摘 要：爆破是利用炸藥在空氣、水、土石介質或物體中爆炸所產生的壓縮、松動、破壞、拋擲及殺傷作用，達到預期目的的一門技術。研究的范圍包括：炸藥、火具的性質和使用方法，裝藥(藥包)在各種介質中的爆炸作用，裝藥對目標的接觸爆破和非接觸爆破，各類爆破作業的組織與實施。文章發表在《商品混凝土》上，是高級政工師論文發表范文，供同行參考。
關鍵詞：尾水河床;水下控制爆破;淺孔爆破
裝藥在空氣中、水中爆炸作用的理論基礎是流體動力學。對于球形、圓柱形和平板狀裝藥，爆炸荷載通常只按一維問題考慮。空氣中接觸爆破，研究裝藥爆炸后爆轟波作用于緊貼固壁的壓力和沖量。空氣中非接觸爆破，研究裝藥對不同距離目標的破壞、殺傷作用。水中爆破，主要研究沖擊波、氣泡和二次壓力波對目標的破壞作用。
1. 引言
位于下游干流上某水電站是一座低水頭徑流式電站，廠房為河床式，為了提高機發電效益，本文結合了在某電廠用爆破法疏挖尾水河床的成功實例，利用鉆孔爆破法對水下爆破進行施工，分別介紹了在該工程中進行水下爆破施工的施工工藝流程、爆破參數的設計以 及水下爆破安全校核方面的內容，可供類似爆破工程借鑒。結果表明，爆破后，巖石破碎塊 度理想，水下清渣順利，對閘門及周圍建筑物無影響。文章發表在《》上，是建筑工程師論文發表范文，供同行參考。
本文從位于下游干流上某水電站是一座低水頭徑流式電站，廠房為河床式，設計裝機容量 3×1.8 萬 KW，汛期電站存在大壩溢流問題， 運行表明，廠房尾水位高于設計原尾水位， 嚴重影響機組出力和發電效益，經分析論證，擬進行尾水渠疏挖改造。
工程項目和工作范圍：本次疏挖工程由兩部分組成：拆除尾水渠右側部分砼導墻，該 導墻長約 45m，墻頂高程▽52.0 m，厚 1.5 m，分上下兩段，每段長約 22.5m，拆除伸縮縫 下游側的一段，拆至高程▽45.0m;疏挖導墻內渠底和導墻下游約 100 m 范圍內的河床，從 上至下疏挖寬度為 45～70 m，疏挖后底高程約為▽43.0～▽42.5 m，但不高于▽43.0 m。該 段疏挖河床大部為板巖，部分為砂卵石。
爆破和疏挖工程施工要求：本工程施工過程中，由于正直電廠 2#機組大修，機組流道 中沒有充水，因此，設計中應考慮水下爆破施工可能對機組檢修閘門造成的影響。施工中提 高爆破效率，降低爆破震動和飛石對附近建筑物的破壞影響，是影響工程施工進度和安全的 關鍵所在。
2. 水下爆破施工
中國發明火藥以后，從10世紀開始就在戰爭中應用,13世紀開始用于軍事爆破。如金天興元年(1232)蒙古軍隊圍攻金朝南京(今河南開封)時，用牛皮洞子(即轒輼車，以生牛皮制成的形似小屋的一種攻城器具)掩護士兵到城下掘龕和攻城。守軍曾以鐵繩懸震天雷(內裝火藥的鐵罐)垂于城下,爆破牛皮洞，殺傷攻城的軍隊。1453年，土耳其人奪取君士坦丁堡時曾采用坑道爆破法炸毀了堅固的城墻。1552年俄國人圍攻喀山，中國明崇禎十五年(1642)李自成率領的農民起義軍圍攻開封時，都曾采用過這種爆破方法。崇禎十六年焦勖編纂的《火攻挈要·鰲翻說略》，就是這一時期運用坑道爆破的經驗總結。直到19世紀中葉，黑火藥在世界上仍是用于軍事爆破的唯一炸藥。
根據信息論的觀點，根據以往類似工程經驗和投入工程水下鉆爆機械設備力量綜合考 慮，對水下爆破選用鉆孔爆破法施工。其施工工藝流程如下：
爆破設計→錨定鉆孔作業平臺→移機就位→確定孔深→套管護孔→鉆孔→成孔沖洗→
