水下爆破

水下爆破（1）第一节水下爆破特点与分类水下爆破是指被爆岩体上部有水介质覆盖的爆破。

与一般土岩爆破作业比较，因为多了中间介质水的影响，其中钻孔、装药、起爆方法都变得复杂。

我国自解放以来，水下爆破技术发展很快。

长江重庆至宜昌段号称天险的川江航道，滩险流急，暗礁密布。

经过川江航道部门采用水下裸露药包法炸除了数以一百万立方米计的水下礁石，大大改善了通航条件，创造了多种水上投放药包的裸爆施工工艺。

随着陆上爆破技术的发展，水下钻孔爆破技术也得到了长足发展，长江重庆航道工程局经过五十年的探索，成功地解决了定位、钻孔、装药起爆、安全防护等一系列问题，创造了一整套水下钻孔爆破、裸露爆破的先进经验和施工工艺。

20 世纪80 年代后期，中国科学院力学所经过多年探索和实践，发展了一种全新的软基处理技术用于构筑防波堤和港口围堤，并取得发明专利，进一步开拓了水下爆破的应用领域。

水下爆破的作业方式和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。

但由于中间介质水的影响，与一般土岩爆破作业比较，施工难度要大得多。

对一个水下爆破工程，应当根据工程量大小、周围环境、工期要求、施工机具等情况综合考虑。

选择何种作业方式和钻孔设备，选用爆破器材及装药、起爆方法等。

一、水下爆破的特点1、爆破器材选用方面水下爆破的施工作业条件比一般陆地爆破要艰巨、复杂。

在爆破器材运输、装药、连线中必须确保在水面及水下恶劣环境中的工作人员安全。

不能像陆地爆破那样采用敏感度高的炸药。

而宜采用安全度大、威力强的乳化炸药，并要求有良好的抗水压性能及采取相应的抗浮措施。

若条件不许可，只能采用陆上常用的普通爆破器材时，要采取严格的防水、耐压措施。

2、爆破参数选择方面水下爆破产生的岩碴利用水流作用冲走或利用水下专用清碴设备清除，对岩碴碎块的粒度要求比陆地爆破更为严格。

在水中爆破岩体的豉胀、移动都必须对静水压力作功；爆破冲击波在与水面接触面上产生能量损耗，抛掷岩石必须克服水的正面阻力和粘滞阻力作功，水下施工误差也比陆上大，这些原因，使得水下爆破所需的单位耗药量常大于陆地爆破，孔距、排距比陆地爆破要密，且不宜采用过大的爆破作用指数。

3、爆破施工方面必须考虑水深、流速、风浪的影响，特别是在航道内施工，既要保证施工设备安装架设的安全可靠，又要保证移动撤退时的轻便灵活，还不能影响通航。

水下爆破施工工序比陆上要复杂的多，且施工需要专用设备，一旦发生瞎炮，比陆上爆破更处理。

因此，施工操作要特别仔细、谨慎。

置于水环境中的炸药和起爆装置易受到损害，要求水下爆破施工各环节安排紧凑，能在较短的时间内完成装药、爆破。

水下爆破施工的困难有：（1）定位、定线困难。

由于水流和浪潮的影响，特别是水的能见度很低，在水下岩面上准确地定出药包位置，并在施工中严格控制定位准确性，比陆上要困难得多。

尤其是水底钻孔爆破施工，若钻孔位置出现过大的偏差，很可能在钻后一排孔的时候，引起前排药包爆炸；或者使两孔相距过近，引起殉爆。

这将产生严重的安全事故，危及施工人员的生命安全和设备安全。

（2）钻孔和装药困难。

在水下钻孔爆破施工中，虽然可以利用钻孔工作船或工作平台在水面上钻孔，但由于水流和浪潮影响，很难控制钻孔位置在规定的偏差范围内。

装药工作也往往由于药包的防水装置，加重物和泥沙等在钻孔内的沉淀物而影响装药密度和长度，从而降低爆破效果。

4、爆破有害效应影响大，涉及面广水下爆破产生的地震波要比陆上爆破大得多，而且水底任一质点的振动还会受到水冲击波的影响。

所以水下爆破产生的破坏作用有时是水冲击波和地震波共同引起的。

水下爆破施工区附近的建筑物，特别是水中建筑物、生物及水面船舶都必须有一定的安全距离，或采取可靠的防护措施。

二、水下爆破根据其处理对象及作业方式不同一般分为：裸露爆破、钻孔爆破、硐室爆破、软基处理爆破、水下沉船沉物处理爆破。

水下爆破（2）第二节水下爆破设备水下爆破因水介质的存在，爆破施工作业中的设备也就比一般的土岩爆破要求得高，根据工程量大小、工况条件、工期要求、作业方式的不同而配置不同。

