控制爆破技術課件

控制爆破技術

工程技術學院土木工程教研室

第一章緒論

第一節(jié)控制爆破的發(fā)展簡況

   一、初期

          二次大戰(zhàn)后，日、德等國為拆除戰(zhàn)爭遺留的廢棄建筑物和構筑物。采用了了一些屬于控制爆破的技術措施。

  二、中期

        六十年代，美、日、瑞典、丹麥等國已將控制爆破應用于城市建筑物、橋墩、基礎的拆除、隧道的開挖和公路的改建等工程中。

 三、成熟期

       七十年代，控制爆破在破碎機理、所用能源、施工技術與實際應用等方面都有很大程度的發(fā)展。

近年來，控制爆破應用范圍越來越大，它已被應用到拆除超級高大建筑物和結構復雜的構筑物、開挖隧道、清除近岸礁石百噸級以上地定向拋擲爆破、搶救地震后的受難人員等方面。

我國在控制爆破的研究和施工方面，居世界先進國家之列。

早在抗戰(zhàn)時期，利用已控爆技術炸毀敵方工事；

解放后，1973年，北京鐵路局采用拆除了舊北京飯店2200m2的鋼筋混凝土結構的地下室，保證了周圍建筑物交通和人員的安全；1976年，解放軍工程兵工程學院運用控爆技術拆除了天安門廣場兩側總面積達1.2萬m2的三座大樓；八十年代第一個春天，我國將控爆技術應用到疾病治療------爆破拆除膀胱石

第二節(jié)  控制爆破的定義和要求

 一種看法是，城市爆破或拆除爆破；

另一看法是，光面爆破、預裂爆破也稱為控爆；

控爆和常規(guī)爆破區(qū)別：

常規(guī)爆破一般不考慮爆破方向、范圍、空氣沖擊波和飛石等危害等，而控爆則不然。

定義：根據工程要求和爆破環(huán)境、規(guī)模、對象等具體條件，通過精心設計，采用各種施工與防護等技術措施，嚴格地控制爆炸能的釋放過程和介質的破碎過程，既要達到預期的爆破破碎效果，又要將爆破范圍、方向以及爆破地震波、空氣沖擊波、噪音和破碎無飛散等的危害控制在規(guī)定的限度之內，這種對爆破效果和爆破危害進行雙重控制的爆破，稱為控制爆破。

對控制爆破的要求：

破碎程度的要求：“碎而不拋”或“碎而不散”甚至“寧裂勿飛”；

破壞范圍：必須嚴格控制破壞范圍與設計尺寸相符，其誤差不得超過設計規(guī)定值；

拋擲或塌倒方向：必須嚴格符合預先指定方向；

爆破危害：必須將爆破地震、空氣沖擊波、噪音和飛石的危害作用嚴格控制在允許范圍之內。

  第三節(jié) 控制爆破的基本類型

 一、三定控制爆破：定向、定距和定量的控爆，常用于定向爆破筑壩；

 二、四減控制爆破：減少爆破地震、空氣沖擊波、飛石和噪音的控制爆破；最終目的：四無爆破。

 三、成型控制爆破：爆破后被爆介質形成一定的幾何形狀和尺寸的控制爆破，飾面石材和寶石開采；

 四、光穩(wěn)控制爆破：爆破后原巖體的切割面具有一定的平整度以及能保持原巖本身穩(wěn)定性的控制爆破，露天礦邊坡、路塹、隧道等光面爆破；

 五、拆除控制爆破

1、大型塊體的切割爆破 ：橋梁、墩臺、碼頭船塢、樁基；  

     2、鋼筋混凝土框架結構的拆除；

  3、建筑物、構筑的拆除：樓房、煙筒、水塔。

   4、金屬結構物拆除：橋梁、船舶、鋼柱等

   5、高溫凝結物拆除：煉鋼爐；

   6、地坪拆除：混凝土路面、地坪、飛機跑道；

   7、其他工程的拆除爆破。

 六、聯(lián)合控制爆破：成型控爆、光面爆破屬于改善爆破質量方面的控爆；而減震、減沖、減飛和減音控爆則屬于減小爆破危害方面的控爆；而實際爆破工程中，很多均需要二者的結合。

 七、特殊控制爆破

   1、拋松控制爆破

   2、高溫控制爆破破

   3、水下巖塞控制爆破

   4、醫(yī)療控制爆破：爆破拆除膀胱結石

  5、急救控制爆破：緊急情況下救生筏打開、地震救災等；

   6、疏松控制爆破：管道、河道疏松等。

第二章 控制爆破基本原理

 第一節(jié) 等能原理

定義：使介質只產生一定寬度的裂縫或原地松動破碎，而無剩余的能量造成危害。-----等能原理。

單位爆炸能A可用下式計算：

            A=Qv(1-T2/T1)  J/kg

  式中：Qv----單位炸藥爆熱，j/kg;

           T1----爆炸反應終了瞬間爆炸氣體的溫度；

           T2----爆炸氣體膨脹后的溫度。

如果設介質裂紋表面能為Ф，則裂紋擴展單位面積所需能量2 Ф，若介質破壞后形成的裂紋表面積為F,則需的能量總和為：2F Ф。

        

等能原理可用下式表示：

          Q.Qv?（1-T2/T1)=2 ФF

    式中： Q-----炮孔裝藥量， kg;

