第八节 爆破 工 程

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第八节  爆破  工  程

    在土方施工中，爆破技术采用得很广泛，如场地平整、地下工程中石方开挖、基坑(槽)或管沟挖土中岩石的炸除、施工现场树根和障碍物的清除以及冻土开挖等，都要用爆破。此外，在改建工程中，对于拆除旧的结构或构筑物，也可采用爆破。

    一、爆破原理

    埋在介质内的炸药使之引爆后，原来一定体积的炸药，在极短的时间内由固体(或液体)状态转变为气体状态，体积增加数百倍甚至上千倍，从而产生了很大的压力和冲击力，同时还产生很高的温度，使周围

的介质受到不同程度破坏的现象叫做爆破。

  (一)爆破作用圈

  爆破时介质距离爆破中心愈近，受到的破坏愈

大。通常将爆破影响的范围分为以下几个爆破作用

圈(图l一50)。

    (1)压缩圈  这个圈距离爆破中心最近，在这

个范围内的介质直接受巨大的爆破作用的影响。如

果是可塑性的泥土，便会遭到压缩而形成孔穴。如

果是坚硬的岩石，便会被粉碎。所以压缩圈又叫做

破碎圈。

    (2)抛掷圈这个范围内的介质受到的破坏力较压缩圈为小。但介质的原有结构受到破坏，成各种尺寸和形状的碎块，而且由于爆破作用力尚有余力，足以使这些碎块获得运动速度。如果这个范围的某一部分处在具有临空面的条件下，这些碎块便会产生抛掷现象。

    (3)破坏圈这个范围内的介质，虽然其结构受到不同程度的破坏，但没有余力使之产生抛掷运动。工程上为了实用起见，一般把这个范围内被破碎成为碎块的部分叫做松动圈，并把只是形成裂缝、互相间仍然连成整体的一部分叫做裂缝圈或破裂圈。

    (4)振动圈在这个范围内，爆破作用力已减弱到不能使介质结构产生破坏，只是发生振动。

    (二)爆破漏斗

当埋设在地下的药包爆破后，地面就会出现一个爆破坑，一部分炸碎了的介质被抛至坑外，一部分仍坠落在坑内。由于爆破坑形如漏斗，所以叫它为爆破漏

斗，如图1—51所示。

  爆破漏斗可用下面几个参数

来表明其特征：

  (1)最小抵抗线w  即从药

包中心到临空面的最短距离。

    (2)爆破漏斗半径r即漏斗

上口的圆周半径。    

    (3)最大可见深度^即从坠落在坑内的介质表面到临空面最大距离。

    (4)爆破作用半径R即从药包中心到爆破漏斗上口边沿的距离。

    爆破漏斗的实际形状，是多种多样的，它随着土的性质、炸药性能和药包的大小、药包的埋置深度而不同。爆破漏斗的大小一般以爆破作用指数(n)来表示,即

                            n=                         (1-46)

当n=1时，称为标准抛掷爆破漏斗；”1时，称为加强抛掷爆破漏斗。

    二、炸药和起爆方法

    (一)炸药

    1．炸药的一般性能

    炸药是一种由可燃元素(碳和氢)及含氧元素组成的化合物或混合物，在外界|素作用下(加热、振动、撞击、摩擦、引爆)产生爆炸。炸药爆炸的化学反应很絮．能产生大量热量和气体，使周围介质受到压缩和破坏。

  炸药的爆炸性能通常以下述指标来表示：

  (1)炸药的敏感度，即是炸药发生爆炸的难易程度。它包括对温度的敏感度不同炸药使其爆炸的最低温度——爆燃点不同)，对火的敏感度，对机械作用撞击、摩擦等)的敏感度和起爆敏感度(不同炸药所需起爆药量不同)等。