这就要求施工单位根据本单位的现有能力，充分考虑以上各因素后，根据施工经验选配最优设备进行施工作业。

一、水下钻孔爆破1、设备配置（1）水深满足大型施工船舶要求，工程量较大钻爆（平台）船、拖轮、锚艇、交通艇、挖泥船、石（泥）驳（拖驳或自航）（2）水深不满足大型施工船舶要求，工程量较小组装浅水作业船、拖轮、锚艇、交通艇、组装挖泥船、石（泥）驳（拖驳或自航）（3）水深不满足大型施工船舶要求，航宽较窄自航钻爆船（钻挖合一自航船）、交通艇、自航挖泥船、自航石（泥）驳2、测量仪器GPS或经纬仪（全站仪）、水准仪。

二、水下裸露爆破1、设备配置定位船、投药船、拖轮、锚艇、交通艇、挖泥船、石（泥）驳（拖驳或自航）2、测量仪器GPS或经纬仪（全站仪）、水准仪。

水下爆破（3）第三节爆破施工方法一、水下钻孔爆破水下钻孔爆破，是通过水上钻爆船（驳）或工作平台，配以破套管穿过水层对水下岩石进行钻孔，在船上或平台上进行装药、堵塞、联线、起爆等作业，进行水下爆破开挖的一种爆破方法。

水下钻孔爆破法是水下工程爆破中应用范围最广的一种形式，可用来破碎水下岩层、大孤石、暗礁，以加深、整治航道、港口；炸通水下建筑物的取水口、引水渠预留的岩塞、岩埂；拆除水下临时或废弃的大型、厚壁结构物；解体打捞及清除障碍物等。

目前在内河、沿海均已推广使用，成为了水下炸礁的主要作业方式。

1、特点（1）优点：爆破效果好，开挖厚度大，岩石破碎均匀，爆破有害效应相对较小。

（2）缺点：水上作业船舶设备较多，施工工艺相对比较复杂。

（3）应用范围：凡有条件使用钻孔爆破的水下爆破工程。

2、施工顺序水下钻爆应按开挖断面和船位有序地进行。

一般是由下向上，由外向内，由深而浅分段进行。

有时根据施工水深、工况及工期要求可以改变施工顺序。

合理科学的施工顺序是按期或提前完工的有利保证。

3、施工工艺（1）钻爆船定位水下钻孔是通过水上钻爆船（驳）或钻爆平台配以套管穿过水层对岩石进行钻孔，船与平台必须依靠钢缆和桩定位。

对于钻爆船，为便于移船和定位，同时确保临近航道的正常通航，可在其上游抛倒“八字”主缆，两侧抛开锚，通航一侧用锚链沉入水底，使其有足够的水深过船，以便施工通航两不误。