                 ?-----爆炸能量利用系數(shù)。

 第二節(jié) 微分原理

控制爆破的微分原理是將爆炸某一目標所需的總藥量進行分散化與微量化處理的原理，即“多打眼，少裝藥”；換言之，它是將總裝藥量“化整為零”合理地微量地裝在分散的炮孔中。

微分原理廣泛用于市區(qū)內的建筑物的控爆拆除，天安門廣場兩側，總建筑面積達1.2萬米2的三座鋼筋混凝土大樓的控爆拆除，就是運用微分原理的一個典范實力。將重達439kg的總炸藥量分散地裝在8999個炮孔中，平均每孔裝藥量為48.8g，有效地控制了爆破的危害作用。

         第三節(jié) 失穩(wěn)原理

運用控爆技術將承重結構的某些關鍵部位爆松，使之失去承載能力，同時破壞結構剛度，建筑物或結構物在整體失去穩(wěn)定性的情況下，在其自重作用下原地坍塌或定向傾倒，這一原理成為失穩(wěn)原理。

根據上述失穩(wěn)原理，設計和施工時應當遵循下述幾點原則：

1、鋼筋混凝凝土整體框架結構的控爆拆除方式可分為：

原地坍塌

折疊坍塌（傾倒）

定向倒塌

其共同特點是：均須形成相當數(shù)量的鉸支和傾覆力矩。

鉸支是結構的支撐立柱某一部位受到爆破，從而失去其支撐能力所形成的。

對于素混凝土立柱，一般只需對立柱的某一部位進行爆破，使之失去承載能力，立柱在自重作用下下移，造成偏心失穩(wěn)，就能形成鉸支。

對于鋼筋混凝土立柱，則需對立柱某一部位的混凝土進行爆破，使鋼筋出露，鋼筋在結構自重作用下失穩(wěn)或發(fā)生塑性變形，失去承載能力，才能形成鉸支。

鉸支的形成取決于鋼筋的出露長度及立柱內鋼筋的布置形式。

立柱內的鋼筋一般分為孤立和整體布置兩種形式

對于孤立布置的鋼筋，單根立鋼筋受壓失穩(wěn)的條件是：

          P＞4×10-4π2EJ/L2

     式中：P----鋼筋所受的垂直壓力，N;

                E----彈性模量，N/m2；

                J----截面慣性矩，cm4;

                 L----立鋼筋的暴露長度，cm。

鋼筋所受的壓力可根據立柱的承載情況來估算，所以，立鋼筋的暴露長度為：

                L ＞2×10-2π(EJ/P)1/2

對于整體式布置的鋼筋，即使鋼筋暴露較長，也很難造成偏心失穩(wěn)，因此，往往只能依靠自重作用，使鋼筋內應力達到屈服極限，產生塑性流動以致失穩(wěn)形成鉸支。

   為了形成傾覆力矩，宜選用容易形成鉸支的部位作為優(yōu)先突破點，而把整體式鋼筋布置的立柱部位作為延續(xù)的鉸支形成點。

實踐得知，結構的重力傾覆力矩可以從下述的方法中獲得：

在控爆傾倒方向上各立柱的破壞高度不同來形成傾覆力矩；

承重立柱Ⅰ至Ⅳ的破壞高度依次取:

                             h4＞h3 ＞ h2 ＞ h1

在各立柱與頂板連接處，均應適當?shù)貙⒒炷琳ㄋ尚纬摄q支，同時起爆所有立柱。

運用毫秒延時起爆技術，使各個立柱按照嚴格的毫秒延時間隔依序起爆來產生傾覆力矩。

 將承重立柱的不同破壞高度與毫秒延時起爆相結合，可以實現(xiàn)建筑或構筑物整體的原地坍塌、定向傾倒、折疊傾倒等多種拆除形式。

  2、必須對整體框架承重立柱的一定高度的混凝土加以充分破碎，造成在自重作用下偏心失穩(wěn)。

被控爆破碎的混凝土將脫離鋼骨架，當該骨架頂部承受的靜壓荷載超過其抗壓強度極限或達到失穩(wěn)臨界荷載時，立柱便失穩(wěn)下塌。滿足此條件的立柱底部破碎高度成為最小破碎高度hmin。

承重立柱控爆破碎高度h還應滿足框架傾倒瞬間有一定的觸地沖量，以保證框架的斷裂和解體。

鋼筋混凝土框架結構承重立柱破壞高度h為：

                  h=k(B+hmin) 米

   式中：B----承重立柱截面的最大邊長；

                 k----與框架結構堅固程度和爆破條件有關的系數(shù)，k=1.0~1.5;

              hmin----承重立柱底部最小破碎高度，米。

hmin的計算方法如下：

欲計算hmin ，必須首先判別鋼筋在建筑物自重作用下屬于哪一種類型的壓桿，然后在應用相應公式進行計算。根據受壓干件的柔度值（或稱細長比）λ，將壓桿分為三類型：

小柔度桿、

中柔度桿、

大柔度桿。

         

柔度計算： λ=μhmin/i

         式中： μ---長度系數(shù)，立柱炸出的鋼筋，可看作一端固定，一段自由，則μ=2

          i---截面慣性半徑， i=d/4;