    (2)爆速，指炸药爆炸时的化学反应速度。

    (3)爆温和爆热，指爆炸物所能达到的最高温度和爆炸时所放出的热量。

    (4)爆炸气体量，指1奴炸药爆炸时所产生的气体体积。

    (5)爆力，指炸药爆炸时对岩石等介质的破坏和抛掷能力。它与爆温、爆热及爆童等有关。

    (6)猛度，指炸药爆炸时对周围岩石等介质的粉碎程度。

    (7)殉爆距离，指炸药爆炸时引起邻近的另一个药卷爆炸的最大距离，以厘米计。一般以使连续三次殉爆的最大距离为殉爆距离。

    (8)爆炸稳定性，指炸药起爆后能否以一固定的速度爆炸完毕。爆炸不稳定妻降低爆炸效果，甚至发生拒爆。影响爆炸稳定性的主要因素是药包直径(当药鱼直径小于临界直径时，会发生不爆炸现象)及炸药密度(单位体积炸药的质量)。维持稳定爆炸的密度称最佳密度。

  2．炸药的种类

    (1)岩石硝铵炸药其主要成分是铵、梯恩梯和木炭粉。根据组成成分的比例不同，分1号、2号两种。其原料来源广，价格便宜，威力强，对冲击摩擦不敏感，长时间加热后慢慢燃烧，离火即熄灭，故使用安全。但此类炸药吸湿性强，吸湿达到3％即不能充分爆炸或拒爆。适用于爆破中等硬度以下岩石。建筑工程爆破施工中主要采用2号岩石硝铵炸药。

    (2)露天硝铵炸药有1号、2号、3号三种，这种炸药爆炸后产生有毒气体较多，只可在露天爆破工程中使用。

    (3)铵油炸药  由铵95％与柴油4％～6％混合而成，有1号、2号、3号三种。其爆炸威力稍低于2号岩石硝铵炸药。但成本最低，工地多自制，用于露天爆破施工。

    (4)胶质炸药  属于油类炸药，为黄色塑性体。其爆速高，威力大，适用于爆破坚硬的岩石。此炸药较敏感，并在8～10℃时冻结。在半冻结时，敏感度极高，因此适用于气温在10℃以上的地区。它不吸水，可以用于水中爆破。

    (5)梯恩梯(T·N·T)炸药其成分为三硝基甲苯，呈淡黄色或黄褐色结晶，不溶于水，可用于水下爆破，但在水中时间太长会影响爆炸力。对撞击和摩擦的敏感度不大。爆炸后产生有毒的一氧化碳，宜用于露天爆破。  

  (二)药包量计算原理

  药包的重量叫做药包量。药包按爆破作用分为内部作用药包、松动药包、抛掷药包(包括标准抛掷药包和加强抛掷药包)以及裸露药包，如图l一52所示。内部作用药包，就是药包爆炸时，只作用于地层内部，不显露到临空面。松动药包只能使介质破坏到临空面，但破碎了的介质并不产生抛掷运动，而只是在原来位置的附近有一个较小距离的移动。抛掷药包的作用是形成爆破漏斗。裸露药包是指放在石块或其他物体表面上的药包，它的爆炸可以使爆破对象破碎或飞移。

图1—52药包作用分类示意图

1一内部作用药包；2松动药包；3一抛掷药包；4裸露药包；

5覆盖物(砂或黏土)；6一被爆破的物体

    药包量的大小，要根据岩石的软硬，缝隙情况、临空面的多少、预计爆破的石方体积，以及现场的施T经验来确定，其计算的基本原理。是假定药包量的大

小与被爆破的岩石体积和岩石的坚实程度成正比。

    (三)起爆方法和器材

    起爆方法有：火花起爆、电力起爆和导爆索起爆三种。

    1．火花起爆

  火花起爆是利用点燃的导火线的火花引爆雷管，从而使药包爆炸。火花起爆操作简单，容易掌握，但不能同时点燃多根导火线，因而不能一次使大量药包同时爆炸。

    火花起爆器材有火雷管、导火线及起爆药卷。

    (1)火雷管火雷管(又称普通雷

管)由外壳、起爆炸药和加强帽三部

分组成(图l一53)。外壳有紫铜、铝和  

纸三种，上端开口，以便插入导火

线，下端做成窝槽，使爆力集中。

  雷管按规格不同分1～10号，号

数愈大，威力愈大，其中以6号和8

号应用最广(6号雷管声6．6×35mm，

8号雷管乒6．6×40mm)。火雷管除在有瓦斯及煤尘爆炸危险的工作面不使用外，可用于一般爆破工程。由于雷管内均装有烈性炸药，遇撞击、摩擦、加热、火花都会爆炸，因此在运输、保管和使用中要特别注意，应轻拿轻放。

