水下爆破

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。

（1）单位炸药消耗量q在实际施工中，影响单位炸药消耗量的因素很多，主要有岩石的强度、炸药种类、自由面条件、施工条件、装药方式、水深和挖泥船清碴能力等。

一般的资料认为水下钻孔爆破炸药单耗由以下几部分组成：q = q l+ q2+ q3 + q4式中： q l―基本单耗；q2―爆区上方水压增量；q2＝0.01h2；h2 ―水深，m；q3―爆区上方覆盖层增量；q3＝0.02h3；h3―覆盖层（淤泥或土、砂）厚度，m；q4―岩石膨胀增量；q4＝0.02h；（2）孔径水下钻孔爆破的孔径，主要取决于钻机型号。

水上作业钻孔困难，一般尽量采用较大孔径，以减少钻孔数量。

航道部门常用的钻机类型CQ－150、SWDW165等。

孔径一般为105mm和110mm两种。

（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。

这一方法虽然炸药单耗量大、能量利用率低、成本高、工效低，但因设备简单、操作方便、机动灵活、适应性强等特点，曾被广泛采用。

当钻船因流速过大，流态紊乱，或因航道狭窄及其它原因无法定位施工或让航时，仍可采用此法施工。

1、应用范围水下裸露爆破通常应用在工程量规模小，工点零星分布，开挖深度不大（小于1.5米）的情况。

在下述应用范围，水下裸露爆破可取得较理想的爆破效果。

（1）爆破水下孤礁或面积不大、炸层不厚近旁有深潭的暗礁；（2）受水流、地形、设备等影响，不能采用其它方法施工时；（3）大块石的二次破碎，清炸浅点，引爆钻孔盲炮；（4）配合挖泥船疏浚，松动爆破紧密的砂卵石；（5）其它特殊爆破，如物探爆源，水下地基夯实爆破、清除废弃桥墩水下部分的圬工等。

2、药量计算及间排距选择（1）炸礁Q=KV式中：Q ―总装药量，kg ；V 一礁石总体积（包括超挖部分），m3；K ―系数，一般为5一10kg/m3；礁石小、流速大、投药方便时取小值，反之取大值。

按礁石体积计算所得的总药量可分成若干药包，放到礁石的不同部位同时施爆。

礁石自由面多，从上式可知，Q 与p3成正比，一次开挖深度增加，药包重量将迅速增大。

大药包投放操作困难，水中冲击波对周围环境和水中生物的影响较大，且也不经济。

所以开挖深度较大时，宜采用分层爆破。

分层厚度应考虑岩石层理、清渣设备（斗型斗容）、水深和地形等条件，一般取0.5～1.0m。

3、施工工艺（1）药包加工一般情况下，把药包加工成1∶1.5∶3的长方体，水下裸露爆破最好采用乳化炸药，在制作药包时可将经检查的2 发雷管直接插人药包中。

根据炸深要求，可加工成8 、12、16、20、24kg 药包。

并在药包的两端加配重，配重可就地取材，采用块石或砂石。

配重的质量应根据流速确定，配重重量应是药包重量的2～5倍。

（2）药包投放水下裸露爆破的成败关键是如何在指定的施工地点正确无误地投放药包起爆。

水下投放敷设药包应根据水深、流速、流态、工程量大小及通航条件等情况，采用不同的投药敷设方法。

①岸边直接敷设法当水深较浅，爆破区靠近岸边，能从水面看清拟炸目标时，可从岸边通过斜坡平台滑放，或用提绳投法、竹杆滑投法、绳杆结合的吊投放法等投送药包。

②潜水敷设法水深3m 以内，流速小于0.5 m/s 时，对于零星分布的少量块石或孤石，可采用潜水员入水敷设药包，其潜水效率与作业条件有关。

③沉排法在岸边架设滑道，在滑道上绑扎竹排架，将药包按设计间距排列在木排、竹排或尼龙框上，形成网状。

通过滑道把排架排入水中，用船拖至爆区，配上重物将排架投入沉到水中固定高度。

④船投法大面积或大量水下裸露爆破工程，宜用船投法。

大型山区河流，河道较宽可用机动船投药；中小型河流，因航道条件较差，多采用非机动船投药。

非机动船投药，能在任何急流险滩或滑坡河流段施工。

作业时配25～30t 非机动船作定位船，船上装有小型柴油机作为定位抛锚和施绞投药船用，设有专用爆破室，并配备有扩大器、对讲机等通讯工具和爆破仪表。

投药船选用5～8t 小驳船，船尾配有人力舵，中舱两舷设翻板，板长5～6m ，宽0.3m ，厚度0.04m , 用铰链与船体连接，船上配有测深仪、对讲机、GPS等仪器和通讯设备。

并配有机动船负责交通、安全和送药包。

定位时，用机动船拖带定位船在炸区上游锚泊定位，一般用主绳和左右边绳锚泊在施炸区上游70～120m 处。

定位船根据投药船炸礁的需要，负责上、下、左、右移位，使定位船与投药船始终固定在被炸礁石的同一流线和断面上。

投药船每投放完一船次药包，有定位船将其上绞至定位船附近，然后起爆。

⑤绳递法绳递法又称空中吊炮法，通过跨河缆投放药包。

其方法主要是在陡崖狭窄的急流河段，船只无法到炸点投药时，可在离炸点20～30m 的上游河面上，用钢绳横架一根跨河绳，绷紧后，套上铁环，铁环上系一根拉绳至两岸，便于牵引铁环左右移动。

用尼龙绳或钢丝绳穿过铁环，拉吊药包，称药包主绳。

在药包的捆绑绳上，拴几根拉绳至两岸，用来调整药包投药的准确性和使药包紧贴礁石，称药包脚绳。

2001年砻龙江在施工时发生滑坡，堵塞河段，流速大，水深浅，利用吊绳与自制简易无人自动投药船完成了水下疏炸。