       ∴ λ=8hmin/d

對于一般的碳素鋼來講，當λ＜60時為小柔度桿----粗短桿；60 ＜ λ ＜100時為中柔度桿----中長桿； λ≥100時為大柔度桿----細長桿。

  下面分三種情況進行計算：

1）、首先進行壓縮強度校核，若實際作用于每根立筋上的壓力荷載p/n(n—立筋數(shù)）大于立筋容許的屈服極限（許用應力）σp時，鋼筋必然發(fā)生壓縮破壞，從而導致結構失穩(wěn)，即：                                          

                             p/n＞ σp.F     

                     F—單根立筋截面積。

       這種情況屬于粗短桿的壓縮破壞，一般比較少見，如果出現(xiàn)這種情況，就不存在臨界炸毀高度的問題。

       

2）當p/n＜ σp.F時，為簡化計算，單根主筋可視為一段自由，一端固定的壓桿。此時鋼筋屬細長桿受壓狀態(tài)，要計算其失穩(wěn)長度許用歐拉公式計算臨界荷載;

∵ λ=8hmin/d、 λ＞100，即hmin≥12.5d。若先取λ=100,即取hmin=12.5d，代入A式可得

若p/n ≥pm,則承重立柱必然失穩(wěn)，此時最小破壞高度?。篽min=12.5d。

若p/n＜ pm時，可由A式反求hmin，并令p/n= pm得：

                          hmin=π/2.（EJn/p)1/2

上式中J為截面慣性矩，J= π d4/64

    

3）、對于中柔度的壓桿，可應用雅興斯基公式來計算臨界應力：

                   σm=a-bλ--------------C

對于普通鋼，上式的適用范圍為60 ＜ λ ＜100，式中a和b是與材料有關的常數(shù)，如A3鋼a=304MPa,b=1.12MPa；優(yōu)質鋼a=460MPa,b=2.57MPa等。

若取λ=60 則hmin=7.5d (λ=8hmin/d)代入C式算出臨界應力σm。

當實際作用于每根主筋上的荷載p/n ＞ σmF時，則立柱必然失穩(wěn)，此時取：

                             hmin=7.5d

若p/n ＜ σmF時，可令p/n = σmF，將其代入C式反求：

        hmin=d(a-p/nF)/8b

立柱形成鉸支部位的控爆破碎高度：

              hj=(1.0~1.5)B   米。

3、對于鋼筋混凝土框架，為確保失穩(wěn)，須將框架結構的剛度加以部分破壞或全部破壞。反妨礙傾倒的一切梁、柱、板、箍等，必須在主爆之前，預先切除。

  第四節(jié)  緩沖原理

在優(yōu)選適合控爆的爆破能源以及裝藥結構等的基礎上，緩和爆轟波的波峰值壓力對介質的沖擊作用，使爆破能量得到合理地分配與利用，這就稱為緩沖原理。

緩沖原理的實質：就是通過某些手段，延長爆破壓力的作用時間，從而降低炮孔中的壓力。

緩沖比f: 設爆炸生成的初始壓力為pb，經緩沖后作用于孔壁的壓力為pf，則稱pb與pf之比值為緩沖比。即：f=pb/pf

      式中：pf可根據對破碎介質的破碎程度的要求而定。

緩沖爆破的方法：不耦合裝藥。

一、環(huán)狀間隙充滿空氣

爆炸生成物的初始壓力：

             pb=12.5ρDe2 N/㎡

式中：ρ----炸藥密度，kg/cm3;

            De----炸藥爆速，cm/s.

設爆炸生成物的最終壓力為p0，則根據爆炸生成物的壓力與體積的關系，可將爆炸生成物的初始壓力、最終壓力、炮孔直徑及藥卷直徑寫成如下關系式：

        

   式中：D----炮孔直徑，cm;d----藥卷直徑，cm；

              ke--- 不耦合系數(shù)；

              pk---爆炸生成物的臨界壓力，pk≈2×108N/㎡

   作用于孔壁上的壓力：

             pf=kp0

   式中：k---由空氣向巖石傳遞能量時的損失系數(shù)。

∴p0=pb/f.k

∴

 要求緩沖后的炮孔壓力達到使炮孔周圍裂紋得以擴展的最小壓力應為巖石介質的抗拉強度σb值的18倍，即：pf=18 σb

  此時，f=pb/pf=0.69ρDe2/ σb

所以，

        

  二、環(huán)狀間隙有充填物

    爆炸生成物的初始壓力仍按前面方法進行計算。

爆轟壓力→充填物→炮孔壁巖石中，有兩次損失，壓力顯著下降（即緩沖作用），因此，作用于孔壁介質的壓力：

           pf=pbk1k2 (d/D)2--------------c

式中：k1----爆炸能從炸藥傳遞到充填物時的損失數(shù)；

           k1=2/(1+ρc/ρ1c1)

           k2----爆炸能由充填物向巖石傳遞時的損失數(shù)。

            k2=2 /(1+ρ1c1/ρ2c2)