    (2)导火线导火线由黑火药药芯和耐水外皮组成，直径5～6mm。导火线的燃烧速度有1cm／s及O．5cln／s两种，使用前须作燃烧速度试验。使用时应将每盘导火线的两端各切去50rnm，插入雷管的一端应切平，以便使其紧靠雷管的加强帽，另一端切成斜面，使药芯更多地露在外面，以便点火。

(3)起爆药卷起爆药卷(图1—54)是使爆破药包爆炸的中继药包。制作起爆药卷时，解开药卷的一端，敞开包皮纸，将药卷捏松，用木棍轻轻地在药卷中插一个孔，将火雷管插入孔内，收拢包皮纸，用细麻绳绑扎。如用于潮湿处应做防潮处理。

    2．电力起爆

    电力起爆是通电使电雷管中电力引火剂发热燃烧使雷管爆炸，从而引起药包爆炸。

    电力起爆器材有：电雷管、电线、电源及测量仪表。

    (1)电雷管   电雷管由普通雷管和电力引火装置组成。电雷管通电后，电阻

丝发热．使发火剂点燃，引起正起爆炸药爆炸(图l－55)。常用电雷管有即发电雷

管和迟发电雷管两种。在即发电雷管的电力点火装置与正起爆炸药之问放上一段

缓燃剂即为迟发电雷管。常用的迟发电雷管的迟发时间有2、4、6、8s等规格。

    (2)电线必须采用绝缘完好的导线。导线包括脚线、端线、联接线、区域线和主线。脚线是由电雷管引出的导线；联接电雷管脚线和联接线的叫端线；联接炮眼之间的导线叫联接线。以上三种电线的直径不小于0．8mm，一般采用1股≠1．13～1．37的绝缘胶皮线或塑料绝缘线。联接主线与联接线的导线称区域线；

由电源引至区域线的导线叫做主线。

图1—55电雷管

(n)即发电雷管；(6)迟发电雷管

1一脚线；2一绝缘涂料；3一球形发火剂；4一缓燃剂

3．导爆索起爆

     导爆索起爆是利用导爆索的爆炸直接引起药包爆炸。导爆索起爆不需雷管，

但导爆索本身要用雷管来引爆。其装置如图1—56所示。

图1-56 导爆索起爆装置

(d)串联；(6)并联

1导火线；2火雷管；3导爆索；4一药包；5绳索

    导爆索(又称传爆线)外形与导火线相似，它的药芯用烈性成，外皮绕上红色的线条以与导火线区别。

    这种方法成本较高，主要用于深孔爆破和大规模的药室爆破，使几个药室能做到几乎同时起爆。

  三、爆破方法

  在建筑工程中，常用爆破方法主要有以下几种：

  (一)裸露药包爆破

  裸露药包爆破多用于炸碎岩石和大型爆破中的巨石改爆。耗药量大，约为一般浅孔爆破的3～5倍，且其爆破效果不易控制，岩石飞散较远而易造成事故。裸露爆破的装药方式如图1—57所示。

    (二)炮孔爆破

    炮孔爆破系指装药孔径小于30()ram的各种炮眼爆破或深孔爆破。孔深0．5～

5m，炮孔直径28～75mm称为浅孔爆破（图1—58）， 孔深8～12m，孔径75～

300mm称为深孔爆破。

    浅孔爆破不需复杂的钻孔设备、施工操作简便，岩石破碎均匀，较易控制开挖面的形状，且可在各种复杂地形施工，是用得最普遍的一种方法。但效率低，爆破较深时，可采用梯段爆破或用深孔爆破。

    为了提高浅孔爆破的效果，在布置炮眼时，要尽量利用临空面较多的地形或有计划地改造地形，为后次爆破创造有利地形。同时应合理选择计算爆破参数。  (三)改建工程爆破

  在进行工程的改造、扩建时，往往要用爆破方法拆除旧的基础、墙和柱等。这就需要通过爆破设计，用小量的炸药，使爆破对象需要保留的部分不受损害，需要拆除的部分按预定的破碎度爆除，同时又严格地控制爆破时的声响、振动、歧坏区域以及破碎物的散坍范围，从而可以在交通要道、城市建筑稠密区等施工环境比较复杂的条件下进行爆破作业。