測量驗孔→裝藥→連線→平臺撤離→起爆信號→起爆、震動監測→爆破效果檢查→解除警戒
施工中的幾項主要技術措施分述如下： 鉆孔作業平臺設計
制作浮箱式簡易起升鉆爆作業平臺船(16 m×6 m)。作業平臺采用鋼體浮箱結構，兩浮 箱間距 5 m。浮箱內徑 Φ1 100 mm，單長 12 m，扣除浮箱、平臺鋼結構自重，浮力約為
15t。通過槽鋼、工字鋼將兩浮箱焊接為承載鉆機及附屬設備的船體[2]。潛孔鉆鉆機由腳手 架鋼管鉸接固定在平臺上，組成鉆機作業平臺。浮箱兩側各向外伸出 0.5 m，另外焊接兩個 小平臺，可供 4 臺 KQ-100 型潛孔鉆機工作之用。為加快鉆機就位速度，鉆機平臺可沿槽鋼 軌道滑動移位(圖 1)。
測量定位后，采用 8 只鐵錨及 100 m以上的錨繩，由機動小駁船牽引到達爆破區域后，
依靠船上人工收縮錨繩配合準確就位。
利用 5t手拉葫蘆人工控制將 4 根立柱(Φ240mm)沉入河底，使鉆孔平臺升起基本脫離 水面，此時整個鉆孔平臺上的荷載完全支承在 4 根鋼管立柱上。鉆孔施工時，不會受到波浪 起伏的影響，保證成孔質量。鉆孔平臺移位時，先收回立柱，使鉆孔平臺浮在水面上，此時 通過拉動錨繩將平臺移到下一鉆孔位置施工(圖 2)。
鉆孔設備及爆破器材的選擇
(1)鉆孔設備的選型
由于水下鉆孔爆破，加之水面上的限制，選用 KQ-100 潛孔鉆機鉆孔，孔徑 Φ90 mm。
(2)鉆孔附屬機構
水下爆破條件采用垂直鉆孔作業。鉆孔機具選用 KQ -100 型潛孔鉆，，藥卷為 Φ70 mm， 炸藥選用抗水性能良好的乳化炸藥。為保證鉆孔后的裝藥和清孔，在鉆孔之前，先將 1 根下 端帶有環形(鉆徑 Φ117 mm)的中空套管鉆透覆蓋層(淤泥層)，并鉆入基巖一定深度，然后 在套管中下鉆桿，在基巖中進行鉆孔。為確保開挖達到設計深度，鉆孔應有一定的超鉆深度， 超鉆深度取 1. 0～1.5 m，即實際鉆孔深度為 1.5 m～4.5 m。
(3)爆破器材的品種選取。
選用具有防水性能良好的乳化炸藥，裝入 Φ80mmPVC 管中。非電雷管用“雙高”雷管。 起爆網絡采用孔內高段位、孔外低段位毫秒微差復式起爆網絡，以確保傳爆的準確性。為確 保安全，用粗砂將炮孔堵滿，防止沖炮。在每只爆孔孔口用砂袋封口覆蓋，砂袋系一浮球露 出水面，其作用:①作為爆破孔位標記，便于集中裝藥;②裝藥后便于連接導爆管腳線沒， 形成起爆網絡。
(4)導爆管的放置。 在水中放置浮胎，使其固定地飄浮在水面上，將“每船同排”的導爆管按綁在一只輪胎上，
按照“從后到前的順序”將輪胎上的導爆管用“同段”非電雷管連接起來，為了不使傳爆雷管將 其他導爆管炸斷造成拒爆現象，連接時應將雷管置于浮胎上面，并用泡沫盒包住扎緊，不能 浮在水面隨波漂移[3]。
爆破區域的劃分
爆破的分區是根據施工工藝和安全的角度等進行考慮的,共分五個大區，每個大區又從
左至右均分為四個小區，共計 20 個爆區。 布孔方式和孔網參數[4] 水下炮孔布置原則上越簡單越好。介于本工程水下爆破為中深孔開挖，采用矩形鉆孔排 列方式，由于孔深相差較大，故不同的部位孔網參數也相應發生改變，即孔距 1.5 m～3.0 m， 排距 1.0 m～2.5 m，最小抵抗線為 1.0 m～3.0 m。
裝藥量計算 炸藥單耗采用廣泛使用的瑞典設計方法
q ? q1 ? q2 ? q3 ? q4