   其中： ρ、 ρ1、 ρ2為炸藥、充填物和巖石的密度。c、c1、c2為炸藥、充填物和巖石內的從波傳播速度。

引入緩沖比f,則

            ke=(fk1k2)1/2將f=pb/pf=0.69ρDe2/ σb代入此式為：

第五節(jié) 防護原理

通過采用行之有效的技術措施，對已受到控制的爆破危害再加以防護，這稱之為防護原理。

一、爆破地震及振動速度

1、爆破地震與自然地震的比較

（1）、爆破地震的振動頻率較高

    爆破：一般為10~30HZ,巖石中高于土壤，小藥量高于大藥量，

   自然地震屬于低頻率振動，一般為2~5HZ，與普通建筑物的自振頻率接近。

 （2）、爆破地震的持續(xù)時間短，約0.1~2秒（炸藥量小和距離近時，持續(xù)時間≤0.5秒），自然地震的持續(xù)時間一般為10~40秒。

（3）、爆破地震的振幅大，但隨著與爆破中心的距離增加而迅速衰減，故對周圍的影響范圍小；自然地震的振幅雖然小些，但衰減慢，破壞能力大，所影響的范圍也大。

 （4）、爆破地震的震源大小、影響范圍和危害程度等，可通過一定技術措施予以控制；自然地震則不以人們的意志而改變的。

2、爆破振動速度與允許標準

 （1）、爆破振速的計算公式

薩道夫斯基經驗公式

   

     式中：v---介質質點振動速度；cm/s;

                 Q---炸藥量，齊發(fā)爆破時取總藥量，微差爆破時取最大單響藥量；

                 R-----爆源中心到被保護物的距離，m；

                 k-----與介質性質、爆破方式等因素有關的系數(shù)，在巖石中k=30~180，巖石越堅硬，取值越??；土壤中k=100~200；

                 α----與傳播途徑和地質地形等因素有關的系數(shù)，近距離一般取1.5~2.3,遠距離取1.0~1.5.

蘭基福爾斯經驗公式

                      

                

   式中：v、Q、R的意義同前，但振速的單位為：mm/s;

               k的取值對堅硬巖石約為400。

美國礦務局經驗公式

                

日本常用的經驗公式

               

              

（2）、允許振速的標準

爆破形成的地震波在傳播過程中引起介質質點的振動，可用速度、加速度或位移來表示。目前國內外普遍采用振動速度來反映地震的強度。

爆破地震強度大，質點振動速就高，超過某一值時，建筑物便發(fā)生破壞。（其值可參考規(guī)范）

3、爆破地震的某些規(guī)律

建筑物位置：

   低于爆源處的建筑物、構筑物的抗震性能比高于爆源處的建筑物、構筑物要強得多；突出的山包、陡坎或絕壁上的建筑物比之平地上的易破壞。

建筑物類型：

低矮建筑物、構筑物的抗震性能比高大、細長建筑物（如煙囪、水塔、電視塔）、構筑物要強。

地形條件：

深溝、凹坑、河流、渠道、斷層、破碎帶等有顯著的隔震、減震作用。預裂縫有較大的降震效果。

爆破類型：

爆破地震的強度隨著爆破作用指數(shù)n制的增大而減弱，實測得出，n=1.5的拋擲爆破與n=0.81的松動爆破相比，振速平均降低了4~22%；在拋擲爆破和臺階爆破中，最小抵抗線方向的地震強度最小，反方向的最大，側向居中。

分散裝藥

在總裝藥量相等的條件下，分散裝在一排炮孔內比集中裝在一個藥室內的爆破振速??；沿炮孔中心連線方向比垂直于該連線的方向的爆破振速小。

微差起爆

毫秒間隔微差起爆，對降震有明顯效果。

    二、爆炸沖擊波及噪音

1、空氣沖擊波

     藥包在地面爆炸時，為避免空氣沖擊波的危害，人員距爆源的最小安全距離為：

           Rk=K(Q)1/3

 式中：Q---裸露爆炸的炸藥重量，kg;

            k----系數(shù)，人員在掩體內取5，無掩體取30 。

2、水中沖擊波

    在水下進行爆破時，人員、船舶及其他保護對象距爆點的安全距離為：

          R=Ks(Q)1/3

 式中：Ks----系數(shù)，與保護對象性質及裝藥條件有關。

通過測試得出，在水下爆破時，距爆源R米處的水中沖擊波壓力為：

            p=5.3×107(Q1/3)1.15  N/㎡

3、爆破噪音

   實踐證明，在露天進行工程爆破時，在爆源近區(qū)形成空氣沖擊波，遠區(qū)形成聲波，即爆破噪音。

通常，當沖擊波壓力在180分貝以下時，即可認為它是聲壓。

人耳能感覺到的頻率范圍是20~2000赫茲，聲壓級為0~120分貝。

人們正常能夠聽到的最小聲壓，即聽閾（yu) 聲壓的數(shù)值為2×10-5N/㎡,而剛剛使人而感到疼痛的痛閾聲壓為20N/㎡。

爆破噪音的聲壓級為：

      

  式中：p0---基準聲壓，p0= 2×10-5N/㎡；

              p----測點聲壓N/㎡。

  三、爆破產生的飛石

       1、個別飛石距離Rf的經驗公式（露天爆破）

                   Rf =20kfn2w

           式中：n---爆破作用指數(shù)；

                      w----最小抵抗線，m；

                       kf-----系數(shù)，一般取1.1~1.5;

      2、中深孔爆破飛石經驗公式

                      Rf =18d(m)