钻爆船布线应尽量多覆盖钻爆区，作到机动灵活，缩短移缆周期，提高工效。

在钻进过程中因受水流、风浪、潮汐等影响，船体的位移量不宜大于10cm ，以减少钻进中出现导管和钻具倾斜、折断及丢失的现象。

在无GPS的情况下，定位前应在岸上设置纵横断面标，定位时根据设置的标位，布设主缆和边缆，根据标位初定船位，然后用全站仪精确定位。

（2）钻孔目前水下钻孔的钻机多采用风电（冲击和排碴用高风压、旋转用电）和液压风动（冲击和排碴用高风压、旋转用液压）两种。

钻机在钻爆船设置的轨道上移动进行钻孔（根据设计的孔距移动），一次钻至设计深度（包括超钻深度）。

钻孔采用“一管一钻”法，即钻孔前先下套管，再从套管中下钻具进行钻孔。

钻孔为避免泥砂及石渣淤孔，钻孔过程中边提升钻杆边送风吹渣进行反复洗孔，以便钻孔中的碎渣排出孔外。

钻孔至设计深度即可拆卸钻具，然后进行炮孔检查及装药作业。

见（图一）钻机钻孔示意图。

（3）装药及堵塞为防止泥沙和石渣淤孔，钻孔完成后应立即装药。

装药前，先检查孔壁的质量和孔深。

当孔深h小于4米时，使用1个起爆体起爆，当孔深h大于4米小于8米时，使用2个起爆体起爆，孔深h大于8米时，用3个起爆体起爆。

装药时采用装药杆将炸药推送至孔内，确认炸药装填到位后采用碎石进行炮孔堵塞，并保证堵塞长度不小于0.4m，不大于0.8米。

见（图二）装药结构示意图。

起爆体：起爆体用乳化炸药，起爆体长0.5米，其直径为80mm。

每个起爆体中使用两发雷管。

（4）联线及起爆当一排孔施工作业结束后，对本排施工的所有的孔进行串联，当排数达到设计排数时，联接主线准备起爆。

将船移动至安全距离范围以外，并向施工区域上下游派出警戒船，按规定发出信号，确认安全后起爆。

4、爆破参数水下钻孔爆破参数包括孔径、孔深、超深、孔排距和单耗。

（3）孔距a 和排距b当炸药性能一定时，对各种基岩有一个合理的炸药单耗，在给定孔径条件下，每个炮孔有一个适宜的负担面积。

S = a×b b =（s/m）1/2式中：S ―面积，m2；a ―孔距，m ；b ―排距，m ；m ―密集系数。

根据施工经验，通常选用的孔距、排距与施工工况、地质条件及清碴设备的清碴能力密切相关。

清碴设备是2m3的挖泥船一般孔距取1.5～2.5米，排距取1.5～2.0米；清碴设备是4m3的挖泥船一般孔距取2.5～3.0米，排距取2.0～2.5米；在实际施工中要根据试爆情况及时修正孔排距。

（4）钻孔深度H 和超钻深度△ h水下爆破因其施工的复杂性，考虑到二次爆破成孔较困难，在港口航道整治工程中的水下开挖不进行分层爆破，在施工中应一次钻至设计深度。

为了保证设计深度内岩体均匀破碎，不留根底，钻孔应有一定的超深，以克服底盘岩石的夹制作用。

超深值选取过大，将造成炸药和钻孔的浪费，形成部分废方；超深值不足，将产生根底或抬高底部高程，为达到设计要求，必须进行二次爆破。

考虑到水下钻孔爆破作业困难，效率低，其超深值一般较陆域大。

水下深孔台阶爆破，根据经验，通常按△ h = ( 0.8～1.2 ) W 计算，最少不小于0.8m 。

根据岩石等级和台阶高度一般选取1.0～2.5米。

钻孔深度H 按下式确定： H=H0＋△h式中：H0―设计开挖深度，m；5、水下钻孔装药量计算首排孔单孔装药量可按下式计算。

Q = 0.9qabH式中：Q ―炮孔计算装药量，kg ；q―水下钻爆单耗值，kg/m3b ―排距，m ；a ―孔距，m ；H ―钻孔深度（包括超深值）, m 。

与首排孔相邻的后排孔装药量计算式为Q = qabH6、微差时间微差间隔时间可采用经验公式计算：Δt=KpW（24-f）式中：Δt——微差时间，ms；f——岩石硬度系数；Kp——岩石裂隙系数。

裂隙少时Kp取0.5，裂隙中等时Kp取0.75，裂隙发育时Kp取0.9。

微差爆破时间间隔一般为50~75毫秒，爆破时炮孔逐排顺序起爆。

由于前排炮孔爆破后的岩块对后排岩块的抛出起了阻碍作用，采用合适的微差时间间隔，使后排爆起的岩块与前排爆起的岩石相互碰撞，增加岩石破碎度，而且前排孔爆破后，为后排孔提供了自由面，提高了爆破效果。

此外，采用微差分段爆破，避免了爆破引起地震波迭加，有利于减小震动效应。

在实际施工中采用跳段使用雷管达到微差间隔的效果。

二、水下裸露爆破水下裸露爆破是将炸药按设计药量经过加工后，安放在水下被炸物的表面，四周以水覆盖进行爆破的一种施工方法。