（4）采用水压爆破与其它方案相比，是否在安全上、技术上、经济上为最佳方案。,2、水压爆破的设计内容（1）合理布置药包。根据结构物的形状，确定采用集团药包还是柱状药包，是否分层装药，根据前述原则，确定药包形式和数量以及每个药包的位置。（2）计算炸药量，确定每个药包的重量.（3）如果待爆的结构两侧壁厚不等或一侧近距离有建筑物，应布置偏炸药包。（4）当结构物内有立柱等非均质构造时，应在这些部位采用钻孔或设置裸露药包，与水压爆破的药包同时起爆。,（二）水压爆破对爆破材料的要求1、炸药水压爆破使用的炸药，要求密度大和耐水性强。（1）炸药的密度通常要求炸药能沉入水底。一般化合物或胶质类密度为ρ01.3g/cm3，乳化炸药密度为ρ01.15～1.39g/cm3；当炸药密度ρ01时，应配以重物，将药包沉在水中。（2）炸药的耐水性炸药必须具备抗水性，尽量采用抗水炸药，如TNT、乳化炸药等。当采用非抗水性炸药时，必须采取严密的防水措施。防止水渗透到药包内，当药包入水深度大，时间长的情况下，应使用多层塑料袋包装炸药，一般情况下可在药包表面涂含沥青、石腊和松香的混合剂。,2、雷管（1）水压爆破对雷管质量的要求①具有良好的防水性能；②电雷管脚线具有一定的抗拉能力；③电雷管具有一定的抗冲击能力；水压爆破对导爆管的要求与对雷管要求相同。（2）对雷管的防水处理目前国产抗水抗拉和抗冲击的雷管品种很少，所以，水压爆破仍采用普通电雷管或导爆管雷管，这种雷管突出的问题是防水问题，普通雷管浸水两小时便拒爆，浸水3小时以上，拒爆率达100％。水压爆破时，药包入水深度不大，普通雷管可用塑料套防水，当药包入水深度比较大，可采用环氧树脂防水。（3）对线路防水处理采用电点火线路时，导电线绝缘性能要好，电阻要小，接头用防水胶布包缠几道，防止浸水。采用导爆索线路时，导爆索与火雷管连接处用防水胶布包缠，导爆索每端用胶布包缠，用云雀结连接在干线上。,（三）施工注意事项1、开创好爆破体的临空面水压爆破的构筑物，一般具有良好的临空面。但在某些情况下，如地下构筑物，一定要开挖周围的泥土和杂物，使爆破体露出临空面。否则会影响爆破效果。2、对结构物不拆除部分的保护与爆破体有联结而又不拆除的结构物部分，应事先切断联接杆件结构（如管道的不破碎部分，可采取填砂在爆破段的交界面预加箍圈或在容器内砌砖墙等方法）。3、结构开口的封闭处理采用水压爆破拆除结构物时，需要认真做好开口（如工事门、射击孔涵管的进出水孔等）的封闭处理，封闭应提前完成，要求做到不渗水和有足够的强度。封闭一是采用钢板加钢筋锚固在构筑物壁上，并用橡皮作垫层防漏水；二是可用砖石砌筑或用钢筋混凝土浇灌；三是可用木板夹填黄泥粘土或用草袋装土堆砌。,3、爆破体底面基础的处理水压爆破中，对爆破体底面基础有两种情况，一是不破坏，不清除；另一种是要求与上部结构一起清除。当底面基础不允许破坏时，水压爆破的药包离地面距离，一般不得小于水深的1／3，以1/3～1/2为宜。当底面基础要求与上部构筑物一起清除时，由于底面基础只有一个临空面，仅靠水中药包爆破不能很好地破碎。可考虑对底面基础钻孔，使钻孔爆破与水压爆破同时起爆。5、安全防护措施水压控制爆破的安全防护，主要是对飞石、爆破震动和结构物的储水和排水问题。为了防止个别飞石，应对爆破体进行覆盖或设排架、篱笆、钢丝网围挡。为减少爆破地震效应，除校核安全允许的一次最大药量外，可在爆破结构体附近挖防震沟或者采取微差起爆技术。为防止结构物中储存的水爆破后产生水患，特别是在容积大的结构物中爆破，更应引起足够的重视，事先做好水的排放准备。,