                 式中：d---深孔直徑（cm）

        該式適于炸藥單耗大于0.5kg/m3的情形。

  四、射頻電源和高壓電

         射頻電能在電雷管起爆網路中產生感應電流，當其超過某一數(shù)值時，將引起電爆網路的早爆和誤爆事故。

目前，常見的射頻電源有：廣播電臺、電視臺、中繼臺、無線電通訊臺和轉播臺等。

在射頻電、高壓電、靜電、雜散電流區(qū)進行爆破時，必須嚴格遵守《全國爆破安全規(guī)程》。在上述地區(qū)爆破，盡量使用非電起爆。

第三章 控制爆破的設施與防護

  第一節(jié)爆破器材

  一、工業(yè)炸藥

     1、塑性和粘性炸藥

              塑性炸藥是在一定溫度范圍內，具有可塑性的混合炸藥。塑性炸藥可任意成型或壓制成不同形狀的藥柱、藥塊、藥餅、藥條等。其感度低，耐沖擊，抗水，因而使用方便、安全，能夠適應孔爆對象的形狀而貼附在被爆物表面，提高控爆效果。

    2、撓性炸藥

              撓性炸藥是一種新型的高分子粘性炸藥，他在一定溫度內保持有曲撓性、自持性和彈性。撓性炸藥可用于以下幾方面：

水下切割（聚能）

控爆強化金屬（淬火）

爆炸成型于爆炸焊接

控爆合成金剛石

偵察和特工用途

3、耐熱炸藥

   耐熱溫度可達303~306℃，主要應用于油田、氣田、地下資源開發(fā)以及鋼爐控爆。

二、靜爆劑

   靜爆劑是以特殊硅酸鹽、氧化鈣為主要原料，配上其他有機、無機添加劑而制成的粉狀物體。靜爆劑的主要膨脹源為氧化鈣?？捎糜诔鞘锌乇?/p>

  三、控制爆破的起爆器材

    1、控爆起爆方法

火雷管起爆法

電雷管起爆法

導爆索起爆法

導爆管起爆法

加強起爆法（雙套獨立的電雷管起爆或導爆索起爆）

2、遙控起爆法

  電磁波遙控起爆

超聲波遙控起爆

 第二節(jié)  孔位和爆破參數(shù)

  一、孔位的確定

   正確確定炮孔位置是保證控制爆破達到預期效果的重要因素之一。

   1、梁、柱的孔位

 當爆破梁時，一般采用垂直炮孔。在受條件限制時，可采用水平炮孔。

炮孔可沿梁的全長呈單排或雙排均勻布置；局部切斷時，炮孔可呈梅花形布置。

為使梁柱爆后分離，梁柱結合部的炮孔應適當加密。

當爆破立柱時，多用水平孔。需局部破壞時，可在柱底部布置3~5個孔，并一同段起爆為好。

  2、承重墻的孔位

當爆破承重墻時，通常采用水平空，距地面0.5米以上布孔。

外墻的炮孔可布置窗與窗、門與窗中間和墻底層四角的墻壁上，2~4排交錯布置。

墻壁爆裂空高度應大于墻厚的1.5倍。

    3、基礎、橋墩、橋臺和路面的孔位

當爆破基礎、橋墩、橋臺和路面時，一般采用垂直孔。根據被爆體積大小，可選用單排孔或多排孔。多排孔可布置成方格形或梅花形。

如果要求部分爆除，部分保留，而且爆裂面（切割面）要求平整，則各炮孔應相互平行，爆裂面兩端應增布1~2個導向炮孔。

   4、煙囪、水塔的孔位

當爆破煙囪、水塔等高建筑物時，可采用水平孔。       

當要求定向傾倒時，在倒向一側應設計爆裂口， 布孔范圍應不小于其周長的2/3；

當需要原地倒塌時，則設計水平爆裂口，沿全圓周均勻布孔。

切口高度應大于壁厚的1.5倍，布孔時，可錯列第布置3~5排炮孔。

內隔墻應布孔，并應保證有一定的炸高，以免對傾倒發(fā)生影響。

  二、爆破參數(shù)的確定

    正確地決定控爆孔網參數(shù)是達到預期控制目的的重要環(huán)節(jié)，在拆除控爆工程中，孔網主要參數(shù)包括:

最小抵抗線W；

炮孔深度l；

孔距a與排距b。

  1、最小抵抗線W

當爆破小截面梁、柱或墻時，最小抵抗線為：

               w=B/2

式中：B----梁、柱爆破斷面中最小的邊長或墻厚，米。

當爆破大塊體的混凝土類的結構物和采用人工清渣時，最小抵抗線一般按下列范圍選?。?br />
砂漿砌塊石：w=0.5~0.75m

混凝土：w=0.4~0.6m

鋼筋混凝土：     w=0.3~0.5m

   2、炮孔深度

      在拆除爆破工程中，孔身應根據被爆體的形狀、尺寸、材質和鉆孔條件等因素來決定。從有利于控制飛石、噪音和提高爆破質量來看，炮孔宜深些，但為便于裝藥與填塞，孔身不宜超過2.5~3.5m.

當要求整體破碎時，對于基礎、橋墩、 橋臺等構筑物，孔身可參考下式：

                 l=kl. H

式中：H----爆破破高度或厚度，米；

           kl-----邊界條件系數(shù)，見下表

                                                          邊界條件系數(shù)                                                      

當要求爆裂面以下的保留部分不受損傷時，孔深可按下式計算：

    l=H-(0.2~0.4)W

對于只有一個自由面的墻（擋土墻、地下室外墻），孔深應為墻厚的3/4。

對于梁、柱和兩個自由面以上的墻，孔深應使裝藥中心到鄰近各自由面方向的距離大致相同。

  3、孔距

       孔距系指一排炮孔中，孔與孔之間的距離，它決定著破碎程度及破裂面的平整度?？蓞⒖枷率剑?br />
                   a=ka.w

    式中：ka----孔距系數(shù)，混凝土構筑物取1.0~1.5;鋼筋混凝土構筑物取0.7~1.0;鋼筋混土梁、柱取1.5~2.5.