式中，q1—基本炸藥單耗，是一般陸地梯段爆破的 2 倍;q2—爆區上方水壓增量，q2=0.01h2; h2—水深，m;q3—爆區上方覆蓋層增量，q3=0.02 h3;h3—覆蓋層(淤泥或土、砂)厚度， m;q4—巖石膨脹量，q4=0.03 h;h—梯段高度，m。
為計算炸藥單耗，以炮孔直徑 φ90 mm，孔深 3.0 m，水深 5 m，垂直孔，藥卷直徑 φ70
mm 為例計算。
一般的梯段爆破炸藥單耗為 0.45 kg/m3，則
q1=0.9+0.1=1.0 kg/m3，則
q=1.0+0.01×5+0.02×1+0.03×3=1.16 kg/m3
輔助眼的裝藥量為 4 kg，裝藥長度為 2 m。
起爆網絡設計
采用電雷管起爆法起爆。即用導爆管并串聯網絡，采用 1 段非電雷管將各個炮孔內雷管 連接起來，為確保每個孔的準爆，每孔裝 4 發非電雷管，實現交叉復式爆破網絡，見圖 4。
20世紀80年代中期以后，爆破技術的發展趨勢主要是：進一步研究炸藥的爆轟機理和介質破壞機理，炸藥對各類結構物的爆炸作用,以不斷提高爆破效果;根據工程條件，研究建立各種數學模型，運用電子計算機計算爆破參數，逐步實現優化方案設計。研究實施爆破中提高炸藥能量的有效利用率，最大限度地減弱其危害作用。研究將微電子技術用于爆破技術，滿足適時和延期爆破的要求，以獲取最佳效果。在軍事爆破方面，針對現代戰爭的特點，將著重研究野戰條件下實施快速爆破作業的各種方法，建立相應的爆破器材系列;研究核爆破在工程保障中的應用。
3. 水下爆破安全校核
水下爆破所產生的危害表現為爆破地震效應、水中沖擊波效應、空氣沖擊波效應和水面 波浪效應[5]。個別飛石和空氣沖擊波的安全校核計算如下。
一般爆破飛石安全距離計算
R=20n2W，m
式中，n—爆破作用指數;w—最小抵抗線，m;R—飛石距離，m。該工程n=0.75，W=3.0，
則 R=33.75 m。爆區離 2#機組閘門的最近距離為 27 m，因是水下爆破，考慮到水的因素， 飛石不會對此有影響。
爆破振動速度計算
V=K(Q1/3/R)α，cm/s 式中，V—介質質點振動速度，cm/s;Q—裝藥量(齊發爆破的總藥量;毫秒微差爆破或秒差 爆破時取最大一段裝藥量)，kg;R—爆源至被保護物的距離，m;K—與介質性質、爆破方 式等因素有關的系數;α—與傳播途徑和地質地形等因素有關的指數。經計算所得:Q=50 kg; 根據相關工程類比取 K=25.3;α=1.5，爆破震動在距爆區 30 m 處的振速為 1.08 cm/s。滿足
《爆破安全規程》要求。 水中沖擊波涌浪
由于離閘門 5 m 的半徑范圍需構筑一安全防護簾，用數個直徑為 75 mm 的鋼管，間距為 1 m 在此范圍內均勻固定在基巖上，再用荊芭和草簾從下到上固定在所形成的鋼管上，以 此保護閘門。對其它需要保護的也采取相關的措施。
4. 爆破效果
爆破后，巖石破碎塊度理想，水下清渣順利;經檢驗，對閘門及周圍建筑物無影響。
參考文獻
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[5] 王德勝，龔敏.露天礦山臺階中深孔爆破開采技術[M]. 北京：冶金工業出版社，2007：44-65.
[6] 汪旭光，于亞倫，劉殿中等. 爆破安全規程實施手冊[M].北京：人民交通出版社.2004：59-74.
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