    改建T程爆破需要考虑的因素很多，包括爆破体的几何形状，材质、布眼、药量及装填方式，起爆顺序，炸药性能以及覆盖物及周围环境等，而各种因素之间又存在着内在联系，因此，在进行爆破设计时，必须综合考虑。

    一般工程的改建爆破，多采用浅孔法进行松动爆破。

    (1)爆破基础可用垂直炮眼或水平炮眼(图1—59)。炮眼直径一般宜在28～40mm，垂直炮眼的深度L等于基础高度H的0．8～0．9倍，最小抵抗线w为孔深的0．5～O．7倍，孔距以为w的1～1．3倍，行距6等于w；用水平炮眼进行爆破时，可先在基础旁边挖出一条沟，在沟内钻眼，药包要装在接近基础的中心。

    为了爆破安全，可在基础顶上及四周用麻袋装土(砂)掩盖好，以防砖石飞出

伤人或损坏器材。

    根据经验，爆破lm。基础所需炸药量(按l号露天硝铵炸药计算)为：石灰浆砌基础0．30～0．45kg；水泥浆砌基础0．4～0．55kg；混凝土基础0．50～0·65kg；钢筋混凝土基础0．60～0．70kg。每一炮眼用药量(药包量)则视最小抵抗线w长度和基础种类而定。