 4、排距

       b=kb.a

  式中：kb----排距系數(shù)，多排齊發(fā)爆破時，kb=0.75~1.0;多排毫秒微差起爆時，kb=1.0~1.15。

     拆除控制爆破一次起爆的排數(shù)通常為：2~3排。

 第三節(jié)炸藥量的計算

  準確計算炸藥量是保證控爆達到預期爆破效果的決定性因素之一。

影響炸藥量的因素主要有：

爆破類型

被爆體材質

爆破器材

自由面數(shù)目及爆破方法

在拆除控爆中，采用2#巖石炸藥，炮孔直徑為38~42mm，則在被爆體爆后呈原地松動狀態(tài)前提下，裝藥量計算可分三步進行：

求某項工程爆破最大允許最大炸藥量，以此來限制每次起爆的炸藥量；

根據公式計算每次爆破所需炸藥量；

通過小范圍試爆對計算值進行校核和調整。

   一、一次齊爆的最大炸藥量

   一次齊爆的炸藥量或微差、秒差起爆時最大一段炸藥量是控制爆破危害的主要參數(shù)，其計算步驟如下：

     1、詳細了解爆破地點附近的各種建筑物，構筑物或設施的分布狀況；鑒定其抗自然地震烈度能力，作為設計爆破震動強度允許值。

     2、按核定的抗震烈度，在相應手冊或參考文獻查出該建筑物、構筑物、設施所在地面質點的最小允許振動速度值。見下表

                            抗震烈度與地面質點振動速度表

  

  3、根據最大允許振速，按下式可求出一次齊爆時的最大允許炸藥量：

             Q=R3(V/K) 3/α    kg

   式中：R----由爆源中心到被保護物的距離，m;

              V----建筑物所在地面質點的允許振速，cm/s；

              k----與介質相關的系數(shù)；土壤可取150~200；

                軟巖可取120~180；中硬巖可取80~120；堅硬巖可取30~80。

             α------衰減指數(shù)，一般可取1.5~1.75。

 二、單孔炸藥量的計算

  1、被爆體類型

      在拆除爆破中，常見的被爆體類型如下：

                               被爆體類型

  2、計算公式

    單孔裝藥量可按下式計算：

             Q=K.l

              K=Ke.Kt.Kz.Kp

      式中：Q----單孔裝藥量，g；

                 l------孔深，cm；

                Ke -------材質系數(shù)；見表1

                 Kt-------結構特征系數(shù)；見表2

                 Kz-------自由面系數(shù)；見表3

                 Kp-------破碎程度系數(shù)。見表4

                           表1被爆體材質系數(shù)

                                   表2結構特征系數(shù)

               表3自由面系數(shù)

                   表4破碎程度系數(shù)

   三、校核與試爆

       在計算炸藥量時，由于所用經驗公式帶有一定的局限性，因此，一般還需通過表5所列出的實際炸藥單耗q0只來校核和調整炸藥量。

        在拆除舊建筑物、構筑物或基礎時，對被爆體的材質以及布筋情況等，往往不十分了解，因此，經實際資料校核過的炸藥量，還應通過1~2次小范圍的試爆來確定藥量。從確保安全出發(fā)，應按照“爆撬結合、寧裂勿飛”的原則。

               表5控制爆破實際炸藥單耗q0值

  注（1）上表用2# 巖石炸藥的值，如改用其他炸藥，則應乘以換算系數(shù)e [e=（12/h+320/Ф）/2]式中：h---所用炸藥的猛度，mm； Ф---所用炸藥的爆力，cm3；

      （2）、自由面數(shù)目增加或減少一個，表內值相應減少或增加12~18%；

      （3）、炮孔中裝有導爆索時，可按20g/m折算成2#巖石炸藥；

      （4）、爆破量≤1~2m3 或結構形式特殊時，表內炸藥量單耗可增減20~40%。

  第四節(jié)  裝藥結構

控制爆破的裝藥結構基本上可分為密實裝藥和空隙裝藥兩種。當孔較深時，通常采用分段裝藥。

密實裝藥和空隙裝藥以空隙比Ψ值的大小來區(qū)分。徑向空隙比也稱不耦合系數(shù)，即孔徑d孔與藥徑d藥之比。即 Ψr =d孔/d藥

當Ψr ＜1.2~1.4，則稱為密實裝藥。

當Ψr ≥1.4，稱為空隙裝藥。

在空隙分段裝藥時，體積空隙比Ψt可按下式計算：

            Ψt =U孔/U藥

式中： U孔-----由孔底至最上一段炸藥頂端處的炮孔體積（含徑向空隙、兩端炸藥間的空隙及炸藥空心部分的體積）；

            U藥------各分段炸藥體積之和。

當Ψt＜1.8~2.0時，稱為密實裝藥。

Ψt ≥2.0,稱為空隙裝藥。

  一、密實裝藥

密實集中裝藥的炸藥集中裝于孔底，炸藥與孔壁保持緊密接觸。此法操作簡便，易于掌握，常用于松動爆破。用于要求破碎后被爆介質的碎塊散離原位的爆破，效果較好。

當孔深超過最小抵抗線的1.5~2倍時，可采用密實分段裝藥，以使爆破塊度均勻。在炸藥量相同條件下，密實分段裝藥比密實集中裝藥的爆破振動小，但裝藥、聯(lián)線和充填炮泥的作業(yè)時間較長。

分段個數(shù)可根據孔深和最小抵抗線而定，一般不超過三段，每段炸藥量最少應大于8~10g。

相鄰兩段裝藥的中心距離可按照(0.8~1.2)w而定。

各分段的炸藥量分配可參考下表

                  各分段的炸藥量分配表

  二、空隙裝藥

           空隙裝藥是運用控制爆破的緩沖原理而設計的一種裝藥結構?？障堆b藥能夠減小炸藥在爆炸瞬間產生的沖擊波初始壓力，使它在相應的空隙內得到緩沖，從而減少了用于被爆介質粉碎圈的能量損失，延長了應力波動作用時間，改善了爆破效果。

    空隙裝藥多用于光面爆破、預裂爆破、切割爆破。

第五節(jié)  優(yōu)選微差時間

   對分散的微量裝藥炮孔實施分批毫秒微差起爆，是有效控制由爆破產生的各種危害的有效措施。

   一、微差爆破的基本特點

顯著降低爆破地震強度；

 降低炸藥單耗  ；

提高介質的破碎質量；

 二、合理的微差間隔時間

             原則：前排炮孔起爆后，前排巖體已脫離原巖，應力場尚未消失，此時后排起爆?？蓞⒄障铝薪涷灩剑?br />
    1、長沙礦冶研究院的合理T值公式：

         T=（k1+k2)Q1/3+L/v   ms

   式中：k1----正波歷時系數(shù)，k1=1.25~1.8；

               k2----負波歷時系數(shù)，k2=9(ρD/ρjcj)-0.18

               Q----炸藥質量，kg；

               L---碎塊脫離原體的距離，計算時取L=0.01m；

               v----碎塊運動的平均速度，由實驗得出v=4~7m/s；

     2、露天臺階爆破的T值公式：

            T=k.w   ms

           k---與介質性質有關的系數(shù)，一般堅硬巖可取2~3，軟巖取4~6；

           w---最小抵抗線，m。

    3、拆除控制爆破的合理T值

          參考下表

     

     不同材質的合微差間隔時間T（ms)

     4、國外常用的合理T值計算公式：

             T=5×10-4Q1/2+a/cj   ms

             T=（30~40).(a/f)1/3  ms

          式中：Q、cj的意義同前；

                     a---孔距；

                     f----巖石堅固性系數(shù)。

   三、微差起爆方法

      1、毫秒延發(fā)電雷管

        采用毫秒延發(fā)電雷管來實現(xiàn)電爆網路的微差起爆是最簡便的一種方法，國產此類型雷管共有5個系列，應用最多者是20段毫秒延發(fā)電雷管。

    2、非電毫秒延發(fā)導爆管

      在有靜電、射頻電、雷電及雜散電流的危險地區(qū)進行控制爆破時，可采用塑料導爆管起爆。目前國產有30段非電毫秒延發(fā)雷管。

  3、微差起爆裝置

   第六節(jié)有效防護

    對爆破產生的危害采取有效的防護措施，是達到控制爆破預期目的的一個極其重要的方面。盡管在炮位選擇、炸藥量計算及爆破參數(shù)確定時作了充分的考慮，但為確?？刂票频陌踩?，采取各項行之有效的防護措施是非常必要的。

   一、減震措施

        1、限制一次最大起爆藥量；

         2、加大裝藥的分散程度；

        3、采用毫秒微差起爆；

        4、優(yōu)選抵抗線的方向；

             實踐證明：在最小抵抗線方向上，爆破震動強度最小，反向最大，側向居中；

   5、開挖防震溝

  二、防沖擊波措施

    1、防波堤

         防波堤可用砂袋、土袋或水袋構筑。

    2、阻波墻

          可采用密集木樁排（直徑12~25cm）或木垛構筑。

    3、防沖屏

         可采用木、竹、草席的輕型材料構筑，迎向爆源側的屏面應有60~70°的斜度。

   4、消波藥包

   5、疏波通道

   6、起泡帷幕防護（水下）

  三、防飛石的措施

         防止飛石的主要措施是覆蓋與遮擋，用于覆蓋喝著當?shù)夭牧蠎哂休^高的強度、彈性和韌性，不易折斷。比較有效的方法是三層覆蓋。

第一層：草席、草墊、荊笆或草袋，干濕均可；

第二層:膠管簾，用舊膠管編成。

第三層：帆布，其尺寸應稍大些，并用鐵絲或繩索拉緊和固定。

  四、防噪音措施

     少裸露，盡埋置。

第四章  水壓控制爆破

第一節(jié)  概述

           所謂水壓控制爆破，就是將容器式的塢工（砌磚、砌石、混凝土、鋼筋混凝土等）結構物或金屬結構物注滿水，起爆自由懸掛在水中的炸藥，利用爆炸產生的水壓來破碎結構物的一種控爆技術。