    (2)爆破墙壁可采用炮眼法或裸露药包。在爆破前最好将屋顶、门窗拆去。并将炮眼布置在室内墙壁上。炮眼距地面0．5m，直径一般为28ram，深度为墙厚

的z／s。当采用双排以上炮眼爆破时，上下排炮眼应列成

梅花形状。同排炮眼的孔距可为炮眼深度的0．8～1·2倍

(对水泥砂浆砌体)和1．O～1．4倍(石灰砂浆砌体)，排与

排的行距应等于炮眼深度的0．75～1．O倍。炮眼装药量可

用松动药包公式计算。

    (3)爆破柱子  根据柱的直径或宽度，在柱上打

lOOmm或200mm见方的炮眼(或圆眼)；炮眼深度一般

以到柱子的中心为宜，同排炮眼间距应等于眼深的1·O～

1。5倍，排距为眼深的0．75～1．0倍。爆破柱子所需炸药

量较同样材料砌成墙体的炸药量少耗25％。

    (4)爆破烟囱  为使烟囱爆炸后倒向一边，可采用

上下排炮眼，布置在烟囱爆炸后倒向的一边(图1．60)。

炮眼深度为烟囱壁厚的2／3，较低一排炮眼可在圆周的2／3或3／4范围内布置，

用药量可按同材料柱子的爆破折除计算。

    四、爆破安全措施

    爆破施工是一种危险作业，必须杜绝各种事故的发生，做到安全生产。对于

爆破作业的每一道工序，要按有关规范、操作规程有组织、有计划、有步骤地进

行施工。

    1．爆破器材储存和运送的安全措施

    爆破材料的运输、贮存和领取，必须严格按规章制度执行。

    爆破器材仓库必须干燥、通风、温度保持在18～30℃之问，其周围5m范围

内，须清除一切树木和干草。仓库内须有消防设备。仓库必须离开]一厂和住宅区

800m以上。炸药和雷管须分开存放，不同性质的炸药也不要放在一起，尤其是

油类炸药必须单独储存。仓库要有专人保卫，严防发生事故。

    雷管和炸药必须分开运送，不得同车装运，搬运人员须彼此相距lOm以上，

严禁把雷管放在口袋内，中途不得在非规定的地点休息或逗留。如为汽车运输

时，相距不小于50m，行驶速度不得超过20km／h。中途停车地点须离开民房、

桥梁、铁路200m以上。

    2．爆破施工的安全措施

    (1)装药必须用木棒把炸药轻轻压人炮孔，严禁冲捣和使用金属棒；堵塞炮

泥时，切不可击动雷管。

    (2)炮孔深度超过4m时，须用两个雷管起爆；如深度超过lOm，则不得用

火花起爆。

（3）在闪电雷鸣时，禁止装药、安装电雷管和联接电线等操作，应迅速将雷管的脚线和电线的主线两端连成短路。此时，所有工作人员离开装药地点，隐蔽于安全区。

（4）放炮前必须画出警戒范围，立好标志，并有专人警戒。裸露药包、深孔、洞室爆破法的安全距离不小于400m；浅孔、药壶爆破法不小于200m。

3．瞎炮的处理措施

（1）应由原装炮人员当班处理，如不可能时，原装炮人员应现场将装炮的详细情况交待给处理人员。

（2）如果炮孔外的电线、导火索或导爆索经检查完好，可以重新起爆。

（3）可用木制或竹制工具将堵塞物轻轻掏出，另装入雷管或引爆药卷重新起爆。绝对禁止拉动导火索或雷管脚线，以及掏动炸药内的雷管。

（4）如系硝铵炸药，可在清除部分堵塞物后，向炮孔内灌水，使溶解，或用压力水冲洗，重新装药爆破。

（5）距炮眼近旁40cm以上（深孔时不小于2m）处打一平行于原炮孔的炮孔，装药爆破。但如果不知道原炮孔的位置，或附近可能有    其他瞎炮时，此法不得采用。

复习思考题

1．试述土的组成。

2．试述土的可松性及其对土方施工的影响。

3．试述土的基本工程性质、土的工程分类及其对土方施工的影响。

4．试述基坑及基槽土方量的计算方法。

5．试述场地平整土方量的步骤和方法。

6．为什么丢场地设计标高H。要进行调整？

7．土方调配吗应遵循哪些原则？调配区如何划分？

8．试述土方边坡的表示方法及影响边坡的因素。

9．分析流砂形成的原因及防治流砂的途径和方法。

10．试述人工降低地下水位的方法及适用范围，轻型井点系统的布置方案和设计步骤。

11．试述推土机、铲运机得工作特点、适用范围uji提高生产率的措施。

12．试述单斗挖土机有哪几种类型？其工作特点和适用范围，正铲、反铲挖土机开挖方式有哪几种？如何选择？

13．试述选择土方机械的要点。如何确定土方机械和运输工具的数量？

14．填土压实有哪几种方法？各有什么特点？影响填土压实的主要因素有哪些？怎样检查填土压实的质量？

15．试述土的最佳含水量的概念，土的含水量和控制干密度对填土质量有何影响？

16．试述爆破原理及土建工程中常用炸药的种类、性能。

17．试述改建工程各种构件爆除的施工要点。

习      题

1—1某基坑底长85m，宽60m，深8m，四边放坡，边坡坡度1：0.5。

（1）试计算土方开挖工程量。

    (2)若混凝土基础和地下室占有体积为21000m~‘，则应预留多少回填土(以自然技态土体积计)?

    (3)若多余土方外运，问外运土方(以自然状态的土体积计)为多少?

    (4)如果用斗容量为3．5m。的汽车外运，需运多少车?(已知土的最初可松性系数Ks=1．14，最终可松性系数Ks=1．05)。

l-2 某场地如图1—61所示，方格边长为30m：

    (1)试按挖、填平衡原则确定场地平整的计划标高Ho，然后算出方格角点的施工高度、    绘出零线，计算挖方量和填方量(不考虑土的可松性影响)。

    (2)当ix=2‰，iy=0时，确定方格角点的计划标高。

    (3)当ix=2‰，iy=2.5时，确定方格角点的计划标高。

l-3某建筑基坑底面积为40m×25m，深5．5m基坑，边坡系数为l：0.5，设天然地面相对标

高为±0.000，天然地面至一1.000为粉质黏土，一1．000至一9．5为砂砾层，下部为黏土层(可视为不透水层)；地下水为无压水，水位在地面下1．5m渗透系数K一25m／d。现拟用轻型井点系统降低地下水位，试：

    (1)绘制井点系统的平面和高程布置。

    (2)计算涌水量、井点管数量和间距(井点管直径为≠38ram)。

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