           根據我國的水壓控制爆破實踐，基本上可將水壓控制爆破分成兩類：

開口式：水柱上沖高度達，周壁破碎效果較差；

封閉式：水柱上沖高度小，周壁破碎效果較好，碎塊飛散也可控制在很小的范圍之內。

同鉆孔爆破比較，水壓控制爆破具有以下優(yōu)點：

不需鉆孔；

藥包個數(shù)很少，起爆網路簡單；

  爆炸能量的傳遞效率高，有利于破碎介質，因而炸藥單耗低；

安全性好，爆破地震、碎塊飛散等危害作用范圍小；

顯著降低爆破粉塵和有毒氣體。

  缺點：

對藥包及起爆器材的防水要求高；

對有孔洞或門窗的容積大的結構物，注水時間長，堵水作業(yè)較困難。

    第二節(jié) 藥包位置的確定

   一、容積與藥包數(shù)量

         根據水壓控爆的實際資料統(tǒng)計，就結構物的容積而言，被爆體可分為以下四個等級：

   1、小容積被爆體

       它是指容積小于1m3的被爆體，它所用的藥量很小（一般為0.3~0.5kg），多采用密封式水壓控爆。

   2、中容積被爆體

        它是指容積在1~25m3的被爆體，由于容積不大，一般周壁較薄，配筋少，控爆拆除時，2#巖石炸藥用量介于1~3kg，藥包個數(shù)一般為1~2個。

   3、大容積被爆體

        它是指容積介于25~100m3的被爆體，這種被爆體周壁

  較厚，配筋粗密，2#巖石炸藥用量約為3~8kg，藥包數(shù)量一般為2~3個。

   4、超容積被爆體

    它是指容積超過100m3的被爆體，這種爆破炸藥量較大，一般達8kg以上，藥包個數(shù)超過3個。

  二、藥包位置與入水深度

  1、內壁面載荷的分布

  2、藥包位置

 對方形、圓形及筒形的容器式結構物來說，用單個藥包時，可置于幾何中心。

對于矩形的容器式結構物，通常根據結構尺寸布置兩個藥包。

當容器式結構物的高度與直徑（或短邊長度）之比超過1.4~1.6時，可沿他的垂直方向布置多層藥包。

  3、入水深度

   藥包入水深度h的合適范圍，可按下式選取：

             h=(0.6~0.7)Hs   m

 式中：----注水深度，m。一般要求注滿或不低于結構物凈高的0.9倍。

  入水深度的最小值hmin可按下式驗算：

         hmin≥Q1/3   m

   式中：Q---炸藥重量，kg；當計算值小于40cm時，一律取40cm。

            第三節(jié) 炸藥量的計算

    一、考慮注水體積的經驗公式

    1、單藥包炸藥量的計算公式

              Q=K.δ.σe.U2/3     kg

  式中：δ ----結構物壁厚，m；

             σe ----結構材料抗拉強度，N/m2，其值可參考下     表；

             U-----注水體積，m3；

             k----與炸藥性能和爆破方式等因素有關的系數(shù)。

             混凝土標稱抗壓強度與抗拉強度的關系

 2、多藥包炸藥量的計算公式:

         Q=Kδσe.U2/3{1+[n+(n-2)]/12}

    式中：n---藥包個數(shù)，其他符號同前。

 二、對于圓形、正方形筒體：

        Q=KBKcδB2

  式中：B---結構物內直徑或短邊長，米；

        KB----與爆破方式和結構特征有關的系數(shù)，對于封閉式爆破，KB=0.7~1.0,對于開口式爆破，KB=0.9~1.2；

        KC---與材質及環(huán)境條件有關的系數(shù)，對于混凝土KC=0.1~0.4，對于鋼筋混凝土KC=0.5~1.0；

        δ----筒壁厚度，m。

   該公式適用于2#巖石炸藥，δ＜B/2，B≥1m。

    如果結構物為矩形體，則要將該公式的計算值按長寬比適當增大（用長寬比×0.85~1.0×計算值）。

   2、考慮結構物直徑及破碎程度的公式

    當藥包置于圓筒中心及使用密度為1.5g/cm3的TNT進行水壓控爆混凝土圓筒時，炸藥量為：

            Q=Kj.(Kh.Kpδ)1.5873R1.4126  kg.

    式中：Q—TNT炸藥量，當使用其他炸藥時，應乘以折算系數(shù)；

          δ ----圓筒壁厚，cm；

          Kj----與結構材質有關的系數(shù)，參見下表1；

          Kh----厚壁圓筒修正系數(shù)，見下表2，薄壁圓筒=1.0；

          Kp-----破碎程度系數(shù)，完全破碎=18~22，松動破碎=4~7。

                                     表1結構材質系數(shù)

 

   三、考慮結構物斷面積的經驗公式

  在水壓控爆時，對于容器式圬工結構物，可根據周壁斷面積來計算炸藥量。即

              Q=Kc.Ke.S    kg

       式中：Kc-----材質系數(shù)，對于混凝土Kc=0.2~0.25,對于鋼筋混凝土Kc=0.3~0.35,對于磚石砌體Kc=0.18~0.24;

                  Ke-----炸藥換算系數(shù)，TNTKe=1.0，2#巖石炸藥Ke=1.10，銨油炸藥Ke=1.15；

                  S---通過藥包中心的水平面上的被爆體周壁斷面積，m2。